本发明涉及一种种植平台，尤其涉及一种免维护的漂浮种植平台及该平台采用的土壤系统。
背景技术：
无论是进行基础设施建设还是发展旅游产业，海岛开发的一种重要瓶颈就是其有限的陆域面积和高成本的能源供应。尤其对于食品的种植业来说，更是如此。如何在边远海岛有限的土地面积、稀缺的淡水供应和高价的能源供应的基础上，发展合适的、经济的农作物种植方法是目前亟待解决的问题。其中，利用海洋可再生能源，发展独立的种植平台是一个重要手段。海上种植平台主要面临着三个问题：1)维护成本高:海上交通、人工成本相对较高，如果维护频率较高将会成为一笔很大的开支；2)海洋环境恶劣，土壤易盐碱化，缺少肥料：考虑到海上风大，蒸发量大，土壤容易受到海水中矿物质含量高的影响，发生盐碱化，同时也缺少肥料来源，土壤肥力难以长久供应作物的生长；3)灌溉水匮乏：平台周围都是咸水，无法直接灌溉，缺少淡水资源。
技术实现要素：
本发明针对上述海上种植平台面临的不适用因素，提出一种免维护的漂浮种植平台，它能够充分利用已有的海上种植平台的技术特点，针对海洋环境中易盐碱化的特点，为作物提供较长时间的肥力，实现土壤成分及微生物种群对该平台土壤层特殊温度条件的适应。
本发明为了实现上述目的所采取的技术方案为：一种免维护的漂浮种植平台，包括依次连接的种植室、立柱和压载舱，所述种植室内设有用于种植植物的土壤系统和种植在土壤系统上的植物，所述立柱连接所述压载舱的一端浸入海水，所述立柱内设有水汽管道，所述水汽管道内设有用于过滤海水的海水过滤系统和用于提升水汽管道温度的加热装置，所述水汽管道连接有进水口，所述进水口设置在所述立柱浸入海水端，所述水汽管道连接所述种植室，海水在加热装置的作用下经过进水口和海水过滤系统沿所述水汽管道进入所述种植室。
进一步的，所述立柱中空，所述水汽管道包括置于立柱中空处的第一水汽管道和分布于所述种植室土壤系统内的第二水汽管道，所述第一水汽管道和所述第二水汽管道连通，所述第一水汽管道与所述进水口连接，所述第二水汽管道侧壁设有用于将水汽扩散入土壤系统内的散汽孔。
进一步的，所述立柱侧壁设有保温层，所述保温层用于防止所述水汽管道内的热量损失。
进一步的，所述海水过滤系统包括金属过滤网、渗透膜和滤芯，所述海水过滤系统设置于所述第一水汽管道内，海水由所述进水口进入所述第一水汽管道内后首先经过所述金属过滤网初步过滤，然后经过所述渗透膜和滤芯进行二次过滤，所述滤芯填充于所述第一水汽管道邻近所述进水口处，所述渗透膜在所述滤芯内间隔设置。
进一步的，土壤系统包括从上到下依次分布的种植土壤层、人工土壤层、活性炭层、承托层和防渗层，所述种植土壤层为肥沃的耕作土壤,在种植土壤层中掺入猪骨粉；所述人工土壤层由磷酸钙、有机质和砂粘土混合而成；所述活性炭层由块状活性炭组成；所述承托层由砾石组成；所述防渗层采用c25素混凝土建造。
进一步的，所述水汽管道深入所述承托层，所述水汽管道在所述承托层内盘旋布置。
进一步的，所述人工土壤层中培育有可以裂解大分子含磷有机物和难溶含磷无机物的黑曲霉菌群。
进一步的，所述种植室为半封闭种植室，所述种植室的外壁采用钢化玻璃，所述压载舱通过锚链固定于海底。
进一步的，所述种植室顶部设有太阳能光感频闪灯，所述种植室内设有电灯泡，所述加热装置和所述电灯泡通过电力控制系统供电，所述电力控制系统采用太阳能发电。
本发明还提出了一种适于上述平台的土壤系统，包括从上到下依次分布的种植土壤层、人工土壤层、活性炭层、承托层和防渗层，所述种植土壤层为肥沃的耕作土壤,在种植土壤层中掺入烘干后的猪骨粉微小颗粒；所述人工土壤层由磷酸钙、有机质和砂粘土混合而成；所述活性炭层由块状活性炭组成；所述承托层由砾石组成；所述防渗层采用c25素混凝土建造。
本发明所产生的有益效果包括：
1.以节能、省资源作为指导思想,予以工程化、实用化而创造出的一种免维护的漂浮种植平台及其土壤系统。综合利用多种矿物质、生物质和微生物，实现土壤层对海上种植环境及特殊要求的适应，减小漂浮平台受到的波浪荷载，达到长期生存、免维护的目的。
2.半封闭种植室安装钢化玻璃，玻璃上分布通气孔，在保证农作物足够光照的同时，减少土壤中水分的蒸发量，提高灌溉水的利用率。
3.种植土壤层中掺入猪骨粉，一方面可以提供碱性土壤缺乏的磷元素，此外可以对猪骨进行二次利用，在克服盐碱化的同时，提高磷质的含量。
4.人工土壤层中的猪骨粉含磷酸钙和有机质，同时培养黑曲霉菌群，有利于磷肥的释放和形成菌群的良好生存环境，进而黑曲霉可以裂解大分子有机物和难溶无机物，便于作物吸收利用，改善土壤结构，增强土壤肥力，提高作物产量。
5.活性炭层实现双向过水、过汽的净化，避免堵塞散汽孔。
6.种植室和压载舱之间采用立柱连接，减小了水面线，有利于提高装置整体的稳定性和生存能力。
7.立柱底部设计进水口，口门处设置金属过滤网，内部填充醋酯纤维填充棉滤芯，并间隔设置渗透膜，对海水进行初步的过滤净化和淡化，提高电阻丝加热片的使用寿命。
8.电力控制系统，储存太阳能板转换的太阳能，控制交流电持续稳定低功率输出，维持合理的淡水蒸发量，降低蒸汽的温度。
附图说明
图1是本发明平台主体结构示意图；
图2是本发明平台内部系统剖视图；
图3是本发明海水过滤系统示意图；
图4是本发明电力控制系统示意图；
图中，1—半封闭种植室，2—立柱，3—压载舱，4—锚链，5—太阳能光感频闪灯，6—海平面，7—植物层，8—种植土壤层，9—人工土壤层，10—活性炭层，11—承托层，12—防渗层，13—水汽管道，13-1-第一水汽管道，13-2-第二水汽管道，14—散汽孔，15—保温隔热材料，16—电阻丝加热片，17—海水过滤系统，18—进水口，19—钢化玻璃窗，20—太阳能板，21—电力控制系统，22—渗透膜，23—聚酯纤维填充棉滤芯，24—电源控制器，25—蓄电池，26—逆变器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1所示，一种免维护的漂浮种植平台，由太阳能光感频闪灯5、半封闭种植室1、立柱2、压载舱3和锚链4这五部分自上而下组成。半封闭种植室1内设有植物层7和土壤系统，半封闭种植室1顶部外侧安装太阳能光感频闪灯5，半封闭种植室1和压载舱3之间通过立柱2连接，通过压载舱3降低整体平台的重心，使得平台在风浪的作用下更加稳定。锚链4的上端固定在压载舱3底部，下端通过抓力锚固定于海底。此外，海平面6基本上位于立柱2的中间位置，装置整体较为稳定。
如图2所示，平台采用太阳能发电，太阳能板20安装在半封闭种植室1的顶部并位于太阳能光感频闪灯5的两侧，电力控制系统21安装在半封闭种植室1的上方，半封闭种植室1内还设有用于照明或促进植物光合作用的电灯泡，半封闭种植室1内土壤系统由种植土壤层8、人工土壤层9、活性炭层10、承托层11、防渗层12自上至下组成，植物层7的顶部和两侧都安装钢化玻璃窗19，是为了更好地让阳光照射进植物层7。种植土壤层8中按重量掺入1％的猪骨粉，厚度为30～50cm；人工土壤层9中含磷酸钙和有机质，同时培养黑曲霉菌群；活性炭层10由块状活性炭组成，厚度约为10cm；承托层11由直径为30mm的砾石组成，厚度约为20cm；防渗层12采用c25素混凝土建造，厚度约为10cm。散汽孔14埋置在承托层11和防渗层12中，并通过水汽管道13与立柱2相连接，水汽管道13中自上而下布置有电阻丝加热片16、海水过滤系统17和进水口18，水汽管道13周围填充了保温隔热材料，水汽管道在承托层11和防渗层12中中盘旋分布。
如图3所示，立柱2与压载舱3刚性连接，海水过滤系统布置在立柱2的内部，包括渗透膜22、进水口18。立柱2底部设计进水口18，口门处设置金属过滤网，内部填充醋酯纤维填充棉滤芯23，并间隔设置渗透膜22，对海水进行初步的过滤净化和淡化，提高电阻丝加热片16的使用寿命。
如图4所示，电力控制系统21主要由电源控制器24、蓄电池25和逆变器26组成，电源控制器24分别和太阳能板20、蓄电池25、逆变器26和电灯泡相连接，太阳能板20向电源控制器24供电，而电源控制器24向蓄电池25和电灯泡供电。其中蓄电池25通过逆变器26和电阻加热片16相连接，蓄电池25和电源控制器24共同为电阻加热片16供电。
本实施例一种免维护的漂浮种植平台及其土壤系统：
实际使用时，装置整体处于漂浮状态，半封闭种植室1的上部高于海平面6。当波浪传递到立柱2时，在锚链4的固定之下，立柱2受到波浪的作用之后装置达到了平衡状态，由于立柱2可以减小水面线，所以装置垂荡的振幅很小，整体稳定性较好。
种植土壤系统：植物层7直接种植于种植土壤层8，其中掺混的猪骨粉可长期缓慢的释放磷等多种矿物质，保持土壤长期的肥力，植物继续生长，其根系延伸到人工土壤层9，人工土壤层中的黑曲霉菌群促进其磷肥的释放并形成菌群的良好生存环境，进而黑曲霉逐渐裂解大分子有机物和难溶无机物，便于作物吸收利用，实现长期的土壤结构的改善和土壤肥力的提高，避免了频繁施肥带来的额外成本。活性炭层10吸附杂质，防止杂质落入散汽孔14，使其堵塞。
平台海水淡化和灌溉系统：进水口18安装在立柱2的底部，位于海平面6以下1米，由于海平面6高于进水口18，在立柱2内外水压力差的作用下海水由进水口18进入水汽管道13的底部，口门处设置金属过滤网，海水通过金属过滤网进行初次过滤。由于海平面6高于水汽管道13内的水面，当海水流向渗透膜22时，只有淡水分子能从渗透膜22通过，最终水汽管道13内的海水变为淡水。在整个海水淡化的过程中，填充在水汽管道13内的聚酯纤维填充棉滤芯23不断地过滤海水中的杂质，净化了生成后的淡水。通电后的电阻丝加热片16对淡水进行加热，当加热到一定的温度时，淡水蒸发成为水蒸汽通过水汽管道13进入散汽孔14，热的水蒸汽从散汽孔14进入承托层11，液化成淡水流入活性炭层10，其中的活性炭吸附淡水中细微的杂质使得水体得到净化，净化后的水体流入人工土壤层9和种植土壤层8，水分和肥料充分混合，植物层7中的植物根系吸收充足的营养使得农作物生长。立柱2中空，水汽管道13包括置于立柱中空处的第一水汽管道13-1和分布于半封闭种植室1土壤系统内的第二水汽管道13-2，第一水汽管道13-1和第二水汽管道13-2连通，第一水汽管道13-1与进水口18连接，海水过滤系统设置在第一水汽管道13-1上，散汽孔14分布在第二水汽管道13-2侧壁。
电力控制系统：电力控制系统21对电阻丝加热片16和半封闭种植室1中的电灯泡进行供电控制，电源控制器24分别和太阳能板20、蓄电池25、逆变器26和电灯泡相连接，当太阳光照充足的天气，太阳能板20接受太阳光照并将转化的电能输送给电源控制器24，电源控制器24对蓄电池25充电并为电灯泡提供电能。此外，蓄电池25通过逆变器26和电阻加热片16相连接，逆变器26将蓄电池25输出的直流电转换成交流电，从而为电阻丝加热片116提供电能，保证加热片16持续稳定的功率输出，维持合理的淡水蒸发量。当太阳光照不够充足的天气，通过钢化玻璃窗19照射进半封闭种植室1内的阳光较少，此时电灯泡的灯光能够促进植物的光合作用，蓄电池25也能为电阻丝加热片16提供电力。
尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。