专利名称：低硝酸盐蔬菜的种植系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种低硝酸盐蔬菜的种植系统。
背景技术：
蔬菜高硝酸态氮(N03_-N)含量对人体的健康有不良影响，是一个长期困扰农业专家的议题，也是农耕种植业界迄今无法提出有效解决对策的技术性难题，至今很少有人针对控制蔬菜硝酸态氮(NO3--N)含量的问题进行研究，更遑论技术的开发与突破；在本实用新型提出申请之前，他人除利用基因改造技术，试图改变农作物(包括蔬菜)的基因及成分夕卜，很少有其它针对蔬菜有害人体成分，进行定量控制的实验或探讨；然而基因改造技术所种植的农产品，对人体有否不良影响？基因改造技术对农业或生态之影响范围有多大？其所衍生的其它不可预知风险有多高？除非有一段较长的观察期间，否则无法确知；截至目前为止，学术界或基因改造技术业界，尚无任何令人完全信服的论文、数据或说帖提出；硝酸态氮(NO3--N) —般俗称为硝酸盐。人类社会型态演变的过程，依序为渔猎社会、畜牧社会、农耕社会等等；至近二百年来，人类因产业革命以及随着产业革命而来的农业革命(绿色革命)使得农作物的生产效率大幅提高，而农作物收成激增的结果更使得绝大部分的人口均能免于饥饿摧残；截至目前为止，针对农业革命(绿色革命)的得失，一般人尚可接受利多于弊的评价；但农业革命因土地被过度开发利用，早已造成土质劣化的现象，而土质加速劣化的结果又迫使农民在劣质土地上大量施用化学肥料，以求对每况愈下的农耕情形有所改善，在如此恶性循环的耕种活动之下，更加速造成耕地土质酸化，地力耗竭等不良恶果，而且传统土耕种植的经营方式，必须消耗大量灌溉用的淡水，如图6所示，在淡水资源越来越显珍贵的今日，产出效率更高的水耕种植方法，遂成为近代农业经营者所重视的耕种方法之一；尤有甚者，全球气温在20世纪短短100年间即已上升O. 6°C，有些针对全球气候演变进行仿真的计算机模型，推算出本世纪地球气温会升高3. 3°C以上，届时极地冰原溶化将令海平面上升，迫使沿海可耕用地退缩甚或消失，世界七大河流除亚马孙河及刚果河之外，都发生水量减少的情形，中国的黄河近50年来部分河段竟有17次断流的现象；全球暖化的结果，则可能造成更多强烈风暴与豪雨等极端气候现象的频繁出现(按2005年台湾地区降雨量增加约300豪米但降雨天数则减少28天)，气象上短周期的剧烈变化，势必扰乱雨水滋养传统农业区的降水规律，严重影响传统农业的经营以及农产品的收成与价格，因此具有高生产效率之水耕种植方法，遂成为近代农耕种植业者提高产值的选项之一；但水耕种植方法虽可改善前叙耕地减少、大量消耗灌溉用淡水、任意施用化学肥料造成土质劣化等现象，也衍生出任意排放水耕废营养液，造成河川、湖泊优养化的不良后果，又意外发现水耕蔬菜经常有高硝酸态氮残留量，妨碍消费者健康的不良后果。本实用新型针对以上所述诸多明显破坏环境、浪费淡水资源，又无法提供安全卫生蔬菜的传统农耕、水耕或有机种植方式，提出创新而且有效的改善对策。
实用新型内容本实用新型的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种低硝酸盐蔬菜的种植系统，采用先进水耕种植系统及中断营养液供给法，使栽培出的蔬菜的硝酸态氮(NCV-N)检出量低于450ppm.且具有节约灌溉用淡水、方便营养液回收再利用、完全杜绝排放水耕废液、增进蔬菜生长速率、增加蔬菜种植坪效等优点，还可达到多层种植增加土地利用坪效，大幅降低耕作人力，杜绝来自土壤病虫害的目的。本实用新型的目的是由以下技术方案实现的。—种低硝酸盐蔬菜的种植系统，其特征在于，包括水耕种植系统及营养液供应及回收系统，该水耕种植系统米用的水耕种植区包括一营养液储存桶、一灌溉水储存桶、一营养液加压泵、一营养液回收泵、一营养液调整泵、一 EC/pH值检知及控制器、一 UV紫外线杀菌灯及一精密过滤器，营养液储存桶顶部设有营养液液面控制器，底部通过营养液控制阀与营养液加压泵连接，UV紫外线杀菌灯一端连接在营养液储存桶顶端，另一端与营养液回收泵相接，营养液调整泵一方面与营养液储存桶顶部连接，一方面与灌溉水储存桶底部相接，EC/pH值检知及控制器一端通过EC/pH控制线路分别与EC液容器和pH液容器相连，另一端通过EC/pH值侦测线路与营养液储存桶底部连接，同时营养液储存桶底部通过营养液控制阀和灌溉水控制阀与灌溉水储存桶底部连接，灌溉水储存桶顶部安装有液面控制器，EC液容器和pH液容器分别通过EC液注液管和pH液注液管与营养液储存桶顶部相连，灌溉水控制阀接灌溉水储存桶顶部，精密过滤器两端则分别与营养液加压泵和营养液供应及回收系统中的营养液供应管相接；该营养液供应及回收系统包括一营养液供应管、一多孔水耕种植管、一营养液回收管及一加强人工光照设备，营养液供应管侧面与营养液平衡管的一端垂直连通，多孔水耕种植管弯成多个长的U形管，多孔水耕种植管的进口端，与营养液供应管的出口端连通，营养液平衡管的另一端与营养液回收管侧面垂直连通，多孔水耕种植管的所有直形管侧面上开有多个圆形植栽孔，营养液回收阀安装于营养液回收管的出口端，排放阀则安装在营养液回收管靠近出口端的侧面，加强人工光照设备安装于对准水耕种植区的位置，多个高效水银灯通过输电线串联成高效水银灯组，该高效水银灯组的一端与加强人工光照设备连接，加强人工光照设备通过光讯号传输线路与光电感知器相连。本实用新型的有益效果是，其是采用特定栽培方法而生产出的蔬菜，硝酸态氮(NO3--N)检出量低于450ppm.为其特征；本实用新型提供的控制蔬菜硝酸态氮含量的方法，是采用先进水耕种植系统及中断营养液供给法；该方法具有控制蔬菜硝酸态氮含量为(NO3^-N(mg/kg) ( 450ppm.)规格的效果,且具有节约灌溉用淡水、方便营养液回收再利用、完全杜绝排放水耕废液、增进蔬菜生长速率、增加蔬菜种植坪效等优点，采用该方法生产的蔬菜硝酸态氮残留量为N03_-N(mg/kg) ^ 450ppm.,营养液回收再利用容易,节约灌溉用水，可精准调控营养液的EC值及pH值，可多层种植增加土地利用坪效，大幅降低耕作人力，还可防止杜绝来自土壤的病虫害。
图I为控制蔬菜硝酸态氮含量方法工艺流程示意图。图2为本实用新型水耕种植系统的结构示意图。[0010]图3为本实用新型营养液供应及回收系统的结构示意图。图4为本实用新型多孔水耕种植管的结构示意图。图4A为图4所示部位的放大示意图。图5为本实用新型水耕需水量的比较示意图。图6为现有水耕需水量的示意图。图中主要标号说明I水耕种植系统11营养液储存桶111营养液控制阀112营养液液面控制器12灌溉水储存桶121灌溉水控制阀122液面控制器123灌溉水控制阀13营养液加压泵14营养液回收泵15营养液调整泵16为EC/pH值检知及控制器161为EC液容器162为pH液容器163为EC液注液管[0031 ]164为pH液注液管165为EC/pH值侦测线路166为EC/pH控制线路17UV紫外线杀菌灯18精密过滤器2营养液供应及回收系统21营养液供应管211营养液平衡管22多孔水耕种植管221圆形植栽孔23营养液回收管231营养液回收阀232排放阀24加强人工光照设备241光电感知器242光讯号传输线路243输电线244高效水银灯具体实施方式
请参阅图I所示，本实用新型低硝酸盐蔬菜的种植系统，包括水耕种植系统I及营养液供应及回收系统2，该水耕种植系统I采用的水耕种植区(如图2所示)包括一营养液储存桶11、一灌溉水储存桶12、一营养液加压泵13、一营养液回收泵14、一营养液调整泵15、一 EC/pH值检知及控制器16、一 UV紫外线杀菌灯17及一精密过滤器18，营养液储存桶11顶部设有营养液液面控制器112，底部通过营养液控制阀111与营养液加压泵13连接，UV紫外线杀菌灯17 —端连接在营养液储存桶11顶端，另一端与营养液回收泵14相接，营养液调整泵15 —方面与营养液储存桶11顶部连接，一方面与灌溉水储存桶12底部相接，EC/pH值检知及控制器16 —端通过EC/pH控制线路166分别与EC液容器161和pH液容器162相连，另一端通过EC/pH值侦测线路165与营养液储存桶11底部连接，同时营养液储存桶11底部通过营养液控制阀111和灌溉水控制阀121与灌溉水储存桶12底部连接，灌溉水储存桶12顶部安装有液面控制器122，EC液容器161和pV液容器162分别通过EC液注液管163和pH液注液管164与营养液储存桶11顶部相连，灌溉水控制阀123接灌溉水储存桶12顶部，精密过滤器18两端则分别与营养液加压泵13和营养液供应及回收系统2中 的营养液供应管21相接；该营养液供应及回收系统2 (如图3所示)包括一营养液供应管
21、一多孔水耕种植管22、一营养液回收管23及一加强人工光照设备24，营养液供应管21侧面与营养液平衡管211的一端垂直连通，多孔水耕种植管22弯成多个长的U形管，多孔水耕种植管22的进口端，与营养液供应管21的出口端连通，营养液平衡管211的另一端与营养液回收管23侧面垂直连通，多孔水耕种植管22的所有直形管侧面上开有多个圆形植栽孔221，营养液回收阀231安装于营养液回收管23的出口端，排放阀232则安装在营养液回收管23靠近出口端的侧面，加强人工光照设备24安装于对准水耕种植区的位置，多个高效水银灯244通过输电线243串联成高效水银灯组，该高效水银灯组的一端与加强人工光照设备24连接，加强人工光照设备24通过光讯号传输线路242与光电感知器241相连。本实用新型低硝酸盐蔬菜的种植系统，低硝酸盐蔬菜是采用特定栽培方法而生产出的蔬菜，硝酸态氮(NO3--N)检出量低于450ppm.为其特征；本实施例控制蔬菜硝酸态氮含量的方法，是采用先进水耕种植系统及中断营养液供给法，作为本实施例举例说明的范例；该方法具有控制蔬菜硝酸态氮含量为〔N03_-N(mg/kg) < 450ppm.)规格的效果，且具有节约灌溉用淡水、方便营养液回收再利用、完全杜绝排放水耕废液、增进蔬菜生长速率、增加蔬菜种植坪效等符合专利法关于新颖性、创造性与产业实用性等专利构成要件，其特点如下I、可控制蔬菜硝酸态氮残留量为NO3--N(mg/kg) ( 450ppm.。2、营养液的回收再利用容易。3、节约灌溉用水。4、可精准调控营养液的EC值及pH值。5、可多层种植增加土地利用坪效。6、可大幅降低耕作人力。7、可防止杜绝来自土壤的病虫害。本实施例控制蔬菜硝酸态氮含量方法是采用先进水耕种植系统，主要是利用水管易于流通、回收及储存营养液的特点，如图4所示，使该水耕管内的营养液于蔬菜成长过程中供应蔬菜根部吸收，如图4A所示，当营养液pH值升高时，适时调降pH值，并在营养液EC值降低或升高时，适时调整营养液中的EC值,使营养液成分随时处于最适于蔬菜吸收的状态下；本实用新型又具备节约灌溉用水、不排放水耕废液、阻绝来自土壤寄生虫卵污染、控制硝酸态氮含量具有创造性与实用性的优点，确是农业耕种植技术的一大创举。本实施例主要是利用水管独特的优点，也即与现有水耕种植相比较而言，具有可有效减少营养液及淡水的使用量(如图5所示)、方便营养液输送、流通及回收等特点，使营养液能随时足量供应水耕蔬菜成长所需；又先进水耕种植技术因其种植基础为PVC水管所构成，本身即具备方便营养液回收的特性，因此能 有效避免营养废液排放所造成河川、湖泊水质优养化的不良结果；经本实用新型营养液回收功能实施后，除了可以避免营养废液不当排放之外，更能有效控制蔬菜植株内硝酸态氮残存量低于450ppm.的功能；又，本实用新型先进水耕种植技术采用栽培基座的PVC水管为不透光性材质，能防止阳光直接照射营养液，自始即足以防止各种嗜旋光性藻类或菌类在营养液内滋生，因而可以避免各种藻、菌类在栽培过程与蔬菜竞争营养液中的营养价，更能避免藻、菌类所分泌的碱性物质释放于营养液内，从而可以保持营养液pH值更加稳定,避免营养液pH值升高,致使植物根部吸收营养液的效率降低(pH值介于5. 5 6. 5时植物根部吸收效率最佳)。基于以上所叙，控制蔬菜硝酸态氮含量方法实施例与现有水耕或土耕种植方式比较，具备的优点是，①节约灌溉用水达70%以上；②不排放水耕废液；③不酸化土壤；④阻绝来自土壤中寄生虫卵污染；⑤减低蔬菜硝酸态氮含量促进蔬菜生长速率等，确实是农耕种植技术的一大创举。本实施例的第一个主要特点，是着眼于改善现有农耕种植过程，必需供给作物大量灌溉用水，才能预期最终会有较好的收成等不合理现况；仔细分析传统农耕种植灌溉用水的去向，人们即可发现大量的灌溉用水并非全部都为植物吸收利用，经实际量测与统计蔬菜一个生长周期的需水量，得出每棵蔬菜一天所消费的营养液需求量，平均仅需100c.c.即已经足够，但是现有土耕种植的灌溉水量平均每天大约需要200c. c 500c. c.左右(视土壤透水性而不同)，非常浪费珍贵的淡水资源；大体而言，现有农耕的灌溉用水一般约有70% 90%的比例会渗入地下流失，或被太阳热力蒸发而无端浪费，现有农耕灌溉用水的浪费情形，在淡水资源日益缺乏之际，确属急须改善的事项；本实用新型的蔬菜栽培过程可以节约大量的灌溉用水，需水量仅约为现有土耕的25 30%左右，而蔬菜未吸收的灌溉用水暨营养液又能全部回收再利用，确实符合专利法规定的新颖性、创造性与实用性。本实施例的第二个主要特点，在于改善现有水耕种植的另一重大缺点，也即避免水耕废营养液不当排放的恶劣影响；一般水耕种植的营养液很难避免阳光照射，所以营养液滋生细菌与藻类，势必难免，而阳光照射与细菌滋生又促使营养液内硝酸盐类加速分解(发酵)，更造成营养液温升现象，营养液温升是水耕种植蔬菜根部腐烂的原因之一，所以水耕废液频繁性的排放及更新，成为种植水耕蔬菜的例行性工作，更是造成河川、湖泊水质优氧化的主要祸因；基于以上原因，我国农政主管机关虽未明令禁止农民种植水耕蔬菜，但也不鼓励农民以水耕栽种蔬菜为主要经营方式；本实用新型先进水耕种植的营养液为可回收再利用方式，完全没有现有水耕种植营养废液排放的问题，又因营养液属于回收再利用，可有效降低经营成本。[0063]本实施例的第三个主要特点，即在于提供一种完全避免将化学肥料施用于田地土壤内的栽种方法，免除耕地土质产生酸化或劣化等现象；土耕方式因为不易很精确地控制肥料的施用量，加上灌溉用水或雨水的冲刷作用，又常让肥料自土壤中平白流失，农民为担心肥料施放量不足，常有过度施肥的情形发生；本实用新型采取定时、定量、按蔬菜不同成长阶段所需，给予符合该阶段需求的营养液，且采用先进水耕种植方法针对蔬菜根部供应营养液，除了符合经济效益外，又绝无化学肥料过度施用造成耕地土质酸化、劣化的问题；再本实用新型因蔬菜种植全程未与土壤接触，可以完全避免化学肥料污染土壤的情形发生。本实施例的第四个主要特点，是改进现有水耕种植缺少整体性及专业性所衍生出的诸多不良的后遗症；避免水耕蔬菜栽培过程中，因蔬菜根部始终浸泡于营养液中，无法接触及呼吸空气，造成水耕蔬菜内部的硝酸态氮含量比土耕种植的蔬菜高出许多，造成硝酸态氮超限的原因之一，除因水耕种植蔬菜根部无法呼吸空气，缺少足够的氧气(O2)让蔬菜内部的酵素对硝酸根(NO3-)进行有效的新陈代谢有关外；其次是因为水耕种植的营养液浓度往往过高，远超出水耕种植蔬菜进行正常光合作用(新陈代谢)机制所能负荷的剂量，使水耕蔬菜茎叶内累积过量硝酸根(NO3-)，无法及时转化成为氨基酸(amino acid)，或最终合成为蛋白质(protein);硝酸根(NO3O是人体无法代谢的元素之一，过量的硝酸根(NOf)若被食用而进入人体消化系统，将因人体消化系统内消化酶的化学作用，而被转化为亚硝酸铵(NH4NO2),该亚硝酸铵(NH4NO2)已被医学界视为特定癌症的致癌因子，过量时会对人体 健康有不良影响，这是经过临床医学所实证的，可能是诱发蓝婴症的危险因子；婴儿若摄取大量硝酸盐，硝酸根(N03_)进入血液后，会使血红素失去与氧结合的能力，血液因而呈蓝紫色，造成呼吸困难，甚至窒息，也是肠胃癌的致癌因子之一；尤其是，亚硝酸铵(NH4NO2)也会破坏人体内的红血球，甚至有造成细胞机能加速老化的现象；先进国家大都已陆续规范蔬菜硝酸盐浓度的最高摄取标准(详见附件一)，以保护消费者，例如德国规定供婴儿食用的菠菜制品中，硝酸根(NO3-)含量不得高于250ppm.〔即N03_-N(mg/kg) ( 250ppm.);若以世界卫生组织所建议的每公斤体重硝酸盐摄取量，每人每日应低于3. 6mg.的安全剂量加以衡量,体重60kg.的人每日摄取硝酸盐的安全残量不应高于500ppm.。目前欧洲国家对大部分蔬菜的硝酸根(NO3-)残留量所订定的标准是2，000
3,OOOppm.以下，中国大陆的标准更严格，订定在450ppm.以下；台湾地区冬天产出的蔬菜，常因阴雨天气使阳光严重不足，加上农民经常过量施肥，以及农民习惯在天尚未亮前即将蔬菜采收上市等因素，使蔬菜硝酸根(N03_)残留量动辄高达3，000 4，OOOppm.，而相关单位至今却依然没有任何规范蔬菜硝酸根(NO3-)残留量的标准颁布，因此本实用新型所采用的控制标准，是以全世界最严格国家(中国)的标准作为依据，〔即N03_-N(mg/kg)^450ppm.);本实用新型所能达到的蔬菜硝酸态氮(N03_-N)残量规格，属全世界农耕业界至今无人能想象的，属独步全球，针对蔬菜有害人体成分进行定量控制的一大创举。(注硝酸根(NO3-)浓度=硝酸态氮(NO3--N)浓度x4. 43)本实施例即针对前述蔬菜茎叶内部累积过量硝酸根(N03_)的不安全现象有所改善，自可避免现有土耕或水耕蔬菜茎叶内可能含有过多硝酸态氮(N03_-N)，进而影响人体健康等情形发生，一般土耕蔬菜的根部，因为土壤砾石间有缝隙可使空气流通，因而使土耕蔬菜根部能自由呼吸空气，该土耕蔬菜根部所吸收氧气(O2)在进入蔬菜内部后，可使蔬菜内部硝酸态氮(NO3--N)加速消费(转化)，只要采收期间阳光充足，通常可以避免硝酸根(NO3O的过量囤积(约1，500 2，OOOppm.),但若土耕蔬菜在采收期间遇到连续阴雨天,光合作用量严重不足时，则土耕蔬菜茎叶内部残存的硝酸根(N03_)囤积量，也常常有严重超量情形发生(约2，500 3，500ppm.);而现有水耕蔬菜种植，因为根部长时间浸泡于营养液内，无法直接呼吸氧气(O2)，加上营养液内硝酸盐类的浓度通常太高，即使届临采收期间也是如此，不像土耕种植蔬菜于采收之前，一般早已停止施肥多时；现有水耕设备的营养液供给无法进行分阶段性控制，这也是水耕蔬菜茎叶内部常常囤积了过量硝酸根(NO3-)的主因(约3，000 4，500ppm.);蔬菜硝酸态氮(Ν03__Ν)残量过高，是指蔬菜茎叶内部硝酸根(NO3O浓度超过4，500ppm.水准；本实施例依照本实用新型调控方法进行实际验证，针对样本蔬菜硝酸态氮(NCV-N)的囤积量进行控制，经实际检测送验样本蔬菜(整株)的硝酸态氮(N03_-N)残量(按待验蔬菜须经烘干破坏叶绿素的过程后才能检测硝酸态氮，本实用新型样本蔬菜鲜重量与烘干后的重量，两者的比值为4. 8% )，其硝酸态氮的总残量换算后仅为358ppm，该含量远低于欧盟公告修订蔬菜中硝酸盐最大限量标准容许含量的标准(详见附件一，欧盟公告修订蔬菜中硝酸盐的最大限量标准)，更远低于一般土耕或有机种植蔬菜
硝酸态氮残量的水准。现有土耕种植蔬菜所需要的肥料为氮(N2)，其来源为尿素〔CO(NH2)2)，但一般植物根部演化的机制并无法直接吸收尿素(CO(NH2)2)(少数根瘤类植物除外)；氮(N2)元素在自然界的循环，首先必须经由土壤内的细菌或真菌将尿素(CO(NH2)2)中的氮(N2)元素转化为氨(NH3)或硝酸盐类，然后氨(NH3)或硝酸盐类再经过亚硝化细菌发酵分解成亚硝酸根(N02_)，最后硝化细菌会再次对亚硝酸根(N02_)进行二度分解，最终转化为硝酸根(N03_)；经转化后，尿素〔CO(NH2)2)中的氮(N2)元素被彻底分解为硝酸根(N03_)，才可以被一般植物的根部所吸收，并经由光合作用将硝酸根(N03_)转化为氨基酸(amino acid);其转换机制依序为尿素〔0)(册12)2〕经细菌或真菌初次分解(发酵)成为氨(NH3),再经土壤内的特殊细菌多次分解(发酵)作用，将氨(NH3)再转化为硝酸根(N03_)，此硝酸根(N03_才可被蔬菜吸收利用而转化成氨基酸(amino acid),最后再经蔬菜的光合作用,才能将氨基酸(aminoacid)合成为蔬菜茎叶骨干内部有用的蛋白质(protein);自然界只有部份根瘤类植物，因其根瘤内本有固氮细菌群落寄居，而能直接吸收利用自然界的氨(NH3)元素或空气中的氮(N2)元素；氨(NH3)元素转化为植物能吸收的化学过程，人们称之为硝化作用，其化学反应式如下〔 (NO:)—(亚硝化细菌分解)一(NO2-)—(硝化细菌分解)一(NO3-)〕。现有水耕种植蔬菜所使用的营养液(即肥料)包括氮、磷、钾、钙、镁、硫等；其中氮肥(N2)的主要来源为直接调入营养液内的硝酸盐类，例如硝酸钙〔Ca(NO3)2)、硝酸钾K(NO3)等，因水耕蔬菜之根部长时间直接浸泡于营养液内，且持续不间断地吸收硝酸根(N03_)等成分，无法有效新陈代谢，因此水耕蔬菜茎叶内部之硝酸态氮含量必定过高；其解决之道是有效控制营养液内硝酸根(NO3-)浓度，或设定各成长阶段的供应量，也即根据日照量的多寡，或环境温度的高低，也或依据蔬菜生长期程的不同等差异，适时调整营养液的供给量或浓度，例如于晴朗日照时间长的情形下，即提供硝酸根(NO3-)浓度稍高的营养液，以利植物快速生长，因为良好的光合作用可以让蔬菜快速将已吸收的硝酸根(N03_)转换成氨基酸(amino acid)最后聚合为蛋白质(protein);反之，阴雨天则必须降低营养液内硝酸根(NO3O的浓度，以免因为光合作用量不足，造成硝酸根(N03_)在水耕蔬菜茎叶内部过量囤积；硝酸根(N03_)进入人体，并经由消化系统与消化酶发生作用之后，会转化为有碍人体健康的亚硝酸铵(NH4NO2);本实用新型为就水耕种植蔬菜的上述缺点有所改善，特规划于蔬菜采收前数日的待采期间内，完全中断营养液(硝酸盐类)成分的供给，仅供应能维持蔬菜基本生化所需的淡水，也即本实用新型实施例的中断营养液供给法，使蔬菜能维持基本的新陈代谢功能，但迫使蔬菜将囤积于茎叶内部的硝酸根(NO3-)在采收日之前，完全转化成为有用的氨基酸(aminoacid)，即让蔬菜进行充分光合作用(累积光照亮需900，000 LUX以上)，将蔬菜植株内的氨基酸(amino acid)再转化成为蔬菜植株莖叶骨干内的蛋白质(protein)，以期能彻底改善目前市售蔬菜(包括水耕、土耕或有机栽培者)常有硝酸根(NO3O含量过高的情形发生(浓度超过4，500ppm)(详见附件一)；基于以上理由，人们即知，造成目前市面上贩售的各类蔬菜之所以有部分含有过高浓度的硝酸根(N03_)成分，其最主要原因应当是蔬菜吸收了过多的硝酸根(NO3-)所致，或蔬菜于成长期间所进行的光合作用^C02+6H20 — C6H1206+602丨)时间或强度不足，致蔬菜植株无法产生足够的ATP酶，使蔬菜无法顺利将已吸收的硝酸根(N03_)有效地转化为氨基酸(amino acid),或合成为蛋白质(protein)所造成，也即在蔬菜尚来不及将已囤积的硝酸根(N03_)消费(转化)成为氨·基酸(amino acid),或合成为蛋白质(protein)之前,蔬菜即被提前采收所致。实施方法本低硝酸盐蔬菜〔N03_-N(mg/kg) ( 450ppm.〕的栽培方法，参阅图I所示；本实施例针对蔬菜特定天然成分进行定量控制的系统，其构成要件包括一营养液供应及回收系统2及一水耕种植区；该营养液供应及回收系统2主要针对水耕种植区内所种植的蔬菜供应或回收营养液；首先该营养液供应及回收系统2随时监测水耕种植区内蔬菜的营养液的EC值及pH值；必要时调整该营养液的EC值或pH值，使水耕种植区内的蔬菜能获得最适宜且充分的营养成份，利于蔬菜快速成长，提高单位面积的种植效率；而当蔬菜成长至可采收时，即于采收前一段特定期间内(本实施例为72小时)，使该营养液供应及回收系统2回收营养液，并改为仅供应清水，以维持水耕种植区内蔬菜的基本生化需求，使水耕种植区内所种植的蔬菜，可充分利用光合作用的自然法则，迅速消费(转化)囤积于蔬菜植株内的硝酸态氮；便可顺利栽培出具有健康取向的超低硝酸盐蔬菜。续前所述，再请参阅图2，营养液液面控制器112设在营养液储存桶11上方，其功能是控制营养液储存桶11平常容量，以提供当营养液需要回收时有足够容纳的空间；营养液控制阀111设在营养液储存桶11的下方出口处，其功能是作为营养液供应与否开关之用；营养液加压泵13设于营养液储存桶11与营养液供应管21之间,其功能是将营养液加压，使营养液通过精密过滤器18滤除杂质后，输送至多孔水耕种植管22，提供蔬菜生长之用；液面控制器122设于灌溉水储存桶12之上方，其功能主要是控制灌溉水储存桶12平常容量；灌溉水控制阀121设在灌溉水储存桶12下方出口处，其功能是作为灌溉水供应与否开关之用，当灌溉水控制阀121设为开启时，营养液控制阀111则设为关闭，此时为对多孔水耕种植管22区提供清水，利于蔬菜进行光合作用的自然法则，消费(转化)囤积于植株内的硝酸态氮；反之，则提供营养液给多孔水耕种植管22区，利于蔬菜快速生长；营养液回收泵14是将来自营养液回收管23回流的营养液加压，使流经UV紫外线杀菌灯17杀菌之后，送入营养液储存桶11内，储存备用；而EC/pH值检知及控制器16设于营养液储存桶11外侧，由EC/pH值侦测线路165与营养液储存桶11出口处相连接，以便随时侦测营养液中EC与pH数值的变化，并通过EC/pH控制线路166的传输，控制EC液容器161或pH液容器162动作，使依指令调整营养液的EC值或pH值，当EC液容器161或pH液容器162接受来自EC/pH值检知及控制器16送来的讯号时，即开始动作，并将EC液或pH液通过EC液注液管163或pH液注液管164的输送，流入营养液储存桶11内，与营养液混合，让营养液的EC值与PH值能经常保持在设定的标准之内；当EC值或pH值升高时，营养液调整泵15动作，将清水由灌溉水储存桶12抽送至营养液储存桶11内，用以调降营养液的EC值或pH值；当灌溉水储存桶12水位不足时，打开灌溉水控制阀123，使洁净清水补充至灌溉水储存桶12内，以备随时需求。再请参阅图3，营养液供应及回收系统2包括营养液供应管21、多孔水耕种植管
22、营养液回收管23及加强人工光照设备24四大部分；其中，营养液供应管21与营养液平 衡管211的功能，是让来自营养液加压泵13所供给的营养液，可以迅速填充注满多孔水耕种植管22区的营养液设定液面，以利于蔬菜快速生长，或于蔬菜采收前的一定期日，同样可以利用营养液加压泵13供应灌溉用清水，取代原本注满营养液的空间，使蔬菜可以维持其基本生化机能，利用光合作用的自然法则，迅速消费(转化)其植株内囤积的硝酸态氮；在多孔水耕种植管22正上方，呈一直线，且每间隔一定距离处，钻设有一整排系列数个圆形植栽孔221，使定植于其上的蔬菜根部，穿过该系列数个圆形植栽孔221之一，伸入多孔水耕种植管22内，吸收营养液快速成长，或于采收前的特定期间，仅吸取灌溉清水以维持蔬菜基本生化所需，使该蔬菜能因光合作用的自然法则而消费(转化)植株内囤积的硝酸态氮，进而种植出硝酸态氮残量低于450ppm.的蔬菜；但前述采收前的中断营养液供应期间，设若遇到连续阴雨天，使阳光严重不足，致蔬菜每日接受光照的累积总量低于300，000LUX时(仅指本实施例的每日光照总量)，加强人工光照设备24即启动，使多孔水耕种植管22区的光照能量，以人工补足至300，000 LUX.以上为止；前述人工光照设备24的动作，由光电感知器241侦测光照量，并经由光讯号传输线路242将讯号传送至加强人工光照设备24进行累积统计，于十二小时内统计当日累积的总光照能量，当统计出总光照能量不足时，利用夜间十二小时补光时间(本实施例为15，000 LUX./hr.)，通过输电线243将电流输送至高效水银灯244，使高效水银灯244动作，用以补足所短缺的光照能量，使蔬菜能利用人工光照能量，进行光合作用的自然法则，消费(转化)其植株内囤积的硝酸态氮，如此，即可日日采收对人体健康有益，且蔬菜在自然条件下或采用现有种植技术所无法比拟的低硝酸盐蔬菜〔即N03_-N (mg/kg) <450ppm.〕，而不受天候变化的影响；前述人工补光照射系统，仅于特殊不良天候状态下方开始启动，而且仅针对当日光照能量不足的部分进行补足，非常具有节约能源的效果，绝非毫无节制地启动人工补光照射系统，无端浪费宝贵能源；而营养液回收管23则通过营养液回收阀231，与营养液回收泵14相连通，平常设定为开启状态，以利营养液循环及补充EC或pH值调整液之用，当系统状态设定成非为循环时，则关闭营养液回收阀231，同时将排放阀232设定为开启状态以利排水，让多孔水耕种植管22区使用过的灌溉水，排放至水处理设备(非本实用新型技术特征内容)，经消毒、杀菌、过滤之后重新再利用；按照上叙组件与符号的构成及阐述，并据以实施，即可实现本实用新型控制蔬菜硝酸态氮含量的效果，进而栽培出对人体健康有益，且蔬菜在自然条件下或采用现有种植技术的蔬菜所无法比拟的低硝酸盐蔬菜〔即NO3--N(mg/kg) ( 450ppm.〕。本实用新型涉及的电路为现有技术，故，不再进行赘述；涉及的EC值为电导度值。本实施例控制蔬菜硝酸态氮含量方法是利用自然法则技术思想的高度创作，其作用机制是利用本专利申请技术内容所采用的，先进水耕种植系统配合中断营养液供给法，迫使蔬菜于采收前一段特定期间，利用光合作用的自然法则，充份消费(转化)其植株内囤积的硝酸态氮(NO3--N)含量，也即蔬菜于采收前的特定期间，即进行营养液回收工作，并改为仅对蔬菜灌溉清水，即本实用新型中断营养液供给法，强迫蔬菜消费(转化)其植株内囤积的硝酸态氮，其公式如下(NO3O —(光合作用转化)一(amino acid)—(光合作用合成)一(protein)。(注本实施例蔬菜总光照累积量为900，000LUX.以上，中断营养液供应期间为采收前72小时，所产出之蔬菜实测硝酸态氮含量为358ppm.〔N03__N(mg/kg) ( 358ppm.〕；检验方法参考NIEA W415. 52B ;检验单位国立中兴大学农业暨自然资源学院)。以上是本实用新型实施例方便本实用新型申请说明之用，非指本实用新型专利申请技术仅自我限缩于本实施例的范围内，凡依据本实用新型原理，进行类推应用或摘取本实用新型部份原理加以并凑的其它调降蔬菜硝酸态氮(NCV-N)含量方法，进而栽培出低硝酸盐蔬菜，无论是以间断营养液供给法或采用降低营养液浓度法，甚或以耗费能源的人工光照法而达到其目的者，都为本实用新型技术方案所涵摄的范围；本实用新型确实具有高度的产业实用价值，且全方位顾及环境保护、食品安全卫生、提高农业种植效率等，符合专利法关于新颖性、创造性与产业实用性等要件。本实用新型技术标的低硝酸盐蔬菜的栽培与生产，并非利用基因改造或其它相关技术达到使硝酸态氮(NOf-N)检出量低于450ppm.的成果〔即NOf-N(mg/kg) ( 450ppm.〕；而是利用先进水耕种植系统及中断营养液供给法使蔬菜充分进行光合作用而生产，也即利用自然法则生产出本实用新型低硝酸盐蔬菜；该蔬菜在自然条件下无法自行达到的低硝酸盐规格，确是针对蔬菜有害人体的成分进行定量控制的一大创举，截至目前为止完全未有与本实用新型申请相关或类似的技术或论文的报导。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。附件一《欧盟蔬菜硝酸盐限量新规范》※摘录自行政院卫生署药物食品检验局钟仁健游祯义 Κ 资料来源http: //bulletin, coa. rov. tw/view. php catid = 7631 (行政院农业委员会网址)欧盟公告修订蔬菜中硝酸盐之最大限量标准(表2):
权利要求1.一种低硝酸盐蔬菜的种植系统,其特征在于,包括水耕种植系统(I)及营养液供应及回收系统(2)，该水耕种植系统(I)采用的水耕种植区包括一营养液储存桶(11)、一灌溉水储存桶(12)、一营养液加压泵(13)、一营养液回收泵(14)、一营养液调整泵(15)、一EC/pH值检知及控制器(16)、一 UV紫外线杀菌灯(17)及一精密过滤器(18)，营养液储存桶(11)顶部设有营养液液面控制器(112)，底部通过营养液控制阀(111)与营养液加压泵(13)连接，UV紫外线杀菌灯(17) —端连接在营养液储存桶(11)顶端，另一端与营养液回收泵(14)相接，营养液调整泵(15) —方面与营养液储存桶(11)顶部连接，一方面与灌溉水储存桶(12)底部相接，EC/pH值检知及控制器(16) —端通过EC/pH控制线路(166)分别与EC液容器(161)和pH液容器(162)相连，另一端通过EC/pH值侦测线路(165)与营养液储存桶(11)底部连接，同时营养液储存桶(11)底部通过营养液控制阀(111)和灌溉水控制阀(121)与灌溉水储存桶(12)底部连接，灌溉水储存桶(12)顶部安装有液面控制器(122)，EC液容器(161)和pH液容器(162)分别通过EC液注液管(163)和pH液注液管 (164)与营养液储存桶(11)顶部相连，灌溉水控制阀(123)接灌溉水储存桶(12)顶部，精密过滤器(18)两端则分别与营养液加压泵(13)和营养液供应及回收系统(2)中的营养液供应管(21)相接；该营养液供应及回收系统(2)包括一营养液供应管(21)、一多孔水耕种植管(22)、一营养液回收管(23)及一加强人工光照设备(24)，营养液供应管(21)侧面与营养液平衡管(211)的一端垂直连通，多孔水耕种植管(22)弯成多个长的U形管，多孔水耕种植管(22)的进口端，与营养液供应管(21)的出口端连通，营养液平衡管(211)的另一端与营养液回收管(23)侧面垂直连通，多孔水耕种植管(22)的所有直形管侧面上开有多个圆形植栽孔(221)，营养液回收阀(231)安装于营养液回收管(23)的出口端，排放阀(232)则安装在营养液回收管(23)靠近出口端的侧面，加强人工光照设备(24)安装于对准水耕种植区的位置，多个高效水银灯(244)通过输电线(243)串联成高效水银灯组，该高效水银灯组的一端与加强人工光照设备(24)连接，加强人工光照设备(24)通过光讯号传输线路(242)与光电感知器(241)相连。
专利摘要一种低硝酸盐蔬菜的种植系统，包括水耕种植系统及营养液供应及回收系统，水耕种植系统采用的水耕种植区包括营养液储存桶、灌溉水储存桶、营养液加压泵、营养液回收泵、营养液调整泵、EC/pH值检知及控制器、UV紫外线杀菌灯及精密过滤器，营养液储存桶顶部设有营养液液面控制器，底部通过营养液控制阀与营养液加压泵连接，UV紫外线杀菌灯一端连接在营养液储存桶顶端，另一端与营养液回收泵相接；营养液供应及回收系统包括营养液供应管、多孔水耕种植管、营养液回收管及加强人工光照设备。本实用新型具有节约灌溉用淡水、方便营养液回收再利用、完全杜绝排放水耕废液、增进蔬菜生长速率、增加蔬菜种植坪效等优点。
文档编号A01G31/02GK202773630SQ20122034818
公开日2013年3月13日 申请日期2012年7月18日 优先权日2011年8月22日
发明者陈树锦, 陈嘉誉 申请人:康泉生物科技股份有限公司