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一種立體農業生產系統及生產方法.pdf

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一種 立體 農業生產 系統 生產 方法
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摘要
申請專利號:

CN201710282011.7

申請日:

20170426

公開號:

CN106937588A

公開日:

20170711

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A01G31/02,A01G31/00 主分類號: A01G31/02,A01G31/00
申請人: 李海忠
發明人: 李海忠
地址: 723000 陜西省漢中市漢臺區河東店鎮花果村1組63號
優先權: CN201710282011A
專利代理機構: 西安億諾專利代理有限公司 代理人: 張建
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201710282011.7

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法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明提供一種立體農業生產系統及生產方法,該農業立體生產系統包括種植墻體,所述種植墻體垂直于地面放置,種植墻體分為3層,從左到右依次為第一種植墻、保水墻和第二種植墻,在第一種植墻和第二種植墻上均分別設置有多個種植孔,種植孔的中心軸線與豎直向上方向呈銳角傾斜,所述種植墻體由多個種植基體依次間隔放置組成。本發明提供的立體農業生產系統采用豎直放置的種植墻體,在種植墻體的兩面進行種植,作物貼著種植墻體的兩面種植墻向上生長,節約了土地面積,提高了空間利用率,提高了作物的畝產量。

權利要求書

1.一種立體農業生產系統,其特征在于:包括種植墻體,所述種植墻體垂直于地面放置,種植墻體分為3層,從左到右依次為第一種植墻、保水墻和第二種植墻,在第一種植墻和第二種植墻上均分別設置有多個種植孔,種植孔的中心軸線與豎直向上方向呈銳角傾斜。2.根據權利要求1所述的一種立體農業生產系統,其特征在于:所述種植墻體由多個種植基體依次間隔放置組成,所述種植基體從左向右依次分為3層,包括保水層和2個種植層,依次為第一種植層、保水層和第二種植層,在第一種植層和第二種植層上分別設置有所述的種植孔;多個種植基體的保水層、第一種植層、第二種植層分別構成所述的保水墻、第一種植墻、第二種植墻。3.根據權利要求2所述的一種立體農業生產系統,其特征在于:所述種植基體為具有吸水性的多孔性材料。4.根據權利要求3所述的一種立體農業生產系統,其特征在于:所述種植基體為海綿。5.根據權利要求3所述的一種立體農業生產系統,其特征在于:所述種植層的密度大于保水層的密度,第一種植層和第二種植層的密度>45kg/m,所述保水層的密度為18-40kg/m。6.根據權利要求3所述的一種立體農業生產系統,其特征在于:所述種植基體的厚度為24-40cm,其中,保水層的厚度為10-14cm。7.根據權利要求2所述的一種農業立體生產系統,其特征在于:所述種植墻體為多個,相鄰的種植墻體之間間距2-4m。8.根據權利要求2所述的一種農業立體生產系統,其特征在于:所述農業立體生產系統還包括用于儲存營養液的儲液罐,儲液罐內設置有供水泵;相鄰的種植層之間設置有植物生長燈;所述種植基體內設置有監測種植基體濕度的濕度感應探頭,種植基體上方設置有微灌裝置,下方設置有營養液回收槽;所述微灌裝置通過管道與供水泵的輸出端相連,所述營養液回收槽相互連通,營養液回收槽的輸出端通過管道與儲液罐相連;所述濕度感應探頭通過自動控制器與所述微灌裝置連接。9.根據權利要求8所述的一種農業立體生產系統,其特征在于:所述農業立體生產系統還包括框架、采摘和收割行車、點播播種機,儲液罐、種植墻體設置在所述框架內;所述框架的主體為鋼結構框架,框架的頂壁為透光的鋼化玻璃,框架的側壁為透光的鋼化玻璃和鋼網紗窗間隔排布。10.一種采用權利要求9所述的立體農業生產系統進行的立體農業生產方法,包含以下步驟:(1)播種前準備工作:準備作物生長需要的營養液,儲存于儲液罐內;在種植基體的種植層一側打孔,形成種植孔,所述種植孔與豎直方向呈向上傾斜的角度;(2)播種:采用點播播種機將作物的種子放入種植孔內;(3)日常管理:播種后,每隔兩小時,開啟微灌裝置對種植基體噴灌營養液,微灌裝置每次運行3-8min,微灌裝置的工作流量為10-50升/小時;當檢測到種植基體的濕度小于60%時,對種植基體進行噴灌;每天6時至18時,每隔2小時開啟植物補光燈20min,每天18時至次日6時,一直開啟植物生長燈對作物進行補光。

說明書

技術領域

本發明屬于立體農業種植領域,具體涉及一種立體農業生產系統及生產方法。

背景技術

自然生產方式的傳統農業是基于太陽光照和土壤基質而進行的,露天種植,難以避免的遭受自然災害和氣候的影響,在種植過程中還會不可避免的使用農藥,產品的產量和質量受到種植面積和自然環境條件的制約,因此,傳統的農業生產方式難以滿足人們對食品質量和數量的要求。

為了打破傳統農業對自然條件的強烈依賴,通過實現農作物的自動化、集約化以及生產的工廠化等方式來開辟農業生產的新途徑和新方法,是當前農業生產的當務之急。

現代農業自動化、集約化生產是多項技術的綜合利用,目前,以降低人工、節約用水和節省種植空間為主。其中,節約用水實現了水在農業中的循環利用,為發展人工智能生態農業提供了可行性,為開展沙漠農業、高原農業提供了可能性。節省種植空間,目前主要體現在從單層種植發展到多層種植,基本上是采用多層的立體組合架來實現多層種植。而現有的組合架一般采用固定式組裝,不僅組裝不方便,而且在系統發生故障時,會導致整個系統的癱瘓,使用不便。而且,多層種植時,層與層之間的高度是根據種植農作物的高度而設置的,會受種植農作物的高度限制,使得其種植空間有限。專利號201210462027.3公開了一種工廠化現代立體農業生產系統,包括立體組合框架形成的多個基本種養殖單元。但是,這種多層種植方式,是通過在種植層的上方水平增加種植層數來實現的,產量有限,而且層與層之間的距離是根據種植農作物的高度而設置的,當此距離設置不當時,會影響農作物的生長,進而影響農作物的產量與質量。

發明內容

針對現有技術的缺陷,本發明提供一種立體農業生產系統,通過種植墻體與地面垂直放置來實現立體種植。本發明的另一目的是提供采用該立體農業生產系統進行的立體農業生產方法。

本發明是通過以下技術方案實現的。

一種立體農業生產系統,包括種植墻體,所述種植墻體垂直于地面放置,種植墻體分為3層,從左到右依次為第一種植墻、保水墻和第二種植墻,在第一種植墻和第二種植墻上均分別設置有多個種植孔,種植孔的中心軸線與豎直向上方向呈銳角傾斜。

優選地,所述種植墻體由多個種植基體依次間隔放置組成,所述種植基體從左向右依次分為3層,包括保水層和2個種植層,依次為第一種植層、保水層和第二種植層,在第一種植層和第二種植層上分別設置有所述的種植孔;多個種植基體的保水層、第一種植層、第二種植層分別構成所述的保水墻、第一種植墻、第二種植墻。

優選地,所述種植基體為具有吸水性的多孔性材料,用于種植作物。

優選地,所述種植基體為海綿。

優選地,所述種植層的密度大于保水層的密度,第一種植層和第二種植層的密度>45kg/m3,所述保水層的密度為18-40 kg/m3。

優選地,所述種植基體的厚度為24-40cm,該厚度是指同一種植基體中第一種植層和第二種植層的排列方向上的厚度,即第一種植層和第二種植層相背離的兩個側面之間的距離,其中,保水層的厚度為10-14cm。

優選地,所述種植墻體為多個,相鄰的種植墻體之間間距2-4m,形成采摘和運輸通道,可供采摘和收割行車行走。

所述種植孔的中心軸線與豎直向上方向所呈銳角為8-15°。

所述種植孔的中心軸線與豎直向上方向所呈銳角12°。

優選地,所述農業立體生產系統還包括用于儲存營養液的儲液罐,儲液罐內設置有供水泵;相鄰的種植層之間設置有植物生長燈;所述種植基體內設置有監測種植基體濕度的濕度感應探頭,種植基體上方設置有微灌裝置,下方設置有營養液回收槽;所述微灌裝置通過管道與供水泵的輸出端相連,所述營養液回收槽相互連通,營養液回收槽的輸出端通過管道與儲液罐相連;所述濕度感應探頭通過自動控制器與所述微灌裝置連接。

優選地,所述農業立體生產系統還包括框架、采摘和收割行車、點播播種機,儲液罐、種植墻體設置在所述框架內;所述框架的主體為鋼結構框架,框架的頂壁為透光的鋼化玻璃,框架的側壁為透光的鋼化玻璃和鋼網紗窗間隔排布。

所述植物生長燈為LED植物生長燈。

所述的微灌裝置為微噴頭或者滴灌。

每個種植基體的高度和長度方向的尺寸根據所種植的作物進行設計,可以滿足一株作物生長即可。

種植基體的三層結構中,從左向右依次為種植層、保水層和種植層,形成種植墻體,所形成的種植墻體左右兩面都可以種植作物,由于種植孔的中心軸線與豎直向上方向呈銳角傾斜,所以,作物在種植墻體的兩面貼著墻體向上生長。

一種采用上述立體農業生產系統進行的立體農業生產方法,包含以下步驟:

(1)播種前準備工作:準備作物生長需要的營養液,儲存于儲液罐內;在種植基體的種植層一側打孔,形成種植孔,所述種植孔與豎直方向呈向上傾斜的角度;

(2)播種:采用點播播種機將作物的種子放入種植孔內;

(3)日常管理:播種后,每隔兩小時,開啟微灌裝置對種植基體噴灌營養液,微灌裝置每次運行3-8min,微灌裝置的工作流量為10-50升/小時;當檢測到種植基體的濕度小于60%時,對種植基體進行噴灌;每天6時至18時,每隔2小時開啟植物補光燈20min,每天18時至次日6時,一直開啟植物生長燈對作物進行補光。

所述的營養液為采用現有技術將秸稈氨化產生的液體。

在作物成熟需要進行收割時,采摘和收割行車在種植墻體之間形成的通道運行,從上往下依次收割作物。

作物的種植時間與其本身在當地的種植時間相統一,即與自然傳統的種植時間相同。種植墻體的高度根據需要通過增加種植基體的層數來實現,種植基體采用現有技術固定,種植墻體越高,空間利用率越高,產量越高。

本發明的優點:

(1)本發明提供的立體農業生產系統采用豎直的種植墻體,在種植墻體的兩面進行種植,作物貼著種植墻體的兩面種植墻向上生長,節約了土地面積,提高了空間利用率,提高了作物的畝產量;作物貼墻向上傾斜生長,避免了傳統立體種植設置的層與層之間高度的影響;

(2)種植基體組成種植墻,種植基體結構的兩側都是用于種植作物的種植層,每個種植基體之間相互獨立,維修、補充營養液都方便快捷。并且內部均設置有濕度感應探頭,通過自動控制器控制噴灌裝置向種植基體進行噴灌,避免了某些種植基體的營養液不足而影響作物的生長;

(3)采用了框架結構,對作物形成保護層,避免了冰雹等自然災害對作物造成的損失;采用無土栽培,營養液為秸稈氨化產生的液體,無需除草劑,避免了化學農藥,綠色環保;

(4)通過營養液收集槽收集的營養液,能夠再次回到儲液罐中,實現了營養液的循環利用,節省資源。

附圖說明

圖1 實施例1去除框架和支架的立體農業生產系統的結構示意圖。

圖2 種植基體的結構示意圖。

附圖說明:1-儲液罐,2-種植基體,3-植物生長燈,4-微灌裝置,5-營養液回收槽,21-第一種植層,22-保水層,23-第二種植層,24-種植孔。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明進行詳細的說明。

實施例1

一種立體農業生產系統,包括種植墻體6,所述種植墻體6垂直于地面放置,種植墻體6分為3層,從左到右依次為第一種植墻、保水墻和第二種植墻,在第一種植墻和第二種植墻上均分別設置有多個種植孔24,種植孔的中心軸線與豎直向上方向呈銳角傾斜;

所述種植墻體6由多個種植基體2依次間隔放置組成,所述種植基體2從左向右依次分為3層,包括保水層和2個種植層,依次為第一種植層21、保水層22和第二種植層23,在第一種植層21和第二種植層23上分別設置有所述的種植孔24;多個種植基體的保水層、第一種植層、第二種植層分別構成所述的保水墻、第一種植墻、第二種植墻;

所述種植基體2用于種植作物,材料為海綿,該種植基體的第一種植層21和第二種植層23完全相同,該種植基體的厚度為24-40cm,該厚度是指同一種植基體中第一種植層21和第二種植層23的排列方向上的厚度,即第一種植層21和第二種植層23相背離的兩個側面之間的距離,其中,保水層的厚度為10-14cm;第一種植層和第二種植層的密度>45kg/m3,所述保水層的密度為18-40 kg/m3;

所述種植孔的中心軸線與豎直向上方向呈銳角為12°,當種植孔的中心軸線與豎直向上方向呈銳角為8-15°時均可實施本發明;

所述種植墻體6為多個,相鄰的種植墻體之間間距2-4m,形成采摘和運輸通道,可供采摘和收割行車行走;

所述農業立體生產系統還包括用于儲存營養液的儲液罐1,儲液罐1內設置有供水泵;相鄰的種植層之間設置有植物生長燈3;所述種植基體內設置有監測種植基體濕度的濕度感應探頭,種植基體上方設置有微灌裝置4,下方設置有營養液回收槽5;所述微灌裝置4通過管道與供水泵的輸出端相連,所述營養液回收槽5相互連通,營養液回收槽5的輸出端通過管道與儲液罐1相連;所述濕度感應探頭通過自動控制器與所述微灌裝置連接,當濕度感應探頭監測到種植基體的濕度小于60%時,通過自動控制器發出信號,微灌裝置開始對種植基體進行噴灌營養液;

所述農業立體生產系統還包括框架、采摘和收割行車、點播播種機,儲液罐、種植墻體設置在所述框架內;所述框架的主體為鋼結構框架,框架的頂壁為透光的鋼化玻璃,框架的側壁為透光的鋼化玻璃和鋼網紗窗間隔排布;

所述植物生長燈為LED植物生長燈;所述的微灌裝置為微噴頭或者滴灌。

每個種植基體的高度和長度方向的尺寸根據所種植的作物進行設計,可以滿足一株作物生長即可。

種植基體的三層結構中,從左向右依次為種植層、保水層和種植層,形成種植墻體,所形成的種植墻體左右兩面都可以種植作物,由于種植孔的中心軸線與豎直向上方向呈銳角傾斜,所以,作物在種植墻體的兩面貼著墻體向上生長。

采用上述立體農業生產系統進行的立體農業生產方法,包含以下步驟:

(1)播種前準備工作:準備作物生長需要的營養液,儲存于儲液罐內;在種植基體的種植層一側打孔,形成種植孔,所述種植孔與豎直方向呈向上傾斜的角度;

(2)播種:采用點播播種機將作物的種子放入種植孔內;

(3)日常管理:播種后,每隔兩小時,開啟微灌裝置對種植基體噴灌營養液,微灌裝置每次運行3-8min,微灌裝置的工作流量為10-50升/小時;當檢測到種植基體的濕度小于60%時,對種植基體進行噴灌;每天6時至18時,每隔2小時開啟植物補光燈20min,每天18時至次日6時,一直開啟植物生長燈對作物進行補光。

所述的營養液為采用現有技術將秸稈氨化產生的液體。

在作物成熟需要進行收割時,采摘和收割行車在種植墻體之間形成的通道運行,從上往下依次收割作物。

作物的種植時間與其本身在當地的種植時間相統一,即與自然傳統的種植時間相同;種植墻體的高度根據需要通過增加種植基體的層數來實現,種植基體采用現有技術固定,可以但不限于通過支架固定,種植墻體越高,空間利用率越高,產量越高。

實施例2

在60m(長)×12m(寬)×20m(高)的空間內,在60m的長度方向上,從左到右共設置16個實施例1所述的種植墻體,種植墻體之間的間距為3m,最左和最右邊的種植墻體距離框架的距離為2-4m,種植墻體的厚度為40cm,每個種植墻體的高度為18m,種植墻體的長度(即種植基體沿空間12m的方向上的尺寸)為8m,單個的種植基體的長度為25cm,高度為50cm,厚度為40cm;

種植基體通過支架固定形成種植墻體,每一個種植墻體只有一個支架,每個支架均為自下而上的多層結構,每層支架上,種植基體依次間隔放置,并且呈單層放置形成一排,多個種植基體的保水層、第一種植層、第二種植層分別構成所述的保水墻、第一種植墻、第二種植墻;

微灌裝置采用微噴頭;

其他同實施例1;

以種植冬小麥為例,采用實施例1所述立體農業生產系統進行的立體農業生產方法,具體操作如下:

(1)播種前準備工作:準備作物生長需要的營養液,營養液為采用現有技術將秸稈氨化產生的液體,將營養液儲存于儲液罐內;采用海綿為種植基體,厚度為40cm,其中,種植層的厚度為10cm,種植層的密度為50kg/m3,保水層的密度為20kg/m3,在種植基體的種植層一側打孔,形成種植孔,所述種植孔與豎直方向呈向上傾斜的角度為12°,打孔的深度為3-4cm;

(2)播種:打好孔后,在10月份,采用點播播種機將冬小麥的種子放入種植孔內;

(3)日常管理:播種后,每隔兩小時,開啟微灌裝置對種植基體噴灌營養液,微灌裝置每次運行3-8min,微灌裝置的工作流量為10-50升/小時;當濕度感應探頭檢測到種植基體的濕度小于60%時,通過自動控制器控制微灌裝置對種植基體進行噴灌;每天6時至18時,每隔2小時開啟植物補光燈20min,每天18時至次日6時,一直開啟植物生長燈對作物進行補光;

(4)收割:在冬小麥成熟需要進行收割時,采摘和收割行車在種植墻體之間形成的通道運行,從上往下依次收割作物。

對比例1

同時,在地面面積60m(長)×12m(寬)的空間內,在10月份,按照常規方法露天種植冬小麥。

對比例2

通過水平增加種植層數來實現立體種植。

同時,在60m(長)×12m(寬)×20m(高)的空間內,采用實施例2提供的種植基體,將其種植層、保水層與地面平行放置,多個種植基體組成一個種植面層,每個種植面層的尺寸為56m(長)×8m(寬),每個種植面層之間的距離為2m(即每隔2m增加一層種植面層),共設有種植面層8層,自下而上依次排列,在種植基體背向地面的一側種植層進行種植作物,同時在相鄰的種植基體之間設置有光源,在種植基體的上方設置有微灌裝置,下方設置有營養液收集槽。其種植方法中,打孔時,垂直種植層進行打孔,其他方法同實施例2相同。

從種植面積方面考慮,同樣的空間內,實施例2、對比例1、對比例2的種植面積比值約為13.6:1:5;在收割時,實施例2、對比例1、對比例2的產量比值為10:0.4:3。而且,在種植過程中,對比例1還需噴灑農藥4次。可見,本發明提供的立體農業生產系統能提高作物的產量。

本發明提供的立體農業生產系統,采用了與地面豎直放置的種植墻體來實現立體種植,在種植墻體的兩面種植墻進行種植,作物貼著種植墻體的兩面種植墻向上生長,節約了土地面積,提高了空間利用率,提高了作物的畝產量,地面面積一定時,種植墻體越高,產量越大。而且采用秸稈氨化的液體作為營養液,營養價值高,安全無公害,整個立體農業生產系統為框架結構,減少了害蟲的侵入和農藥的使用,作物不僅畝產量高,而且質量好,安全無公害。

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