專利名稱：一種應(yīng)用于空間蔬菜栽培的營養(yǎng)緩釋膜囊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于空間蔬菜栽培的營養(yǎng)緩釋膜囊，主要用于長期空間站和載人深空探測飛船內(nèi)蔬菜生長所需營養(yǎng)成分的提供。
背景技術(shù)：
隨著嫦娥1號、2號的成功發(fā)射，以及神五、神六、神七載人飛船的成功返回，我國載人航天進入了高速發(fā)展的階段。我國的空間站建設(shè)計劃已經(jīng)開始實施，深空探測路線圖也基本明確。在遠離地球生態(tài)環(huán)境的空間站中，植物發(fā)揮著為人類提供新鮮蔬菜和心理慰藉的重要作用，空間植物栽培技術(shù)是長期空間站和載人深空探測中的必需的技術(shù)。根區(qū)環(huán)境是制約植物生長的主要因素之一，擔(dān)任著為植物提供營養(yǎng)、水分和氧氣的重任。根區(qū)環(huán)境主要指根區(qū)所在的基質(zhì)。在地球上用的最多的是天然土壤，但土壤中各種微生物和物質(zhì)成分始終沒有分析清楚，因此空間站主要采用物質(zhì)成分明確的無機基質(zhì)用來進行植物培養(yǎng)。目前，已有的基質(zhì)有營養(yǎng)液、顆粒狀基質(zhì)、纖維狀基質(zhì)、固體材料、膜、凝膠。 但是無論采用哪種基質(zhì)培養(yǎng)，都要解決營養(yǎng)供給問題。當前，營養(yǎng)的供給主要是使用各種無機藥品配置含有適宜營養(yǎng)成分的營養(yǎng)液，直接或通過基質(zhì)間接用于植物培養(yǎng)。隨著植物的生長，營養(yǎng)液中的營養(yǎng)成分被不斷的消耗，需要利用傳感器測定需補充的量，來對營養(yǎng)液進行補充，但是目前的技術(shù)還無法解決傳感器的技術(shù)問題。同時，在空間條件下進行營養(yǎng)液的配置不易操作。因此，只能儲備一定量的營養(yǎng)液。這樣不僅降低了空間利用率，同時大大提高了運輸成本。俄羅斯一直致力于基質(zhì)營養(yǎng)方面的研究，他們將營養(yǎng)物質(zhì)儲存在具有離子交換能力的纖維材料基質(zhì)中。這種培養(yǎng)方式雖然一定程度上解決了營養(yǎng)供給問題，但是此材料能夠儲備的營養(yǎng)物質(zhì)很少，只能滿足一批植物的生長需求，同時也存在空間占用和運輸問題，此外，這種基質(zhì)材料目前還不能進行合理的回收利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明創(chuàng)造的目的在于提供既易于運輸和空間環(huán)境操作，又可提高空間利用率， 同時能夠滿足植物營養(yǎng)需求的營養(yǎng)供給方式。為了達到上述目的，采取的技術(shù)方案是本發(fā)明主要由外部包裹的透析膜和包裹在透析膜內(nèi)的高濃度營養(yǎng)液兩部分組成。其中，高濃度營養(yǎng)液包含了能夠滿足植物生長所需的所有元素，營養(yǎng)元素的成分和比例可根據(jù)所培養(yǎng)的植物生長所需配置。透析膜是一種以濃度差為推動力的分離膜，根據(jù)被分離的溶質(zhì)的粒徑，透析膜上有相適應(yīng)的孔徑均勻的微孔。根據(jù)植物生長所需的適宜營養(yǎng)液濃度，對透析膜進行加工，使其可以控制膜內(nèi)高濃度營養(yǎng)物質(zhì)的釋放速度，使膜外營養(yǎng)液適宜植物生長。將高濃度營養(yǎng)液使用透析膜包裹，從而制成簡易、輕便的營養(yǎng)緩釋膜囊。本發(fā)明的有益效果是可以完全根據(jù)植物自身對營養(yǎng)的需求，通過透析膜的濃度控制，進行營養(yǎng)成分的持續(xù)供給。所制備的營養(yǎng)緩釋膜囊，不但質(zhì)量輕、體積小、易于運輸，而且可以投入到水中直接使用，操作簡便，在空間環(huán)境條件下易于實現(xiàn)。此外，營養(yǎng)緩釋膜囊內(nèi)的高濃度營養(yǎng)液可被植物完全吸收，外部包裹的透析膜也可以重復(fù)利用，不會對環(huán)境造成污染。
具體實施例方式
在使用的過程中，將營養(yǎng)緩釋膜囊投入到水溶液中，在透析膜內(nèi)外就會形成一定的濃度差。在濃度差推動力的作用下，膜內(nèi)高濃度的營養(yǎng)液中的溶質(zhì)即營養(yǎng)元素通過透析膜滲透到膜外溶液中。當外環(huán)境溶液濃度達到植物生長需求時，透析膜開始阻止營養(yǎng)物質(zhì)的繼續(xù)釋放。隨著植物的生長，外環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)被不斷地消耗，不能滿足植物的生長需求，此時在膜內(nèi)外重新形成利于營養(yǎng)物質(zhì)釋放的濃度差，允許膜內(nèi)營養(yǎng)元素繼續(xù)滲出，直到再次達到可滿足植物生長需求的濃度為止。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于空間蔬菜栽培的營養(yǎng)緩釋膜囊，其特征在于營養(yǎng)緩釋膜囊由外部包裹的透析膜和包裹在透析膜內(nèi)的高濃度營養(yǎng)液兩部分組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度營養(yǎng)液，其特征在于高濃度營養(yǎng)液中包含植物生長所需的所有營養(yǎng)元素，營養(yǎng)元素的成分和比例可根據(jù)所培養(yǎng)的植物生長所需配置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度營養(yǎng)液，其特征在于高濃度營養(yǎng)液由無機試劑配制而成，營養(yǎng)成分含量較高，體積較小，可在地面提前進行制備，在空間條件下操作簡便，可完全被植物吸收，不需回收，不會造成環(huán)境污染。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透析膜，其特征在于在濃度差推動力的作用下，根據(jù)植物生長所需的營養(yǎng)元素濃度，透析膜可控制膜內(nèi)高濃度營養(yǎng)液的釋放速度。當透析膜外環(huán)境溶液濃度不能滿足植物生長需求時，在濃度差的作用下能夠允許膜內(nèi)溶質(zhì)即植物營養(yǎng)元素滲出。當外環(huán)境溶液濃度達到植物生長需求時，透析膜可阻止內(nèi)部營養(yǎng)物質(zhì)的繼續(xù)釋放。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透析膜，其特征在于透析膜可以重復(fù)利用，當膜內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)消耗完后，可重新向膜中注入高濃度營養(yǎng)液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于空間蔬菜栽培的營養(yǎng)緩釋膜囊，主要用于長期空間站和載人深空探測飛船內(nèi)進行蔬菜栽培時所需營養(yǎng)成分的提供。本發(fā)明由外部包裹的透析膜和包裹在透析膜內(nèi)的高濃度營養(yǎng)液兩部分組成。將其投入到水溶液后，透析膜可控制膜內(nèi)高濃度營養(yǎng)液釋放速度，保證膜外營養(yǎng)液濃度適合植物生長。本發(fā)明不但質(zhì)量輕、體積小、易于運輸，而且可以投入到水中直接使用，操作簡便，在空間環(huán)境條件下易于操作，受微重力的影響較小。此外，透析膜可以重復(fù)使用，不會對環(huán)境造成污染。
文檔編號A01G31/02GK102204506SQ201110147949
公開日2011年10月5日 申請日期2011年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月2日
發(fā)明者付玉明, 劉紅, 邵玲智 申請人:北京航空航天大學(xué)