本发明是关于一种水培植物栽培系统及其应用方法。
背景技术：
随着科技的发展，气候变异、环境污染，以及都会化的过程，使安全的可耕地不断减少。垂直式种植的水培栽培方式因此愈来愈受到重视。它具有节能、省水、省地的优势，产量为一般平面栽种的十倍以上，不仅是政策鼓励的农业科技化项目，更是满足粮食稳定供应的最佳方案。
同样的种子，在不同的设备、光源、栽种、收获等方式中将产生不同的成果。水培栽培首重设备与技术的开发，过去的栽培方式常因设备问题，产生浪费光源，费工耗时，产量品质无法稳定的状况。
为达最佳收获效益，本发明重新设计生产设备，以简易有效的方式，为水培植物提供最佳成长环境及省力省时的栽种方法，是水培栽培中节能省力，效益极大化的发明。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种水培植物种植系统及其应用方法。其透过在填充有培养液的槽体内置入多个培养板，其中培养板上种植有多株水培植物。槽体根据水培植物的栽培周期可以划分为多个栽培阶段。将培养板上的水培植物自槽体的第一端，依照水培植物的栽培周期，阶段性地将培养板连同水培植物往下一个栽培阶段移动，最后在槽体的第二端进行收获。此配置的优点在于：水培植物的栽培周期可于槽体内完成，且不必经过移植。如此一来，大幅地降低了水培植物因为移植受到破坏的风险，以及节省人力与时间，让水培植物的整体栽培效率提升。此外，透过漂浮于培养液上的栽培板，不但简易、方便，且具有轻量化和节省成本的效果。
另一方面，本发明还包含在槽体上配置光源装置，其中光源装置的表面上设置有多个光源。而根据水培植物的品种或是生长状况(如：高度)，调整光源装置的表面具有不同的高度，借此让各栽培板上的不同栽培阶段的水培植物皆能获得最好的照明效果，让水培植物具有良好的栽培效果(如产量、品质等)。此外，也可根据水培植物的生长状况调整光源的数量，借此在水培植物保有良好的栽培效果的同时，也可达成节省能源的目的。
本发明的一实施例为一种水培植物栽培系统，包含槽体、培养液，以及多个栽培板。槽体具有相对的第一端及第二端。培养液填充于槽体内。栽培板置于槽体中，栽培板上分别种植有多个水培植物，其中每一个栽培板的水培植物对应至水培植物的多个栽培阶段之一。栽培板沿着第一端至第二端依序排列，且沿着水培植物的栽培阶段依序排列。
在部分实施例中，其中栽培板的数量等于水培植物的栽培阶段的数量的倍数。
在部分实施例中，水培植物栽培系统还包含光源装置，包含多个光源，其中光源装置的表面与栽培板间的距离自槽体的第一端往槽体的第二端逐渐上升。
在部分实施例中，其中光源装置的表面可分为多个区域，区域分别对应至栽培阶段，其中区域分别配置有不同数量的光源。
本发明的另一实施例为一种水培植物栽培系统，包含槽体、多个水培植物，以及光源装置。槽体具有相对的第一端及第二端。水培植物种植于槽体内，其中水培植物具有多个栽培阶段，其中槽体自第一端至第二端依照栽培阶段划分为多个区域，且区域顺着栽培阶段依序排列，区域内的水培植物分别对应至栽培阶段之一。光源装置包含多个光源，其中光源装置的表面与槽体之间的距离自槽体的第一端往第二端逐渐上升。
在部分实施例中，其中光源装置的表面可分为多个区域，区域分别对应至槽体的区域，其中光源装置的区域分别配置有不同数量的光源。
本发明的又一实施例为一种水培植物栽培系统的应用方法，包含将种植有多个水培植物的栽培板自槽体的第一端置入槽体中，其中槽体填充有培养液，而水培植物具有栽培周期，栽培周期包含多个栽培阶段。随着水培植物的栽培阶段，将栽培板往槽体的第二端移动。经历完栽培阶段后，从第二端取出栽培板，并收获水培植物。
在部分实施例中，此方法还包含调整槽体的第一长度以及栽培板的第二长度，使得第二长度实质上等于或略小于第一长度除以栽培阶段的数量的倍数。
在部分实施例中，此方法还包含在槽体上方配置光源装置，且光源装置包含多个光源。根据水培植物的生长状况，调整光源装置的表面与栽培板的间的距离。
在部分实施例中，此方法还包含根据水培植物的生长状况，调整光源装置上的光源的数量。
本发明与现有技术相比，其通过步进移动栽培的方式，水培植物可在同一槽体内完成栽培周期。此外，透过漂浮于培养液上的栽培板，不但简易、方便，且具有轻量化和节省成本的效果。
附图说明
阅读以下详细叙述并搭配对应的附图，可了解本发明的多个方面。应注意，根据业界中的标准做法，多个特征并非按比例绘制。事实上，多个特征的尺寸可任意增加或减少以利于讨论的清晰性。
图1a及图1b分别为本发明的部分实施例的水培植物栽培系统的立体图及截面图。
图2为本发明的部分实施例的水培植物栽培系统的使用方法的示意图。
图3为本发明的部分实施例的水培植物栽培系统的使用方法的示意图。
图4及图5为本发明的部分实施例的水培植物栽培系统的立体图。
图6至图8为本发明的部分实施例的水培植物栽培系统的截面图。
具体实施方式
以下公开提供众多不同的实施例或范例，用于实施本案提供的主要内容的不同特征。下文描述特定范例的组件及被配置以简化本发明。当然，此范例仅为示意性，且并不拟定限制。举例而言，以下描述“第一特征形成于第二特征的上方或之上”，在实施例中可包括第一特征与第二特征直接接触，且也可包括在第一特征与第二特征之间形成额外特征使得第一特征及第二特征无直接接触。此外，本发明可在各范例中重复使用元件符号及/或字母。此重复的目的在于简化及厘清，且其自身并不规定所讨论的各实施例及/或配置的间的关系。
图1a及图1b分别为本发明的部分实施例的水培植物栽培系统的立体图及截面图。图1b为沿着图1a的线a-a截取的截面图。栽培系统10具有槽体100、多个栽培板110，以及培养液120。槽体100分别具有位于相对两侧的第一端102以及第二端104。培养液120填充于槽体100当中，而栽培板110置放于培养液120上，其中栽培板110的密度小于培养液120的密度，以使得栽培板110可漂浮于培养液120上。在部分实施例中，栽培板110可为保丽龙板，或是其他适合的材料。
本实施例中，栽培板110的数量为三个，分别为栽培板110a、110b及110c。栽培板110上具有多个水培植物130。在部分实施例中，水培植物130可为水培蔬菜，或是任何适用于水培栽培的作物。详细而言，栽培板110a、110b及110c上分别种植有水培植物130a、130b及130c。其中水培植物130a、130b及130c为相同品种的蔬菜，但分别对应至不同的栽培状况以及栽培时间。在本实施例中，举例而言，水培植物130的栽培周期为3天，分别对应至水培植物130a、130b及130c。水培植物130a已达可收获的条件，水培植物130c则是处于幼苗的阶段，而水培植物130b的栽培状况则是介于水培植物130a及130c之间。
依据上述，水培植物130a相较于水培植物130b在槽体100内栽培了较长的时间，即水培植物130a相较于水培植物130b更早放置于槽体100中。同理，水培植物130b相较于水培植物130c在槽体100内栽培了较长的时间。换言之，本发明的栽培板110a至110c是顺着水培植物130的栽培周期依序排列的。具体而言，栽培板110a靠近槽体100的第二端104，而栽培板110c靠近槽体100的第一端102。
栽培板110还包含了吸附体140，用于吸收培养液120，以较佳地提供水培植物130的生长所需要的养分，也可用于支撑水培植物的根部。在部分实施例中，吸附体140可为木质纤维、海绵，或是矿绵及其它适用材质等等。
在本实施例中，各栽培板110上分别种植有六株水培植物130。然应了解，此处植株的数量、栽培板的数量，以及水培植物130的生长周期(如：三天)等等均为示意性质，并不用于限制本发明。
栽培系统10还包含分别配置于槽体100的相对两端的输水管150以及排水管160。详细而言，输水管150配置于槽体100的第一端102，而排水管160配置于槽体100的第二端104。输水管150用于提供培养液120至槽体100中，而排水管160将培养液120排出。在部分实施例中，培养液120可循环利用，即输水管150以及排水管160可连接至外部循环装置，借此以循环的方式对槽体100提供培养液。
培养液120流动的方向是从输水管150流向排水管160。在本实施例中，培养液120的流动方向是沿着栽培板110c、110b至110a的方向流动。故输水管150延伸至排水管160的方向(即第一端102延伸至第二端104的方向)一致于栽培板110排列的方向，且此方向一致于水培植物130的栽培周期的方向。
图2为本发明的部分实施例的水培植物栽培系统的使用方法的示意图。为简化起见，部分类似的描述将不再赘述。如前述所提及，由于水培植物130a已达可收获的标准。故在收获阶段时，可将水培植物130a连同栽培板110a一并自槽体100的第二端104取出。而栽培板110a取出后，所遗留下来的空位，可通过将栽培板110b及110c，连同水培植物130b及130c，往前推进来递补。在本发明中，由于栽培板110是漂浮于培养液120上，在移动阶段时，使用者可透过推动栽培板110c往槽体100的第二端104移动，进而一并带动栽培板110b也往槽体100的第二端104的方向移动。而栽培板110c、110b往前方移动之后，可再将下一个预先准备好的栽培板110d以及种植于其上的水培植物130d自槽体100的第一端102一并放置于槽体100中，以开始新的一个栽培回圈。应了解，本发明的透过将栽培板110漂浮地设置于培养液120上的设计，仅需透过推动一块栽培板(如上述的栽培板110c)，即可带动前方所有的栽培板一并向前移动。在其他实施例中，槽体100内可能根据水培植物130的品种不同而具有大量的栽培板110，如十个以上，或更多。而此方法可以大量地降低人力，并增加栽培各阶段移动栽培的板的效率。
栽培板110b及110c的推进可使用人工方式(如手动推)，也可使用自动化设备来进行。或者，如前述所提及，由于培养液120流动的方向是从输水管150流向排水管160。故培养液120的流动方向是沿着栽培板110c、110b至110a的方向流动，因此当栽培板110a取出后，栽培板110b及110c也可顺着水流自动漂浮移动至前方，可有效地节省时间以及人力。
上述的方法具有诸多优点，例如：通过步进移动栽培的方式，水培植物可在同一槽体内完成栽培周期，而不需要经过移植，不但降低了移植对蔬菜可能产生的损坏，更可节省许多人力以及时间。此外，透过漂浮于培养液上的栽培板，不但简易、方便，且具有轻量化和节省成本的效果。
图3为本发明的部分实施例的水培植物栽培系统10的示意图。图3的内容将对图2所描述的方法做更进一步的讨论。在部分实施例中，栽培板110的数量相当于水培植物130的栽培周期。例如，水培植物130的栽培周期为三天，故栽培板110的数量为三，分别为栽培板110a、110b及110c。而栽培板110a、110b及110c上分别种植有水培植物130a、130b及130c。可将槽体100划分为栽培阶段s1、s2及s3。在本实施例中，水培植物130的栽培周期的第一天对应至栽培阶段s1，第二天对应至栽培阶段s2，而第三天对应至栽培阶段s3。换句话说，栽培阶段s1至s3即为水培植物的生长过程(即从幼苗生长至可采收的程度)。
下方将讨论栽培系统10的运作原理，并以栽培板110c及水培植物130c为例。首先，将种植有水培植物130c的栽培板110c置入槽体100中，并漂浮于培养液体120上。应注意，此处是将栽培板110c置于对应栽培阶段s1的位置，而栽培阶段s1是对应于幼苗时期的水培植物。
接着，栽培板110c将连同水培植物130c，随着栽培周期，循序地往下一阶段移动。在本实施例中，由于水培植物130c的栽培周期为三天。故在第一天时，栽培板110c的位置对应于栽培阶段s1。而在进入下一栽培阶段(即第二天)时，将栽培板110c连同水培植物130c移动至下一阶段的位置，即栽培阶段s2。依此类推，进入再下一栽培阶段时(即第三天时)，将栽培板110c连同水培植物130c从栽培阶段s2移动至栽培阶段s3的位置。
因此，应了解每一株水培植物130(如图中所示的水培植物130a至130c)，是连同栽培板110(如图中所示的栽培板110a至110c)，自栽培阶段s1依序地往栽培阶段s3移动。故换个角度而言，图3中的水培植物130a历经了栽培阶段s1至s3，而水培植物130b历经了栽培阶段s1至s2，而水培植物130c仍处于栽培阶段s1。故水培植物130a及栽培板110a相较于水培植物130c及栽培板110c存在于槽体100中具有更长的时间。意即，栽培板110a至110c及其对应的水培植物130a至130c是依照水培植物130的栽培周期来排列的。
另一方面，槽体100具有长度l1，而栽培板110具有长度l2，且各栽培板110(如栽培板110a至110c)的长度实质上相同。在部分实施例中，槽体100的长度l1、栽培板110的长度l2以及水培植物130的栽培阶段的数量呈比例关系，并可表示为以下关系式：
l2≦l1/p
其中p为水培植物的栽培阶段的数量。换个角度而言，水培植物的栽培阶段的数量即为栽培板的数量。故栽培板110的长度l2实质上约等于或略小于槽体100的长度l1除以栽培阶段的数量(或栽培板的数量)。在图3中，长度l2是略小于长度l1除以栽培阶段的数量(或栽培板的数量)，以在各栽培板的间留下间隙以方便操作或是避免栽培板互相卡住的情形发生。
在实际应用时，若槽体的长度为固定，则可以根据不同栽培周期的水培植物来调整栽培板的长度。在部分实施例中，由于栽培板可为保丽龙等材料，由于切割的方便，可轻易地依据不同品种的水培植物(不同的栽培周期)来调整栽培板的长度。或者，也可固定栽培板的长度，而根据不同品种的水培植物来制造更大或更小的槽体，借此稳定水培植物的产量。
在其他实施例中，栽培板的数量并不需要等于水培植物的栽培周期。例如，栽培板的数量可为半个栽培周期，而水培植物的完整栽培周期分别在第一槽体与第二槽体内进行。可在第一槽体内进行前半个栽培周期，而剩余半个栽培周期可通过将第一槽体内取出的水培植物(及栽培板)移动至第二槽体开始进行。
上述所讨论的栽培周期仅为示意性质，并不用于限制本发明。此外，栽培周期也不限定于数日。在其他实施例中，栽培周期可为数周或是数小时等。举例而言，在本发明的部份实施例中，栽培板110的数量为四个。如图4所示，槽体100中配置有栽培板110a至110d，且栽培板110a至110d上分别种植有水培植物130a至130d。相同地，水培植物130a至130d分别对应至水培植物130的生长周期的不同的生长阶段。应了解，栽培板110的数量取决于水培植物130的栽培周期。例如，若水培植物130的栽培周期为七天，则栽培板110的数量可为七个。同理，当水培植物的栽培周期为n天，则栽培板110的数量可为n个。
图5为本发明的部分实施例的水培植物栽培系统的立体图。在本发明的部分实施例中，槽体100具有宽度w1，而栽培板110具有宽度w2，其中宽度w1为宽度w2的两倍。因此，在槽体100的宽度方向上可以容纳两个栽培板110。而在槽体100的长度方向上则如同本发明的图1a至图3所描述的实施例，依照水培植物130的生长周期来进行步进移动的栽培方式。故在本实施例中，对应至栽培阶段s1为两个栽培板110c、对应至栽培阶段s2为两个栽培板110b，而对应至栽培阶段s3为两个栽培板110a。相同地，栽培板110(如110a至110c)上分别种植有不同生长阶段的水培植物130(如130a至130c)。因此，在收获时期，可一次将两个栽培板110a连同水培植物130a自槽体100的第二端104取出，再将两个栽培板110自槽体100的第一端102置入，开始一个新的栽培周期。
此配置透过加宽槽体100的宽度，可以容纳更多的栽培板110，因此整体的产量可以更高，再加上本发明的轻便、简易的栽培方式，可以让整个系统的运作更有效率。栽培板110的数量是取决于水培植物130的栽培阶段，以及槽体100在宽度方向所容纳的栽培板110的数量。举例而言，本实施例中，水培植物130的栽培周期为三天，而在槽体100的宽度方向上具有两个栽培板110，则槽体100中的栽培板110的总数量为3*2＝6个。换句话说，栽培板110的数量是水培植物130的栽培周期的栽培阶段的倍数。也应了解，图示中的数量仅为示意性质，实际栽培板的数量是根据水培植物的栽培阶段以及槽体宽度方向上所容纳的栽培板而有所不同的。例如：若水培植物130具有p个栽培阶段，而槽体宽度方向上容纳了n片栽培板，则栽培板的数量为p*n。
图6为本发明的部分实施例的水培植物栽培系统的截面图。不同于前述实施例，本实施例在水培植物130的栽培阶段(如s1至s3)中，分别配置有两个栽培板110。即在槽体100的长度方向上，栽培阶段s1内具有两个栽培板110c、栽培阶段s2内具有两个栽培板110b，而栽培阶段s3内具有两个栽培板110a。因此，在收获时期，可一次将两个栽培板110a连同水培植物130a自槽体100的第二端104取出再将两个栽培板110自槽体100的第一端102置入，开始一个新的栽培周期。
栽培板110的数量是取决于水培植物130的栽培阶段，以及每个栽培阶段(如s1至s3)内所对应栽培板110的数量。举例而言，本实施例中，水培植物130的栽培周期为三天，而每个栽培阶段内具有两个栽培板110，则槽体100中的栽培板110的总数量为3*2＝6个。换句话说，栽培板110的数量是水培植物130的栽培阶段的倍数。也应了解，图示中的数量仅为示意性质，实际栽培板的数量是根据水培植物的栽培阶段以及每个栽培阶段内所容纳的栽培板而有所不同的。例如：若水培植物130具有p个栽培阶段，而每个栽培阶段内容纳了n片栽培板，则栽培板的数量为p*n。此配置的优点在于让整体的栽培更具有弹性，例如在每个栽培阶段中使用较小但数量较多的栽培板，使得拿取方便，而当个别蔬菜需要进行调整时，也可将此较小的栽培板单独取出来进行处理，而不会干扰到其他栽培板上的水培植物。
图7为本发明的部分实施例的水培植物栽培系统10的示意图。栽培系统10还包含光源装置200，光源装置200上配置有多个光源210。其中光源装置200具有相对于槽体100的倾斜表面202，光源210设置在倾斜表面202上。详细而言，此倾斜表面202是沿着槽体100的第一端102往槽体100的第二端104逐渐上升。意即，光源装置200的倾斜表面202与栽培板110之间的距离是沿着栽培板110c、110b至110a逐渐增加。从另一角度而言，倾斜表面202是顺着水培植物的栽培阶段(即栽培阶段s1至s3)逐渐上升。在部分实施例中，光源装置200为人工光源装置，例如：灯架。光源210可为发光二极体(led)灯管、萤光灯管，以及t5、t8日光灯管等等。
由于水培植物的生长，使得对应于栽培阶段s1、s2及s3内的水培植物130c、130b及130a分别具有不同的高度。位于栽培阶段s3的水培植物130a由于栽培的时间最久，具有最高的高度，而位于栽培阶段s1的水培植物130c由于栽培时间最短，具有最低的高度。位于栽培阶段s1处的光源210配置于较低的位置，使得水培植物130c能够获得足量的光源。故本发明透过设计光源装置200的表面202，使得位于表面202上的光源210具有不同的高度，可依照水培植物130的生长状况提供最佳的照明效果。
在部分实施例中，光源装置200的表面202的倾斜程度是根据水培植物130的品种以及生长状况而决定的。由于不同的水培植物的生长状况及条件不同，例如栽培周期、或是生长的高度。使用者可根据实际情况来调整表面202的倾斜程度，使得整个栽培系统10的栽培效果(如品质、产量等等)最好。在其他部分实施例中，光源装置200的表面202是可进行调整的，使用者可在水培植物的栽培期间对表面202的倾斜程度进行微调，以获得最好的照明效果。
详细来说，由于水培植物在不同的生长阶段需要不同的光照度，以达到最佳的成长品质。本实施例透过调整光源装置的表面与栽培板之间的距离，使得不同阶段的水培植物可以获得所需的光照度。另一方面，由于水培植物对于光线具有高度敏感性，故光源装置的表面的倾斜程度是以不对水培植物产生光烧(日烧)，且又能保持足够的光照度的前提下来进行调整。
图8为本发明的部分实施例的水培植物栽培系统10的示意图。不同于图7的实施例，光源装置200的表面202设计为阶梯状，光源210设置在阶梯状表面202上。在本实施例中，表面202的阶梯数量相当于水培植物130的栽培周期，但不限定于此。举例而言，水培植物130的栽培周期分为三个栽培阶段s1至s3，则阶梯数为三个。阶梯表面202是沿着槽体100的第一端102往槽体100的第二端104逐渐上升。意即，光源装置200的阶梯表面202与栽培板110之间的距离是沿着栽培板110c、110b至110a逐渐增加。从另一角度而言，阶梯表面202是顺着水培植物的栽培阶段(即栽培阶段s1至s3)逐渐上升。
因此，位于栽培阶段s1处的光源210配置于较低的位置，使得水培植物130c能够获得足量的光源。本发明透过设计光源装置200的表面202，使得位于表面202上的光源210具有不同的高度，可依照水培植物130的生长状况提供最佳的照明效果。
由于水培植物所接受到的光照度是取决于光源的数量以及水培植物与光源之间的距离。因此，光源210的数量可适当地调整。光源210的数量调整可根据水培植物的品种、生长状况，以及阶梯表面202的水平位置来决定。举例而言，位于栽培阶段s1处的水培植物130c具有较低高度，且阶梯表面202较为靠近栽培板110c，若适量地减少光源210的数量仍能够对水培植物130c提供足量的光照度，并维持良好的栽培效果(如品质、产量，且不产生光烧等等)。则透过表面202的设计以及降低光源210的数量，不但可以对水培植物130提供最佳的照明效果之外，更可以节省能源，避免不必要的资源浪费(如电费，光源的耗材等等)。在本实施例中，对应于栽培阶段s1、s2及s3的光源210的数量分别为1、2及3。然应了解此数量的仅为示意性质，并不用于限制本发明。
参照回图7，光源的数量调整也可应用于图7的实施例。例如，可将光源装置200划分为三个区域，各区域分别对应于栽培阶段s1、s2及s3。而对应于栽培阶段s1的区域的水培植物130c具有较低高度，故可适当地减少此区域的光源的数量。在实际应用时，使用可根据水培植物的品种、生长状况来调整表面202的轮廓(如图7的倾斜程度或是图8的阶梯的高低)以及光源210的数量，借此在节省能源的同时，也可维持有较佳的栽培品质或产量。
本发明透过将种植有水培植物的栽培板，置入于填充有培养液之槽体当中，并根据水培植物的栽培阶段阶段式的自槽体的第一端向第二端移动。使水培植物在槽体中完成栽培周期。此系统的优点在于大幅地降低了水培植物因为移植受到破坏的风险，并可节省人力与时间，让水培植物的整体栽培效率提升。此外，透过推移漂浮于培养液上的栽培板，不但简易、方便，且具有轻量化和节省成本的效果。
另一方面，本发明透过在槽体上配置光源装置，而光源装置的表面高度以及设置于光源装置表面上的光源数量皆可针对水培植物的生长状况进行调整。使得水培植物在整个栽培周期中皆能获得最好的照明效果，也可同时达成节省能源的目的。
上文概述了若干实施例的特征，以便本领域一般技术人员可更好地理解本发明的各个方面。本领域一般技术人员应当了解到他们可容易地使用本发明作为基础来设计或者修改其他工艺及结构，以实行相同目的及/或实现相同优势的。本领域一般技术人员也应当了解到，此类等效构造不脱离本发明的精神及范畴，以及在不脱离本发明的精神及范畴的情况下，其可对本文进行各种改变、取代及变更。