一种自动化植物气雾栽培设施的制作方法

植物栽培设施，特别是气雾栽培设施。

背景技术：

气雾栽培是一种新型的栽培方式，它是利用喷雾装置将营养液雾化为小雾滴状，直接喷射到植物根系以提供植物生长所需的水分和养分的一种无土栽培技术。

作物悬挂在一个密闭的栽培装置（槽、箱或床）中，而根系裸露在栽培装置内部，营养液通过喷雾装置雾化后喷射到根系表面,减少栽培植物硝酸盐含量。

它能使作物产量成倍增长，它是不用土壤或基质来栽培植物的一项农业高新技术，其因以人工创造作物根系环境取代了土壤环境，可有效解决传统土壤栽培中难以解决的水分、空气、养分供应的矛盾，使作物根系处于最适宜的环境条件下，从而发挥作物的增长潜力，使植物生长量、生物量得到大大提高。

气雾栽培除了加快植物生长速度，使农业生产上栽培的瓜果蔬菜生长发育进程加快，时间缩短生物量大大提高外，还有以下诸多优势。

1、是一种最节水的栽培技术，水是植物生长相关因子中最为重要的外界因子，一切生理活动都赖于水，所以农业生产中水的管理成为一项重要的农业技术措施。如施肥时需要用水冲兑，灌溉时需要用水进行浇灌漫溉或者喷灌，而且要做到科学合理的用水，又倡导资源节约型的节水农业，形成了诸如滴灌的节水农业技术措施，但不管是哪种灌溉方式，在土壤栽培中，都存在着以下无谓的耗水浪费现象，如土壤水份的渗漏及表面蒸腾，甚至还有地面的径流损失，这对于水资源缺乏的地区来说，这些灌溉方法还没有达到最节约化，最高效化的利用程度。而气雾栽培可以使水的利用率达到几乎接近100%的水平，因为气雾栽培中，水是以喷雾的方式供给植物的根系，而且经雾化集流的水份又经回液管回流至营养液池进行循环利用，植物种植在相对密封且有一定体积的容器或空间内，充斥于该空间的根域环境，没有任何水份蒸发的损耗，所有的水份都是经过根系的吸收，尔后经叶片蒸腾弥散至大气环境中，也就是所有的雾化水都参予了水份代谢，由根系吸收参予各种代谢活动，其余的经由叶片蒸腾作用扩散回大气中，形成了水份的生理循环，没有其他任何的非生理损耗，所以说气雾栽培与传统土壤栽培相比，省水率可达98%。是一种最节水的先进栽培模式，可以用于缺水少雨的地区及水资源极度匮乏的沙漠，当然也可用于淡水紧缺的军事岛屿上生产运用。

2、也是一种最节肥的种植技术，肥是植物生长形成生物量的基础，植物对肥的需要主要以矿质离子元素的方式进行吸收与参予代谢活动，植物对肥的吸收是以离子交换方式进行，而且是在呼吸动力的推动下发生，所以对肥的吸收除了根域环境的离子浓度相关外，还与根域的氧气代谢紧密联系，当根域环境缺氧时，即使根系置于肥水充足的环境中，也不能正常快速吸收，而气雾栽培植物的根系以悬于空中的方式固定着，具有最充足的氧气环境，所以它对矿质离子肥料的吸收效率极高，也就是利用率极高，在生产试验中发现，许多植物就是利用无土栽培的废液都可以使植物良好生长，如利用废液进行蚕豆的气雾栽培试验就充分证明了气雾法能使根系选择吸收的功能得到了最大化的发挥。这是水培及土壤栽培所不能比的。除了离子的吸收利用率较高外，它也像水的循环利用一样，没有如土壤栽培环境下的肥水渗漏、土壤固定，微生物分解利用，或者氨的蒸发损耗发生，是一种循环吸收利用率极高的栽培技术，除了选择吸收剩余的部份矿质离子外，全都参予了植物的生理代谢，所以说气雾培与土壤栽培相比，节肥率可达95%以上。

3、杀虫灭菌所需的农药可以做到用量最小化或者实现免农药栽培。气雾栽培采用气桶，气雾槽或者金字塔型的泡沫板种植系统，远离了土壤，创造出一个洁净的无土环境，而且是没有有机物的无机环境，病菌及细菌或者昆虫没有滋生的有机营养及藏匿的空间，使病虫发生的机率大大减小。如以挤塑板为定植板金字塔型气雾种植系统，环境清洁无污垢，清洗消毒方便而明亮，植株间通风良好而少挤压，病虫难以滋生与繁衍，如果再结合大棚外围的防虫网隔绝技术，基本上可以做到免农药生产，栽培出真正的免农药的安全瓜果与蔬菜，即使有少量的病害发生，只要结合物理的电功能水防治技术，也不会对环境及蔬菜产生任何的化学残留，所以说气雾栽培与土壤栽培相比，农药使用率可以减少99%-100%，是当前世界上生产安全蔬菜食品的最先进技术。

4、气雾栽培的增产率是其它任何技术措施无法相比的，农业生产的增产技术措施很多，如配方施肥，科学的水管理，合理的整形修剪或者激素的运用和环境的控制，但不管哪种技术，它所发挥的增产潜力与气雾培相比都是相形见屈，一般瓜果类单株增产潜力可提高数倍，甚至有些达到数十倍，而叶菜类也至少可使产量增加45%-75%以上。这种增产潜力的产生原因，主要是根域环境优化及根系生理与形态演化的结果，在气雾环境中，根系大多是吸收肥水效率极高的不定根根系，根且是根毛发达的气生根为主，在氧气充足的空气中，它的吸收速度得以最大化发挥，几倍甚至数十倍于土壤栽培或者水培。生长加快后，还可以使生育期缩短，如果栽培蔬菜又可以使生产的茬数得以增加，再加上立体式的塔型种植，综合产量提高率可达5-10倍以上，也就是一亩气雾培蔬菜，其年产量就相当于土壤栽培的5-10亩。这样既节省了土地，又达到了集约高效管理的目的，是当前高产栽培技术中最先进的模式。

5、种植的环境不受局限，只要有电有水有光照的地方就可以进行气雾栽培，而且可以最大化地实施立体种植。离开土壤种植或者水循环的水栽培后，对于土壤土质的问题就不复存在，不管是在城镇的空旷水泥地面上，还是没有土壤的沙漠环境，还是不适生长的盐碱地上，都可以进行植物的栽培，使植物生长的空间及环境得以最大化拓展，另外，以气雾方式供肥水后，可以进行立体式栽培，使空间利用率大大提高，原本的土壤栽培或者水培，立体栽培即使可以通过立体苗床来实现，也要化费大量的物力与人力来构建立体式的苗床系统，还要解决系统的承重问题。而气雾方式，栽培系统中只是充斥着根本没有重量的气雾，系统的立体构造可以轻巧地构建，不管是采用管道方式还是苗床及塔型模式，都无需考虑承重问题。可以随心所欲地搭建立体栽培系统，让空间得以最大化的利用。当前蔬菜栽培中，常遇的重茬问题也制限着蔬菜产业的发展，而气雾栽培根本不会像土壤栽培那样，因多茬栽培后蓄积着大量的土传病菌，而导致土传病的危害，许多蔬菜瓜果必须进行轮作或者换地栽培，否则就会影响产量及质量，而气雾栽培系统，可根本性地避免该问题的发生。

6、环境洁净化，没有任何土壤或其它污染所致的污垢发生，可完全做到工厂式的洁净化生产。离开土壤环境后，草的滋长，虫的匿藏，菌的滋生环境得以彻底根除，根本没有任可污染源及污染物的发生，是未来农业生产中最为洁净的一种先进模式，采用它生产出来的瓜果蔬菜是一流的高档的洁净的无农药的安全食品，它将成为人类健康保障及生态环境维护的最先进技术。

尽管气雾栽培有如此巨大的优势，但由于目前的气雾栽培方法和设施，必须对分散的大面积植物根须进行数分钟一次的间歇式大规模均匀喷雾，每次的喷雾量和喷雾面积很大、均匀性差且能耗很高；其播种、采摘、管理的自动化程度很低，建造气雾栽培设施的投资很高，却难以做到大规模生产，因此生产成本很高，经济效益很低，只适合极小规模的生产，无法普及推广。另外，由于其营养液需大量回收再利用，极易造成循环污染，从而进一步提高了管理难度和生产成本。

另外，本人专利“低成本规模化植物气雾栽培新方法的实施设施”，申请号：2018203622429公开了一种植物气雾化栽培方法及设施。其方法特征是：将固定植物的气雾栽培板顺序排列，并设置在周期循环运行的输送设备上，使植物根须依次移动经过一个或多个喷雾位置并被均匀喷雾；用连续均匀、小面积、小流量喷雾工艺，取代目前的间歇不均匀、大面积、大流量喷雾工艺；从而使植物气雾栽培的投资、能耗、污染、生产成本和管理难度都大幅降低；使其生产效率、自动化程度和产品质量大幅提高。其设施特征是：固定植物的气雾栽培板顺序排列，并设置在周期循环运行的输送设备上，这种周期循环运行的输送设备，铺设在首尾相接且闭合的平面环形轨道或立体环形螺旋轨道上；这种首尾相接且闭合的平面环形轨道或立体环形螺旋轨道，被立拉条或拉索逐层吊挂固定在其顶部上端的辐条轮上，其立拉条或拉索的最上端被固定拉紧在辐条轮上，其最下端被固定拉紧在地面预埋件上；辐条轮被斜拉条或拉索吊挂固定在其轴向中心支撑立柱上；在整个结构的最外侧，罩有透光封闭大棚；它由拉紧在中心支撑立柱、辐条轮和地面预埋件之间的最外层斜拉条或拉索和最外层立拉条或拉索，以及固定其上的透明材料构成。

但上述设施的不足之处在于：结构复杂、投资大、工期长、运行和管理成本较高。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种自动化植物气雾栽培设施，其特征是：用封闭在其内部的正气压，将底面开口的空心旋转体气浮起来并旋转运行；在空心旋转体的顶部，用吊索或吊杆吊挂有植物气雾化栽培吊架，植物被分层放置在吊架上并随空心旋转体一起运行，从而使植物根须依次移动经过一个或多个固定的喷雾位置并被均匀喷雾；用连续均匀、小面积、小流量喷雾工艺，取代传统的间歇不均匀、大面积、大流量喷雾工艺；从而使植物气雾栽培的投资、能耗、污染、生产成本和管理难度都大幅降低；使其生产效率、自动化程度和产品质量大幅提高。

上述底面开口的空心旋转体由透光材料（如大棚膜）制作而成；其开口的底端沿周与刚性带状圆环的上端口密封连接；而刚性带状圆环的下端口，则与固定在地面上的圆环形凹槽的内壁之间，采用传统旋转动密封方法相接。

为了提高空心旋转体的吊挂承载能力，当上述透光材料为柔性材料时，将上述绳索或吊杆分别吊挂在各个刚性板状部件（如透光塑料板）上；而刚性板状部件则密封固定在空心旋转体顶部的柔性大棚膜上。

为了使空心旋转体免受外部环境影响并保温，可在其外侧再套装一层底面开口的外层保护壳体；在外层保护壳体与空心旋转体之间的密封夹层中充有保温气体，其气压低于空心旋转体内部气压，但高于外部环境气压，从而可将外层保护壳体用气压支撑起来。

上述外层保护壳体可采用透光刚性材料（如透光塑料板）或柔性材料（如大棚膜）制作，其底部沿周密封固定在地面上或埋于地下。

为防止大风对外层保护壳体造成损坏，在其周边设有固定拉索，拉索下端固定在地上，上端固定在空心保护壳体表面。

上述空心旋转体内部与外界环境之间，通过地下通道相通；并在通道中设有传统的多翼中轴旋转密封门，以便人员货物进出和换气；通过风机或储气罐为空心旋转体内部补充气压和换气，用以维持空心旋转体和外层保护壳体的气压支撑状态。

本发明的有益之处在于：这种自动化植物气雾栽培设施结构简单，重量极轻，且建

造成本低，建造周期短。对于植物气雾栽培的推广实施具有极其重要的意义。

附图说明

图1是本发明的立体断面结构原理图。

图中1.地面，1a.圆环形凹槽，2.刚性带状圆环，3.空心旋转体，4.吊索或吊杆，5.吊架，6.外层保护壳体，7.密封夹层，8.固定拉索。

具体实施方式

图1中，用封闭在其内部的正气压，将底面开口的空心旋转体3气浮起来并旋转运行；在空心旋转体3的顶部，用吊索或吊杆4吊挂有植物气雾化栽培吊架5，植物被分层放置在吊架5上并随空心旋转体3一起运行，从而使植物根须依次移动经过一个或多个固定的喷雾位置并被均匀喷雾；用连续均匀、小面积、小流量喷雾工艺，取代传统的间歇不均匀、大面积、大流量喷雾工艺；从而使植物气雾栽培的投资、能耗、污染、生产成本和管理难度都大幅降低；使其生产效率、自动化程度和产品质量大幅提高。

上述底面开口的空心旋转体3由透光材料（如大棚膜）制作而成；其开口的底端沿周与刚性带状圆环2的上端口密封连接；而刚性带状圆环2的下端口，则与固定在地面1上的圆环形凹槽1a的内壁之间，采用传统旋转动密封机构（图中未画出）密封相接。

为了提高空心旋转体3的吊挂承载能力，当上述透光材料为柔性材料时，将上述绳索或吊杆4分别吊挂在各个刚性板状部件（图中未画出）上；而刚性板状部件则密封固定在空心旋转体3顶部的柔性大棚膜上。

为了使空心旋转体3免受外部环境影响并保温，可在其外侧再套装一层底面开口的外层保护壳体6；在外层保护壳体5与空心旋转体3之间的密封夹层7中充有保温气体，其气压低于空心旋转体3的内部气压，但高于外部环境气压，从而可将外层保护壳体6用气压支撑起来。

上述外层保护壳体6可采用透光刚性材料（如透光塑料板）或柔性材料（如大棚膜）制作，其底部沿周密封固定在地面1上或埋于地下。

为防止大风对外层保护壳体6造成损坏，在其周边设有固定拉索8，拉索下端固定在地上，上端固定在外层保护壳体6的表面。

上述空心旋转体3内部与外界环境之间通过地下通道（图中未画出）相通；并在通道中设有传统的多翼中轴旋转密封门（图中未画出），以便人员货物进出和换气；通过风机或储气罐（图中未画出）为空心旋转体3的内部补充气压和换气，用以维持空心旋转体3和外层保护壳体6的气压支撑状态。