一种优化植物氮肥施用量的实验系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及氮肥施用量研宄、自动化水培装置的技术领域，尤其涉及一种优 化植物氮肥施用量的实验系统。
【背景技术】
[0002] 精细农业是现代农业的发展趋势，精细化的按需施肥是精细农业的重要组成部 分。目前田间的施肥作业大多过量施肥，造成了环境污染、资源浪费等诸多问题，研宄植物 的按需施肥对现代农业的发展及自然环境的保护有重要意义。氮素是构成植物众多有机质 中的一种重要元素，如何准确确定植物所需氮肥量对精细化的按需施肥有重大意义，同时 也是当前精细农业领域的研宄热点。
[0003] 例如，申请公布号CN101743798A的专利申请提供了一种用于确定小麦精确施用 氮肥用量的方法，该方法是：氮肥用量由施氮量=输出-土壤氮素表观矿化量-环境养分投 入氮量-秸杆还田带入氮量-种子带入氮量-播前1米土层硝态氮；其中输出包括：作物 吸氮量、收获后土壤硝态氮残留安全量以及土壤氮素损失；收获后土壤硝态氮残留安全量 由对播种地大量土壤1米土层取样分析得出。该实用新型根据氮素输入与输出土壤植物系 统的数量应相平衡，来确定氮肥用量，从而达到精确施用氮肥，提高作物产量和氮素吸收利 用。
[0004] 植物水培技术多用于植物工厂等领域，国内还鲜有将水培技术应用于优化植物氮 肥施用量的实验系统。目前对植物氮肥施量的研宄多采用传统实验室方法，该方法的时间、 物质成本均较高。尽管有光谱检测、图像检测等快速检测植物氮肥实用量的方法，但都由于 较高的成本、误差难以推广。本实用新型的优化植物氮肥施用量的实验系统，对快速准确研 宄植物的氮肥施用量有重要意义，为精细农业领域的按需施肥提供有力支撑。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型提供了一种优化植物氮肥施用量的实验系统，该实验系统基本实现无 人化管理，便于精确研宄实验；设置若干个梯度的氮肥施用量分别进行实验，根据随着氮肥 施用量的增加植物体内氮素含量的变化确定优化的植物氮肥施用量。
[0006] 本实用新型所采用的具体技术方案如下：
[0007] -种优化植物氮肥施用量的实验系统，包括密闭的栽培室，所述的栽培室内设有 支架，支架上放置有处于同一高度的四个培养皿，各培养皿通过两路输液管与为植物提供 不同氮素含量营养液的营养液循环装置连通；
[0008] 所述栽培室还设有用于栽培室内外空气互换的换气装置，以及为植物提供生长所 需光照、温度和湿度的环境控制装置。
[0009] 其中，所述的营养液循环装置包括储存含有某种氮肥的水培营养液的储液箱和用 于调节储液箱中营养液的Ph值和EC值的调节箱，该调节箱内储存有不含氮肥的营养浓缩 液；所述的储液箱内设有Ph值传感器和EC值传感器。Ph值传感器和EC值传感器用于检 测营养液的Ph值和EC值，若某一项值不合格，则向营养液中输入不含氮肥的营养浓缩液， 直至营养液的Ph值和EC值达到合格指标位置。
[0010] 同时，所述的储液箱经通气管与向营养液供氧的抽气机连通，用于将外界空气通 入储液箱内的营养液中，为营养液定时供氧。
[0011] 本实用新型中，两路输液管均通入所述的储液箱，其中一路输液管用于向培养皿 输送营养液，另一路输液管用于引导培养皿内的营养液回流至所述的储液箱。一路输液管 输送营养液，另一路输液管排出营养液，用于培养皿内营养液的定时更新或更换不同氮含 量的营养液。
[0012] 其中，输送营养液的输液管上设有营养液温度调节器，为植物提供生长所需的营 养液温度；回流营养液的输液管上设有营养液消毒器，用于对回流的营养液进行消毒，利于 重复利用。且所述培养皿底部设有控制输液管流向的单向进液阀门。
[0013] 所述的换气装置包括设置在栽培室侧壁上的单向进气阀门，位于单向进气阀门相 对侧的抽气装置和气体过滤器，及用于检测气体中N含量的检测器。外界空气通过单向进 气阀门进入栽培室内，室内空气通过抽气装置排出，气体过滤器用于对抽出的气体进行过 滤，实现栽培室内外空气的互换。
[0014] 其中，所述的环境控制装置包括安装在栽培室顶部的红蓝光LED灯、温度调节器 和湿度调节器，分别用于调节栽培室内的光照、温度和湿度；光照还可以采用自然光提供， 并相应在栽培室顶部设置透光窗。
[0015] 与传统的实验装置相比，本实用新型的优点为：
[0016] (1)整个实验周期极少需要人工操作，各个变量可基本实现自动化控制，可实现实 验的便利进行；
[0017] (2)本实验系统可以为植物生长提供适宜的生长环境，防止因植物生长状况不合 格对实验造成不利影响。
【附图说明】
[0018] 图1为本实用新型一种优化植物氮肥施用量的实验系统的结构示意图。
[0019] 其中，1、植物栽培室；2、控制装置；3、气体中N15含量检测器；4、红蓝光LED灯；5、 温度调节器；6、湿度调节器；7、单向进气阀门；8、抽气机；9、通气管；10、气体过滤器；11、 带有底座的立柱；12、带有双通液管管的支架；13、培养皿；14、单向进液阀门；15、储液箱； 16、ph值传感器；17、EC值传感器；18、液泵；19、营养液温度调节器；20、输液管；21、可控阀 门；22、输液管；23、营养液消毒器；24、液泵；25、调节箱；26、液泵；27、输液管；28、抽气机； 29、通气管；30、液晶显不屏；31、键盘。
【具体实施方式】
[0020] 如图1所示，一种优化植物氮肥施用量的实验系统，包括全封闭不透光的植物栽 培室1、带有底座的立柱11、带有双通输液管的支架12、培养皿13、红蓝光LED灯4、温度调 节器5、湿度调节器6、换气装置、营养液循环系统、带有液晶显示屏30和键盘31的控制装 置。
[0021] 其中，带有双通液管的支架呈十字型，内有双路输液管分别在十字中心附近交汇， 双路输液管的另一端在十字型支架的四个端末和培养皿连接。培养皿底部设有单向进液阀 门，内部盛有陶粒砂来固定植株。
[0022] 换气装置包括单向进气阀门、抽气机、通气管、气体中N15含量检测器及气体过滤 器。
[0023] 营养液循环系统包括：储存含有某种氮肥的水培营养液的储液箱，用于调节储液 箱中营养液的Ph值和EC值的调节箱，用于连接储液箱至培养皿、培养皿至储液箱、调节箱 至储液箱的三条输液管。
[0024] 本实施例中，氮肥中的氮元素用N15标记，储液箱包括ph传感器、E