專利名稱：吸水式無土栽培裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無土栽培裝置，特別是涉及一種基質(zhì)培裝置。
背景技術(shù)：
無土栽培是不依賴土壤的種植和栽培方法，主要有營(yíng)養(yǎng)液培、氣霧培和基質(zhì)培。由于無土栽培創(chuàng)造了適宜農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)、空氣及水分條件，所以，生長(zhǎng)發(fā)育普遍優(yōu)于有土栽培。近幾十年來，無土栽培得到飛速發(fā)展，目前，在歐美、日本等國(guó)已成為設(shè)施農(nóng)業(yè)的主要栽培方式。伴隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程，無土栽培得到廣泛應(yīng)用，栽培面積也逐年擴(kuò)大。從目前來看，營(yíng)養(yǎng)液培和氣霧培需要復(fù)雜的設(shè)備條件和嚴(yán)格的營(yíng)養(yǎng)液配比，技術(shù)要求高、操作難度大、成本高，目前應(yīng)用得較少。而基質(zhì)培比較接近于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的栽培方法，雖然需要基質(zhì)，但不需要復(fù)雜的設(shè)備條件，礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素放置方法靈活，營(yíng)養(yǎng)液配比也較簡(jiǎn)單，技術(shù)要求低、操作難度小，成本相對(duì)較低。所以，目前，基質(zhì)培是無土栽培的主流，應(yīng)用最廣泛,栽培面積也最大,約占無土栽培總面積的90%以上。在基質(zhì)培中，槽式、袋式、盆式為主要栽培方式，滴灌、澆灌又是主要的灌溉方式。大部分基質(zhì)培存在著營(yíng)養(yǎng)液難以收回再利用，水肥利用率低，易引起土壤次生鹽潰化等缺點(diǎn)；另外，相對(duì)于土壤栽培，單位植株根系所占基質(zhì)體積較小，水分緩沖能力差，需要頻繁澆水或營(yíng)養(yǎng)液才能維持作物的正常生長(zhǎng)。雖然出現(xiàn)了很多技術(shù)來改進(jìn)基質(zhì)培，例如申請(qǐng)?zhí)枮镃N90107804.2、公告號(hào)為CN1059819的中國(guó)發(fā)明專利《無土栽培裝置》所公開的一種無土栽培裝置，是通過能被水浸潤(rùn)的纖維將容器中的營(yíng)養(yǎng)液輸送到基質(zhì)中，雖然從一定程度上能夠克服上述現(xiàn)有基質(zhì)培的不足之處，但缺點(diǎn)是:使用植物纖維作為吸水和水分輸送介質(zhì)，會(huì)被作物根系穿透和腐蝕，其自身在水環(huán)境中也會(huì)被微生物分解，需要經(jīng)常更換，成本較高，而使用其它纖維材料也存在著類似的各種問題?，F(xiàn)有的吸水式栽培裝置，如中國(guó)發(fā)明專利CN85200199《自動(dòng)吸水花盆》、CN88217444.4《可調(diào)節(jié)自濕式花盆》等，雖然公開了植物吸水式栽培裝置，但是，只是針對(duì)有土栽培，沒有涉及到無土栽培，所采用的吸水和水分輸送介質(zhì)也不是硬質(zhì)吸水材料，而是軟質(zhì)吸水材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種吸水材料不會(huì)被植物根系穿透和腐蝕，也不易損壞，成本低廉且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的吸水式無土栽培裝置。上述目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:—種吸水式無 土栽培裝置，由盛水容器、吸水材料組成，所述盛水容器中盛著水或營(yíng)養(yǎng)液，所述吸水材料為硬質(zhì)吸水材料，硬質(zhì)吸水材料部分浸在水或營(yíng)養(yǎng)液中，基質(zhì)放置在硬質(zhì)吸水材料上部。硬質(zhì)吸水材料定乂為:具有固定形狀，并且這種固定形狀能夠在水和宮養(yǎng)液中長(zhǎng)期保持，摩斯硬度值I級(jí) 8級(jí)，體積吸水率在2% 80%的親水性固體物質(zhì)。
硬質(zhì)吸水材料的特點(diǎn)是，親水性，含有較多的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管。親水性是指帶有極性基團(tuán)的分子，對(duì)水有較大的親和能力，可以吸引水分子，或溶解于水，這類分子形成的固體材料的表面，易被水所潤(rùn)濕，這種特性就是物質(zhì)的親水性，親水性是所有吸水材料必須具備的性質(zhì)。較大的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管具有較強(qiáng)的吸水性、滲透性和通氣性，吸水性是指材料在水中能吸收水分的性質(zhì)，滲透性是指材料在不損壞介質(zhì)構(gòu)造情況下，能使流體通過的能力，通氣性是指外部空氣與材料內(nèi)部空氣的交換能力；但爬升性和擴(kuò)散性較弱，爬升性是指在水的張力作用下將水沿著材料提升到水面之上的垂直向上的運(yùn)動(dòng)能力，擴(kuò)散性是指在水的張力作用下水在水面之上沿著材料水平方向的運(yùn)動(dòng)能力。較小的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管具有較強(qiáng)的吸水性、爬升性和擴(kuò)散性，但滲透性和通氣性較弱。一般硬質(zhì)吸水材料體積吸水率越大，內(nèi)部的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管就相對(duì)越多；體積吸水率越小，內(nèi)部的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管就相對(duì)越少。如果體積吸水率在2%以下，內(nèi)部含有的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管太少，吸水性、爬升性、擴(kuò)散性、滲透性和通氣性不良，就不屬于硬質(zhì)吸水材料。如果體積吸水率在80%以上，內(nèi)部含有的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管過多，有可能具有良好的吸水性、爬升性、擴(kuò)散性、滲透性和通氣性，但材料強(qiáng)度差，易破碎；如果沒有硬度或硬度太低，低于摩斯硬度值I級(jí)，就不能制作成固定形狀，即使制作成固定形狀，也容易變形或損壞；如果硬度太高，超過摩斯硬度值8級(jí)，這類材料稀少、價(jià)高、不易加工成型；如果不能在水和營(yíng)養(yǎng)液中長(zhǎng)期保持固定形狀，能夠被水溶解、破壞或被營(yíng)養(yǎng)液腐蝕，這些都不屬于硬質(zhì)吸水材料。一般較大的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管與較小的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管之間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，因?yàn)檩^大的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管會(huì)阻斷較小的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管，使其不連續(xù)，并片段存在，減弱甚至失去其應(yīng)有的作用。與此相對(duì)應(yīng)，滲透性與通氣性之間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，爬升性與擴(kuò)散性之間也呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，但滲透性、通氣性與爬升性、擴(kuò)散性之間卻呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。吸水性與滲透性、通氣性、爬升性和擴(kuò)散性之間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，反映了較大和較小連續(xù)孔隙和毛細(xì)管的總量。符合定義要求的硬質(zhì)吸水材料只是具備了在吸水式無土栽培裝置中應(yīng)用的基本條件，如果從材料性能、價(jià)格、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、重量、宜加工性等因素綜合考慮，實(shí)際上只有部分符合定義要求的硬質(zhì)吸水材料能 夠應(yīng)用在吸水式無土栽培裝置中。用于作物栽培理想的硬質(zhì)吸水材料，應(yīng)含有豐富的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管，且較大的和較小的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管比例合理，具備良好的吸水性、爬升性、擴(kuò)散性、滲透性和通氣性。但受制于各種因素的影響，目前，難以找到十分理想、性能全面的用于作物栽培的硬質(zhì)吸水材料。所以，可以根據(jù)作物種類、品種、栽培時(shí)期、栽培環(huán)境、吸水式無土栽培裝置類型，結(jié)合硬質(zhì)吸水材料的吸水特性，選用適合的硬質(zhì)吸水材料。與硬質(zhì)吸水材料對(duì)應(yīng)的是軟質(zhì)吸水材料。軟質(zhì)吸水材料是由顆粒狀物質(zhì)、纖維狀細(xì)絲或某些含有連續(xù)孔隙和毛細(xì)管的軟質(zhì)材料單獨(dú)或混合組成，沒有固定形狀，即使有固定形狀，也易損壞、易變形或不能在水和營(yíng)養(yǎng)液中保持，整體不具有硬度或硬度很小，也具有親水性和連續(xù)孔隙及毛細(xì)管。連續(xù)孔隙和毛細(xì)管來自兩方面，一是顆粒狀物質(zhì)或纖維狀細(xì)絲之間相互接觸，在接觸面及周邊，產(chǎn)生較小的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管，在非接觸部分，存在著較大的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管，使整個(gè)軟質(zhì)吸水材料中的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管也都相互連通，大部分軟質(zhì)吸水材料都具有這種連續(xù)孔隙和毛細(xì)管；二是顆粒狀物質(zhì)、纖維狀細(xì)絲或某些軟質(zhì)材料內(nèi)部也含有連續(xù)孔隙和毛細(xì)管，但不同軟質(zhì)吸水材料之間存在較大差異。軟質(zhì)吸水材料也具有吸水性、爬升性、擴(kuò)散性、滲透性和通氣性。用于無土栽培的基質(zhì)種類較多，由于大部分單一基質(zhì)的理化性能不夠理想，現(xiàn)在使用得較少。將幾種理化性能不同的基質(zhì)按一定比例混合后制作成配合基質(zhì)，改善了基質(zhì)的理化性能，目前使用得較多。無論是單一基質(zhì)還是配合基質(zhì)都屬于軟質(zhì)吸水材料?；|(zhì)放置在硬質(zhì)吸水材料上部，由于基質(zhì)質(zhì)地柔軟，沒有固定形狀，基質(zhì)的重量壓在硬質(zhì)吸水材料上，其下部就與硬質(zhì)吸水材料上部緊密接觸，硬質(zhì)吸水材料和基質(zhì)都含有較多的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管，都具有吸水性、爬升性、擴(kuò)散性、滲透性和通氣性，在接觸面上，兩者的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管相互連通；硬質(zhì)吸水材料部分浸在水或營(yíng)養(yǎng)液中，吸收水或營(yíng)養(yǎng)液，并向上傳遞，到達(dá)硬質(zhì)吸水材料上部，再?gòu)挠操|(zhì)吸水材料上部通過接觸面上的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管到達(dá)基質(zhì)中；在這一過程中，水或營(yíng)養(yǎng)液主要依靠吸水材料的爬升性，完成水或營(yíng)養(yǎng)液從硬質(zhì)吸水材料向上部基質(zhì)的輸送過程。當(dāng)然，只要兩種吸水材料的吸水性能和放置位置符合要求，滿足緊密接觸的條件，都可以完成水或營(yíng)養(yǎng)液從一種吸水材料向上部的另一種吸水材料的輸送過程。如果硬質(zhì)吸水材料上部是凹槽形結(jié)構(gòu)，并且基質(zhì)放置在硬質(zhì)吸水材料上部凹槽內(nèi)，硬質(zhì)吸水材料浸在水或營(yíng)養(yǎng)液中的部分較多，水或營(yíng)養(yǎng)液液面高度超過凹槽底部的高度，那么，水或營(yíng)養(yǎng)液就可以通過滲透性進(jìn)入硬質(zhì)吸水材料上部凹槽內(nèi)，被基質(zhì)吸收，這是水或營(yíng)養(yǎng)液從硬質(zhì)吸水材料輸送到基質(zhì)的另一種方式；這種方式由于存在正向勢(shì)能，并且硬質(zhì)吸水材料中的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管無論大小均能傳輸，因此，對(duì)水或營(yíng)養(yǎng)液的輸送速度比爬升性的輸送速度快得多。本發(fā)明還可以:
礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)兀素放置方法如下:被溶于水中，成為營(yíng)養(yǎng)液，置于盛水容器中；或被放置在硬質(zhì)吸水材料中；或被均勻地置于基質(zhì)中。不論那種放置方法，都能被水溶解和輸送，最終到達(dá)或位于基質(zhì)中，被植物根系吸收利用。礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素溶于水后成為營(yíng)養(yǎng)液，由于營(yíng)養(yǎng)液濃度較低，所以，營(yíng)養(yǎng)液在硬質(zhì)吸水材料及基質(zhì)中的傳輸性質(zhì)與水基本相同。在盛水容器上設(shè)置有水位刻度線或水位計(jì)。在硬質(zhì)吸水材料、基質(zhì)、所種作物、栽培季節(jié)等因素確定的情況下，在非漂浮吸水式無土栽培裝置中，可以建立水位與基質(zhì)含水率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)所種作物不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期和階段所要求的最佳基質(zhì)含水率，從而建立所種作物不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期和階段與適宜水位的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為進(jìn)行科學(xué)規(guī)范的栽培管理提供條件。漂浮吸水式無土栽培裝置中的水位刻度線或水位計(jì)的作用是指示能夠漂浮的適宜水位范圍。根據(jù)各種硬質(zhì)吸水材料及軟質(zhì)吸水材料的特點(diǎn)，將兩種吸水材料組合起來構(gòu)成組合體,位于組合體上部或位于組合體上部并延續(xù)到其它部分的是一種硬質(zhì)吸水材料，另一種吸水材料位于組合體的其余部分,兩種吸水材料之間各自有一部分被緊密接觸,組合體能夠改善硬質(zhì)吸水材料的性能。為了方便栽培，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，一方面，利用在生產(chǎn)上普遍使用的栽培盤，另一方面，根據(jù)吸水式無土栽培裝置的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一些結(jié)構(gòu)和用途不同的栽培盤，并為這些栽培盤設(shè)計(jì)配套了相應(yīng)的栽培裝置。這些栽培盤和相應(yīng)的栽培裝置的共同特點(diǎn)是:根據(jù)栽培盤形狀制作硬質(zhì)吸水材料，所述栽培盤上部敞口，下部設(shè)置有吸水孔。差別是:栽培盤、基質(zhì)、硬質(zhì)吸水材料之間的相對(duì)位置，一種相對(duì)位置是:栽培盤內(nèi)由下至上分別放置硬質(zhì)吸水材料和基質(zhì)，位于盛水容器中；另一種相對(duì)位置是:栽培盤放置在硬質(zhì)吸水材料上或盛水容器上，基質(zhì)放置在硬質(zhì)吸水材料上部和栽培盤內(nèi)。不論栽培盤的相對(duì)位置如何，使用這些栽培盤，都能夠使基質(zhì)與硬質(zhì)吸水材料緊密接觸，相互連通連續(xù)孔隙和毛細(xì)管，可以完成水或營(yíng)養(yǎng)液從硬質(zhì)吸水材料到基質(zhì)的輸送過程。為了實(shí)現(xiàn)盛水容器的封閉運(yùn)行，在盛水容器上設(shè)置有管道接口，在管道接口上安裝管道，水或營(yíng)養(yǎng)液從管道進(jìn)入或流出盛水容器。為了實(shí)現(xiàn)向盛水容器中自動(dòng)化供、排水或營(yíng)養(yǎng)液，由儲(chǔ)液池、水泵、管道、電磁閥、水位傳感器、控制器及相關(guān)線路組成自動(dòng)化供、排水或營(yíng)養(yǎng)液系統(tǒng)；儲(chǔ)液池中盛著水或營(yíng)養(yǎng)液，用管道順序聯(lián)接儲(chǔ)液池、水泵、電磁閥和盛水容器，盛水容器之間也用管道聯(lián)接在一起，水位傳感器安裝在盛水容器一側(cè)的管道上，水位傳感器、電磁閥、水泵分別通過相關(guān)線路聯(lián)接到控制器；控制器接收水位傳感器的水位信號(hào)，控制電磁閥和水泵的運(yùn)行，使盛水容器中的水或營(yíng)養(yǎng)液保持在設(shè)定的水位范圍內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)水面漂浮栽培，由輕質(zhì)材料或空心材料制作浮板，所述浮板承載硬質(zhì)吸水材料、基質(zhì)和所種作物，浮在水或營(yíng)養(yǎng)液上，在浮板上設(shè)置有進(jìn)水孔，使所承載的硬質(zhì)吸水材料部分浸在水或營(yíng)養(yǎng)液中。為了調(diào)節(jié)和改變浮力，由空心材料制作浮體，所述浮體內(nèi)含有空腔，所述空腔上設(shè)置有通向外部的管道接口和管道口，在管道接口上安裝管道，壓力空氣從管道進(jìn)入或流出空腔，管道口位于水或營(yíng)養(yǎng)液中，水或營(yíng)養(yǎng)液從管道口進(jìn)入或流出空腔，改變空腔內(nèi)的空氣壓力，就改變了空腔內(nèi)水或營(yíng)養(yǎng)液與空氣的比例，也就改變了浮力；浮體位于浮板的下方或周圍，所產(chǎn)生的浮力施加在浮板上。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)浮體浮力的自動(dòng)化控制，由空氣壓縮機(jī)、管道、電磁閥、壓力傳感器、控制器及相關(guān)線路組成自動(dòng)化壓力空氣系統(tǒng)；用管道順序聯(lián)接空氣壓縮機(jī)、電磁閥和浮體，浮體之間也用管道聯(lián)接在一起，壓力傳感器安裝在浮體一側(cè)的管道上，壓力傳感器、電磁閥分別通過相關(guān)線路聯(lián)接到控制器；控制器接收壓力傳感器的壓力信號(hào)，控制電磁閥的運(yùn)行；保持或改變浮 體空腔內(nèi)的空氣壓力，進(jìn)而保持或改變浮力，使基質(zhì)含水率保持在需要的范圍內(nèi)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:硬質(zhì)吸水材料來源廣泛，如自然界中風(fēng)化的巖石、多孔的火山石等，人造材料中的燒結(jié)磚、輕質(zhì)加氣磚、部分陶瓷和混凝土等。硬質(zhì)吸水材料本身不會(huì)降解，具有整體硬度和能夠在水和營(yíng)養(yǎng)液中長(zhǎng)期保持的固定形狀，也不會(huì)被植物根系所穿透，具有來源范圍廣、成本低廉、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。與此相對(duì)應(yīng)，軟質(zhì)吸水材料，如:泥土、沙子、蛭石、泥炭、巖棉、海綿、各種配合基質(zhì)和纖維等，雖然也具有吸水性、爬升性、擴(kuò)散性、滲透性和通氣性，但不具有整體硬度，沒有固定形狀，即使有固定形狀，也易損壞、易變形或不能在水和營(yíng)養(yǎng)液中保持，需要器具盛放或支撐，會(huì)被植物根系所穿透，有些容易被腐蝕，有些自身會(huì)降解，如果用作吸水式無土栽培的吸水和水分輸送介質(zhì)，或受到很大限制，或成本過高，實(shí)際使用得很少。因此，作為吸水式無土栽培的吸水和水分輸送介質(zhì)，硬質(zhì)吸水材料明顯優(yōu)于軟質(zhì)吸水材料。由于本發(fā)明利用了硬質(zhì)吸水材料的吸水和水分輸送特性，為作物提供水或營(yíng)養(yǎng)液，減少了澆水或營(yíng)養(yǎng)液的次數(shù)，水肥不會(huì)流失，簡(jiǎn)化了灌溉設(shè)備，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了成本，并擴(kuò)展了基質(zhì)培的應(yīng)用范圍。


圖1是第一個(gè)實(shí)施例三維立體圖；圖2是第一個(gè)實(shí)施例各部分分解圖；圖3是第二個(gè)實(shí)施例三維立體圖；圖4是圖3的A-A剖視圖；圖5是圖3的B-B剖視圖；圖6是第三個(gè)實(shí)施例三維立體圖；圖7是第三個(gè)實(shí)施例各部分分解圖；圖8是圖6的C-C剖視圖；圖9是第四個(gè)實(shí)施例三維立體圖；圖10是第四個(gè)實(shí)施例各部分分解圖；圖11是第五個(gè) 實(shí)施例三維立體圖；圖12是第五個(gè)實(shí)施例各部分分解圖；圖13是圖11的D-D剖視圖；圖14是第六個(gè)實(shí)施例三維立體圖；圖15是第六個(gè)實(shí)施例各部分分解圖；圖16是圖14的E-E剖視圖；圖17是圖16中X處剖面放大圖；圖18是圖14的F-F剖視圖；圖19是第七個(gè)實(shí)施例三維立體圖；圖20是第七個(gè)實(shí)施例各部分分解圖；圖21是圖19的G-G剖視圖；圖22是圖21中Y處剖面放大圖；圖23是第八個(gè)實(shí)施例三維立體圖；圖24是第八個(gè)實(shí)施例各部分分解圖；圖25是圖23的H-H剖視圖；圖26是圖25中Z處剖面放大圖；圖27是第九個(gè)實(shí)施例自動(dòng)化供、排水或營(yíng)養(yǎng)液系統(tǒng)示意圖；圖28是第十個(gè)實(shí)施例三維立體圖；圖29是第十個(gè)實(shí)施例各部分分解圖；圖30是第i^一個(gè)實(shí)施例三維立體圖；圖31是第i^一個(gè)實(shí)施例各部分分解圖；圖32是圖30的1-1剖視圖；圖33是第十二個(gè)實(shí)施例自動(dòng)化壓力空氣系統(tǒng)示意圖。其中，1-盛水容器，2-硬質(zhì)吸水材料，3-基質(zhì)，4-水位刻度線，5-水或營(yíng)養(yǎng)液，6- 一種硬質(zhì)吸水材料,7-另一種硬質(zhì)吸水材料，8-網(wǎng)格狀空腔，9-排氣孔，10-另一種軟質(zhì)吸水材料，11-透水封口，12-肥料孔，13-棒狀緩釋肥，14-栽培盤，15-吸水孔，16-管道接口，17-管道,18-水位計(jì)，19-水位計(jì)透明窗,20-水位計(jì)腔體,21-水位計(jì)進(jìn)水孔,22-水位計(jì)排氣孔，23-水位計(jì)指針，24-吸水式無土栽培裝置，25-儲(chǔ)液池，26-水泵，27-電磁閥，28-水位傳感器，29-控制器，30-信號(hào)線，31-控制線，32-浮板，33-進(jìn)水孔，34-浮體，35-管道口，36-封閉空腔，37-空腔，38-水壩，39-空氣壓縮機(jī)，40-壓力傳感器，41-水體，42-漂浮吸水式無土栽培裝置。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明:實(shí)施例1如圖1、2所示。在盛水容器I上設(shè)置有水位刻度線4，盛水容器I中盛著水或營(yíng)養(yǎng)液5，液面高度一般在水位刻度線4范圍之內(nèi)。硬質(zhì)吸水材料2的底部是平面形，上部有一個(gè)四邊高，中間低的凹槽，硬質(zhì)吸水材料2部分浸在水或營(yíng)養(yǎng)液5中，基質(zhì)3放置在硬質(zhì)吸水材料2上部凹槽內(nèi)，基質(zhì)3的高度低于硬質(zhì)吸水材料2邊緣的高度；由于硬質(zhì)吸水材料2具有親水性并含有較多的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管，具有吸水性、爬升性、擴(kuò)散性、滲透性和通氣性，能夠吸收盛水容器I中的水或營(yíng)養(yǎng)液5并向上傳遞，輸送到硬質(zhì)吸水材料2上部；基質(zhì)3屬于軟質(zhì)吸水材料，同樣具有親水性并含有較多的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管，也具吸水性、爬升性、擴(kuò)散性、滲透性和通氣性，基質(zhì)3與硬質(zhì)吸水材料2上部接觸，相互連通接觸面上的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管，將硬質(zhì)吸水材料2上部的水或營(yíng)養(yǎng)液吸收并繼續(xù)向上傳遞，遍布整個(gè)基質(zhì)
3。礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)兀素被溶于水中，成為營(yíng)養(yǎng)液，在盛水容器I中，由硬質(zhì)吸水材料2輸送到基質(zhì)3 ;或被均勻地置于基質(zhì)3中，吸水后溶解，都可以被作物吸收利用。作物栽植在基質(zhì)3上，被基質(zhì)3支撐，充分滿足了生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)水分、氧氣和礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的需求。水位管理方法如下:水位與基質(zhì)3含水率的作用關(guān)系:水位是指從盛水容器I底到水或營(yíng)養(yǎng)液5液面的垂直高度?；|(zhì)3的含水率主要與水或營(yíng)養(yǎng)液5液面到基質(zhì)3的垂直距離有關(guān)，垂直距離越小，含水率就相對(duì)越高；垂直距離越大，含水率就相對(duì)越低。由于本實(shí)施例中盛水容器I底到基質(zhì)3的垂直高度固定不變，那么，水位就與水或營(yíng)養(yǎng)液5液面到基質(zhì)3的垂直距離呈現(xiàn)反向關(guān)系，換算公式是:水位=盛水容器I底到基質(zhì)3的垂直高度一水或營(yíng)養(yǎng)液5液面到基質(zhì)3的垂直距尚，作用關(guān)系為:水位越聞，基質(zhì)3的含水率就相對(duì)越聞，反之，就相對(duì)越低。水或營(yíng)養(yǎng)液5在盛水容器I中的水位存在周期性高低變化。即向盛水容器I中加水或營(yíng)養(yǎng)液5至水位刻度線4的上限，基質(zhì)3的含水率較高；隨著作物根系不斷吸收利用，加上基質(zhì)3、硬質(zhì)吸水材料2及水或營(yíng)養(yǎng)液5自身蒸騰作用，盛水容器I中水或營(yíng)養(yǎng)液5的水位逐漸下降；隨著水位下降，水或營(yíng)養(yǎng)液5液面到基質(zhì)3的垂直距離變大，由于地球的引力作用，水或營(yíng)養(yǎng)液5沿著硬質(zhì)吸水材料2爬升的阻力加大，因此，基質(zhì)3的含水率變化是由高到低；當(dāng)液面高度下降到水位刻度線4的下限時(shí)，基質(zhì)3的含水率較低；此時(shí)，再次向盛水容器I中加水或營(yíng)養(yǎng)液5至水位刻度線4的上限，基質(zhì)3的含水率再次達(dá)到較高；就這樣周而復(fù)始地循環(huán)往復(fù)。只要將盛水容器I上的水位刻度線4的中心液面對(duì)應(yīng)基質(zhì)3處于所種作物生長(zhǎng)發(fā)育需要的最佳含水率狀態(tài)，基 質(zhì)3的含水率就可以圍繞著該種作物所需要的最佳含水率狀態(tài)上下浮動(dòng)，在較干、較濕環(huán)境中交替往復(fù)，也符合作物干濕交替的自然生長(zhǎng)規(guī)律。如果在盛水容器I中加入水或營(yíng)養(yǎng)液5的量超過水位刻度線4所標(biāo)注的常規(guī)水位的上限高度后，如果再超過硬質(zhì)吸水材料2上部凹槽底部的高度，就到達(dá)非常規(guī)高水位(為了便于描述，防止混淆，在圖1 圖25中標(biāo)注有水位的均是常規(guī)水位，沒有標(biāo)注非常規(guī)水位。在實(shí)際生產(chǎn)上，可以按照不同顏色標(biāo)注常規(guī)水位和非常規(guī)水位，以示區(qū)別。下同)，在水或營(yíng)養(yǎng)液5與硬質(zhì)吸水材料2上部凹槽之間就形成了壓力差。由于硬質(zhì)吸水材料2具有滲透性，壓力差越大滲透性也就越強(qiáng)，水或營(yíng)養(yǎng)液5通過滲透作用快速進(jìn)入凹槽內(nèi)，被基質(zhì)3大量吸收，因此含水率較高，接近或處于飽和狀態(tài)，如果水量過多，多余的水或營(yíng)養(yǎng)液5就會(huì)在凹槽底部形成積水?；|(zhì)3的含水率接近或處于飽和狀態(tài)，符合某些場(chǎng)合的需要。例如:種子發(fā)芽時(shí)需要大量的水分，在播種后，提高水位，到達(dá)非常規(guī)高水位，基質(zhì)3的含水率接近或處于飽和狀態(tài)；經(jīng)過2天 4天，待種子發(fā)芽后，盛水容器I中的水或營(yíng)養(yǎng)液5被種子吸收和經(jīng)多種途徑蒸發(fā)后，隨著水位回落到凹槽底部高度以下，基質(zhì)3轉(zhuǎn)為通過硬質(zhì)吸水材料2的爬升性吸收水或營(yíng)養(yǎng)液5 ;如果再回落到水位刻度線4的上限高度后，到達(dá)常規(guī)水位，就可以回歸正常的液面管理。再如:在夏秋季節(jié)，如果氣溫高、蒸發(fā)量大，會(huì)出現(xiàn)硬質(zhì)吸水材料2對(duì)水或營(yíng)養(yǎng)液5吸收和輸送的速度趕不上作物吸收和經(jīng)多種途徑蒸發(fā)的速度，如果造成基質(zhì)3缺水、干旱，會(huì)影響作物正常的生長(zhǎng)發(fā)育；這時(shí)，就要提高水位，提高到超過硬質(zhì)吸水材料2上部凹槽底部的高度，到達(dá)非常規(guī)高水位，利用硬質(zhì)吸水材料2的滲透性，快速補(bǔ)水；在水位下降以后，回到常規(guī)水位，則回歸正常的水分輸送過程，相對(duì)慢速補(bǔ)水；當(dāng)基質(zhì)3含水率下降到所種作物容許的下限時(shí)，再次向盛水容器I中加入水或營(yíng)養(yǎng)液5至非常規(guī)高水位；就這樣循環(huán)往復(fù)，快速補(bǔ)水和慢速補(bǔ)水交替進(jìn)行，使基質(zhì)3處于干濕交替的循環(huán)過程中。總之，水位刻度線4所指示的水位范圍屬于所種作物的常規(guī)水位，所種作物在常規(guī)水位條件下種植是相對(duì)安全的，但只是符合所種作物一般的栽培條件。當(dāng)采用常規(guī)水位不能滿足種植需要的時(shí)候，可以靈活調(diào)節(jié)液面高度，采用非常規(guī)水位，來控制基質(zhì)3的含水率，滿足栽培上的要求或所種作物對(duì)水或營(yíng)養(yǎng)液5的需要。值得注意的是，大部分作物根系只能適應(yīng)基質(zhì)3的含水率短時(shí)間接近或處于飽和狀態(tài)，如果長(zhǎng)時(shí)間接近或處于飽和狀態(tài)，就會(huì)因缺乏氧氣，作物根系新陳 代謝受阻，影響水和礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的吸收和根系的正常生長(zhǎng)，嚴(yán)重的會(huì)造成慪根、腐爛。少數(shù)作物，如水稻等水生作物的根系，已高度適應(yīng)水環(huán)境，如果在基質(zhì)3上種植，其含水率就可以長(zhǎng)時(shí)間處于飽和狀態(tài)，與此相對(duì)應(yīng)的高水位就是屬于它的常規(guī)水位；還有少數(shù)作物耐旱性強(qiáng)，如沙漠植物等，如果在基質(zhì)3上種植，其含水率就可以長(zhǎng)時(shí)間處于較低水平，與此相對(duì)應(yīng)的低水位就是屬于它的常規(guī)水位。但大部分作物根系的耐水、耐旱性能一般，在其生長(zhǎng)發(fā)育過程中，根據(jù)需要，可以采用高于常規(guī)水位的非常規(guī)高水位或低于常規(guī)水位的非常規(guī)低水位，但在非常規(guī)水位條件下種植安全性較低，風(fēng)險(xiǎn)較大，所以，應(yīng)用時(shí)應(yīng)當(dāng)注意避免風(fēng)險(xiǎn)，方法是:只能短時(shí)間使用，一般幾個(gè)小時(shí)以內(nèi)是安全的；或采用非常規(guī)水位和常規(guī)水位按照安全的時(shí)間間隔交替進(jìn)行。實(shí)施例2如圖3、4、5所示。硬質(zhì)吸水材料是兩種吸水材料的組合體，即:位于組合體上部的是一種硬質(zhì)吸水材料6，另一種硬質(zhì)吸水材料7位于組合體的其余部分。硬質(zhì)吸水材料6上部是凹槽形，其內(nèi)放置基質(zhì)3，下部與另一種硬質(zhì)吸水材料7的上部通過澆筑等方式，相互嵌合在一起，組合成為一個(gè)整體；在嵌合部分中，兩種吸水材料之間被緊密接觸，在接觸面上的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管相互連通。為了減輕另一種硬質(zhì)吸水材料7的重量，在基本不影響吸水及水分輸送性能的前提下，內(nèi)部結(jié)構(gòu)是網(wǎng)格狀空腔8，排氣孔9的作用是當(dāng)水位升高時(shí)，盡快排出網(wǎng)格狀空腔8內(nèi)的空氣。組合的目的是根據(jù)不同吸水材料的特性，取長(zhǎng)補(bǔ)短，例如:一些硬質(zhì)吸水材料爬升性和擴(kuò)散性相對(duì)差一些，但比重小，通氣性和滲透性好，易加工、搬運(yùn)，如輕質(zhì)加氣磚等；而另一些硬質(zhì)吸水材料爬升性和擴(kuò)散性較好，但比重大，通氣性和滲透性較差，不易加工、搬運(yùn)，如燒結(jié)磚等。為了方便加工、栽培和改善性能，就可以將它們組合起來，組成一個(gè)組合體。位于組合體下部的另一種硬質(zhì)吸水材料7，具有較好的吸水性、爬升性、擴(kuò)散性，能夠?qū)⑺驙I(yíng)養(yǎng)液輸5送到較高處，作用是吸收并向上輸送水或營(yíng)養(yǎng)液5 ;位于組合體上部的一種硬質(zhì)吸水材料6，爬升性和擴(kuò)散性一般，但重量輕，吸水性、通氣性、滲透性好，作用是通過相互連通的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管，吸收另一種硬質(zhì)吸水材料7輸送的水或營(yíng)養(yǎng)液5，并使其均勻分布，再向上輸送到基質(zhì)3，同時(shí)改善基質(zhì)3底部的通氣性和滲透性，滿足作物生長(zhǎng)發(fā)育的要求。水或營(yíng)養(yǎng)液吸收和輸送的具體過程、礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的放置方法和水位管理同實(shí)施例I。實(shí)施例3如圖6、7、8所示。硬質(zhì)吸水材料是另一種兩種吸水材料的組合體，即:位于組合體上部并延續(xù)到其它部分的是一種硬質(zhì)吸水材料6，另一種軟質(zhì)吸水材料10位于組合體的其余部分。硬質(zhì)吸水材料6上部是凹槽形，其內(nèi)放置基質(zhì)3，下部為空心圓柱形陣列，在空心圓柱形內(nèi)部填充另一種軟質(zhì)吸水材料10，在軟質(zhì)吸水材料10下面設(shè)置有透水封口 11 ;透水封口 11的作用是:將軟質(zhì)吸水材料10封閉在空心圓柱形內(nèi)部，讓水或營(yíng)養(yǎng)液5自由通過；兩種吸水材料組合成為一個(gè)整體，它們之間各自有一部分被緊密接觸，在接觸面上的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管相互連通。組合的目的是根據(jù)不同吸水材料的吸水特性，取長(zhǎng)補(bǔ)短，例如:一些硬質(zhì)吸水材料爬升性和擴(kuò)散性相對(duì)差一些，但比重小，通氣性和滲透性好，易加工、搬運(yùn)，如輕質(zhì)加氣磚等；而另一些軟質(zhì)吸水材料爬升性和擴(kuò)散性較好，但比重大，需要器具盛放或支撐，如細(xì)沙等。為方便加工、栽培和提高性能，就可以將它們組合起來，組成一個(gè)組合體。位于組合體內(nèi)部的另一種軟質(zhì)吸水`材料10，具有較好的吸水性、爬升性、擴(kuò)散性，能夠?qū)⑺驙I(yíng)養(yǎng)液5輸送到較高處，作用是通過透水封口 11，吸收并向上輸送水或營(yíng)養(yǎng)液5 ;組合體主體部分是一種硬質(zhì)吸水材料6，爬升性和擴(kuò)散性一般，但重量輕，吸水性、通氣性、滲透性好，作用是通過相互連通的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管，吸收軟質(zhì)吸水材料10輸送的水或營(yíng)養(yǎng)液5，并使其均勻分布，再向上輸送到基質(zhì)3，同時(shí)改善基質(zhì)3底部的通氣性和滲透性，滿足作物生長(zhǎng)發(fā)育的要求。礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素除了被溶于水中，成為營(yíng)養(yǎng)液，由硬質(zhì)吸水材料輸送到基質(zhì)3，或被均勻地置于基質(zhì)3中，基質(zhì)3吸水后溶解，供作物吸收利用外，還可以放置在硬質(zhì)吸水材料中。在硬質(zhì)吸水材料6上設(shè)置前后貫通的肥料孔12，棒狀緩釋肥13的直徑小于肥料孔12的直徑，長(zhǎng)度與肥料孔12的長(zhǎng)度相同或略短，可以將棒狀緩釋肥13放入肥料孔12中。如果此時(shí)在盛水容器I中盛著水，且水位高度在水位刻度線4范圍以內(nèi)，隨著水通過吸水材料10、6，在吸水并向上輸送過程中，棒狀緩釋肥13遇水后緩慢溶解，并釋放出礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，溶于水中，變成營(yíng)養(yǎng)液，再向上輸送到基質(zhì)3，供作物吸收利用。
所有采用硬質(zhì)吸水材料作為吸水和水分輸送介質(zhì)的吸水式無土栽培裝置，只要在硬質(zhì)吸水材料的適當(dāng)位置設(shè)置肥料孔，就可以將肥料放置其中，達(dá)到施肥的目的。此外，肥料孔12還可以作為通氣孔，進(jìn)一步改善了硬質(zhì)吸水材料上部的通氣性，增加基質(zhì)3底部的氧氣含量。水或營(yíng)養(yǎng)液吸收和輸送的具體過程、礦 物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的其它放置方法和水位管理同實(shí)施例1。實(shí)施例4如圖9、10所示。根據(jù)栽培盤14形狀制作硬質(zhì)吸水材料2，栽培盤14 一般由塑料制作，內(nèi)部形狀為長(zhǎng)方形，上部敞口，下部設(shè)置有吸水孔15，硬質(zhì)吸水材料2也被制作成長(zhǎng)方形，形狀和大小以剛好放入栽培盤14內(nèi)為準(zhǔn)；栽培盤14內(nèi)由下至上分別放置硬質(zhì)吸水材料2和基質(zhì)3，位于盛水容器I中，硬質(zhì)吸水材料2部分浸在水或營(yíng)養(yǎng)液5中。制作栽培盤14的目的:一是保護(hù)硬質(zhì)吸水材料2，二是為了放置基質(zhì)3，三是方便搬運(yùn)和操作。如果在使用過程中，水位超過硬質(zhì)吸水材料2的上部平面，水或營(yíng)養(yǎng)液5就直接與基質(zhì)3接觸，基質(zhì)3直接將水或營(yíng)養(yǎng)液5吸收并向上傳遞，遍布整個(gè)基質(zhì)3，此時(shí)的基質(zhì)3含水率較高，接近或處于飽和狀態(tài)，其作用與實(shí)施例1相同，不再贅述。水或營(yíng)養(yǎng)液吸收和輸送的具體過程、礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的放置方法和水位管理同實(shí)施例I。實(shí)施例5如圖11、12、13所示。根據(jù)栽培盤14形狀制作硬質(zhì)吸水材料2，栽培盤14上排列著孔穴陣列，上部敞口，孔穴下部設(shè)置吸水孔15，硬質(zhì)吸水材料2上部排列著圓柱形陣列，圓柱形陣列的每個(gè)圓柱形的位置均與吸水孔15的位置一一對(duì)應(yīng)，圓柱形直徑比吸水孔15直徑小5% 30%，栽培盤14放置在硬質(zhì)吸水材料2上部陣列對(duì)應(yīng)處，硬質(zhì)吸水材料2上部圓柱形陣列穿過吸水孔15伸入到栽培盤14內(nèi)，基質(zhì)3放置在硬質(zhì)吸水材料2上部和栽培盤14孔穴內(nèi)。伸入到栽培盤14內(nèi)的圓柱形的高度約為基質(zhì)3深度的1/2，作用是使硬質(zhì)吸水材料2與基質(zhì)3具有較大的接觸面積，連通更多的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管。硬質(zhì)吸水材料2下部是縱橫溝槽形，其作用是在水或營(yíng)養(yǎng)液吸收和輸送性能基本不變的情況下減少體積，減少自重，使盛水容器I中可以盛放更多的水或營(yíng)養(yǎng)液5。這里的栽培盤14是生產(chǎn)上常用的穴盤形狀結(jié)構(gòu)，可以很方便地在硬質(zhì)吸水材料2上放置或取下，適用于穴盤基質(zhì)育苗。如果在使用過程中，水位超過栽培盤14的底部，水或營(yíng)養(yǎng)液5就直接與基質(zhì)3接觸，基質(zhì)3直接將水或營(yíng)養(yǎng)液5吸收并向上傳遞，遍布整個(gè)基質(zhì)3，此時(shí)的基質(zhì)3含水率較高，接近或處于飽和狀態(tài)，其作用與實(shí)施例1相同，不再贅述。水或營(yíng)養(yǎng)液吸收和輸送的具體過程、礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的放置方法和水位管理同實(shí)施例I。實(shí)施例6如圖14、15、16、17、18所示。根據(jù)栽培盤14形狀制作硬質(zhì)吸水材料2，栽培盤14上部敞口，下部為平底，設(shè)置有吸水孔15陣列；硬質(zhì)吸水材料2為帶圓盤的圓柱體，陣列形排列，與吸水孔15的陣列位置對(duì)應(yīng)；硬質(zhì)吸水材料2圓盤以下圓柱體的直徑比吸水孔15的直徑小0% 20% ;硬質(zhì)吸水材料2下部，也就是圓盤以下的圓柱體，穿過吸水孔15，位于吸水孔中及以下；硬質(zhì)吸水材料2上部，也就是圓盤及圓盤以上的圓柱體，卡在吸水孔15之上，位于栽培盤14內(nèi)；栽培盤14放置在盛水容器I上，栽培盤14上部邊緣是倒槽形結(jié)構(gòu)，槽內(nèi)側(cè)支撐在盛水容器I的上部邊緣，兩者之間形狀吻合；基質(zhì)3放置在硬質(zhì)吸水材料2上部和栽培盤14內(nèi)。硬質(zhì)吸水材料2上部的高度一般為基質(zhì)3深度的1/2，這一高度可以根據(jù)需要增加或減少，其作用是使硬質(zhì)吸水材料2與基質(zhì)3具有較大的接觸面積，連通更多的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管；硬質(zhì)吸水材料2下部，伸出的最低位置接近盛水容器I的底部。在盛水容器I上設(shè)置水位計(jì)18，由水位計(jì)透明窗19、水位計(jì)腔體20、水位計(jì)進(jìn)水孔21、水計(jì)排氣孔22、水位計(jì)指針23、水位刻度線4組成。原理是:盛水容器I中的水或營(yíng)養(yǎng)液5從水位計(jì)進(jìn)水孔21進(jìn)入到水位計(jì)腔體20，多余空氣從水位計(jì)排氣孔22排出，水位計(jì)腔體20內(nèi)的水位與盛水容器I中的水位保持一致,水位計(jì)指針23比重小于水，浮在水面之上，朝外的一面被涂成醒目的顏色，在水位計(jì)腔體20與外界之間設(shè)置有水位計(jì)透明窗19，在水位計(jì)透明窗19上標(biāo)注有水位刻度線4，隨著盛水容器I中的水位升高或降低，水位計(jì)指針23隨之升高或降低，水位計(jì)指針23通過水位計(jì)透明窗19反映到水位刻度線4上，指示水位。盛水容器I上設(shè)置有管道接口 16，位置一般在盛水容器I側(cè)壁的下部，在管道接口16上安裝管道17，水或營(yíng)養(yǎng)液5從管道17進(jìn)入或流出盛水容器I。當(dāng)吸水式無土栽培裝置放置在露天環(huán)境下栽培作物，如遇雨水過多，進(jìn)入到栽培盤內(nèi)的雨水，除部分被基質(zhì)3、硬質(zhì)吸水材料2吸收外，未能被吸收的雨水，一方面依靠硬質(zhì)吸水材料2的滲透性，進(jìn)入盛水容器I中；另一方面會(huì)沿著硬質(zhì)吸水材料2與栽培盤14之間的縫隙，通過吸水孔15，向下流入盛水容器I中。如果造成盛水容器I中水或營(yíng)養(yǎng)液5的水位過高，超過栽培上的需要，就要通過管道17排掉多余的水或營(yíng)養(yǎng)液5，使水位回歸正常狀態(tài)，還可以將被排掉的水或營(yíng)養(yǎng)液5用容器收集起來，以備需要的時(shí)候使用。由于栽培盤14上部邊緣是倒槽形結(jié)構(gòu)，槽內(nèi)側(cè)支撐在盛水容器I的上部邊緣，兩者之間形狀吻合；在盛水容器I上設(shè)置水位計(jì)18 ;盛水容器I上設(shè)置有管道接口 16，并安裝管道17，水或營(yíng)養(yǎng)液5從管道17進(jìn)入或流出盛水容器1，這樣，吸水式無土栽培裝置內(nèi)部就實(shí)現(xiàn)了全封閉，可以有效地防止蚊蟲滋生和外部雜質(zhì)、灰塵進(jìn)入。如果盛水容器I和栽培盤14采用不透光材料制作，就可以最大限度地減少水或營(yíng)養(yǎng)液5的蒸發(fā)，保證盛水容器I中的水或營(yíng)養(yǎng)液5清潔、干凈、少流失。本實(shí)施例所述的栽培裝置實(shí)用價(jià)值較大。由于本實(shí)施例將硬質(zhì)吸水材料2制作成帶圓盤的圓柱形，其上部伸入到基質(zhì)3中，通過加大接觸面積、提高接觸深度，有效提高了水或營(yíng)養(yǎng)液5從硬質(zhì)吸水材料2向基質(zhì)3傳遞的速度和均勻性，使栽培盤14內(nèi)可以放置較厚的基質(zhì)，適宜生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)、根系粗壯的農(nóng)作物栽培，例如:番茄栽培、葡萄栽培等等。水或營(yíng)養(yǎng)液吸收和輸送的具體過程、礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的放置方法和水位管理同實(shí)施例I。實(shí)施例7如圖19、20、21、22所示。根據(jù)栽培盤14形狀制作硬質(zhì)吸水材料2，栽培盤14上排列著孔穴陣列，上部敞口，硬質(zhì)吸水材料2上部排列著與栽培盤14形狀、大小相吻合的孔穴陣列，栽培盤14放置在硬質(zhì)吸水材料2上部陣列對(duì)應(yīng)處，緊貼著硬質(zhì)吸水材料2，栽培盤14在接觸到硬質(zhì)吸水材料2的 部分設(shè)置有網(wǎng)格狀排列的吸水孔15，基質(zhì)3放置在硬質(zhì)吸水材料2上部和栽培盤14孔穴內(nèi)，基質(zhì)3通過吸水孔15與硬質(zhì)吸水材料2接觸，在接觸面上，相互連通連續(xù)孔隙和毛細(xì)管。硬質(zhì)吸水材料2下部是縱橫溝槽形，作用與實(shí)施例5相同，不再贅述。這里的栽培盤14是生產(chǎn)上常用的穴盤形狀結(jié)構(gòu)，可以很方便地在硬質(zhì)吸水材料2上放置或取下，適用
于穴盤基質(zhì)育苗。水或營(yíng)養(yǎng)液吸收和輸送的具體過程、礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的放置方法和水位管理同實(shí)施例I。實(shí)施例8如圖23、24、25、26所示。根據(jù)栽培盤14形狀制作硬質(zhì)吸水材料2，栽培盤14上部敞口，底為平面形，硬質(zhì)吸水材料2上部也制作成平面形，栽培盤14放置在硬質(zhì)吸水材料2上，栽培盤14底部緊貼著硬質(zhì)吸水材料2上部平面，在接觸到硬質(zhì)吸水材料2的部分設(shè)置有網(wǎng)格狀排列的吸水孔15，基質(zhì)3放置在硬質(zhì)吸水材料2上部和栽培盤14內(nèi)，基質(zhì)3通過吸水孔15與硬質(zhì)吸水材料2接觸，在接觸面上，相互連通連續(xù)孔隙和毛細(xì)管。硬質(zhì)吸水材料2下部是縱橫溝槽形，作用與實(shí)施例5相同，不再贅述。這里的栽培盤14是生產(chǎn)上常用的育苗盤形狀結(jié)構(gòu)，可以很方便地在硬質(zhì)吸水材料2上放置或取下，適用于飼草、葉菜類、芽苗菜栽培和基質(zhì)育苗等。水或營(yíng)養(yǎng)液吸收和輸送的具體過程、礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的放置方法和水位管理同實(shí)施例I。實(shí)施例9如圖27所示 ，為一種吸水式無土栽培裝置的自動(dòng)化供、排水或營(yíng)養(yǎng)液系統(tǒng)。采用了實(shí)施例6的吸水式無土栽培裝置，所不同的是，用水位傳感器28取代了水位計(jì)。由儲(chǔ)液池25、水泵26、管道17、電磁閥27、水位傳感器28、控制器29及相關(guān)線路組成自動(dòng)化供、排水或營(yíng)養(yǎng)液系統(tǒng)；儲(chǔ)液池25中盛著水或營(yíng)養(yǎng)液5，用管道17順序聯(lián)接儲(chǔ)液池25、水泵26、電磁閥27和吸水式無土栽培裝置24的盛水容器，盛水容器之間也用管道17聯(lián)接在一起，一般幾十個(gè)盛水容器聯(lián)接成為一組；水位傳感器28安裝在盛水容器一側(cè)的管道17上；信號(hào)線30和控制線31組成相關(guān)線路，水位傳感器28通過信號(hào)線30、電磁閥27和水泵26通過控制線31分別聯(lián)接到控制器29 ;控制器29接受水位傳感器28的水位信號(hào)，控制電磁閥27和水泵26的運(yùn)行。盛水容器之間用管道17聯(lián)接在一起，一般幾十個(gè)盛水容器聯(lián)接成為一組，多組或許多組還能繼續(xù)聯(lián)接到栽培系統(tǒng)中?？刂破?9 —般由計(jì)算機(jī)及內(nèi)部控制程序和相關(guān)電路組成，既能夠?qū)υ耘嘞到y(tǒng)中的一組盛水容器實(shí)施控制，又可以對(duì)多組或許多組盛水容器實(shí)施多路分時(shí)控制。計(jì)算機(jī)多路分時(shí)控制為已有技術(shù)，不再贅述。水泵26為雙向型，正向運(yùn)轉(zhuǎn)為供水，反向運(yùn)轉(zhuǎn)為排水。以控制器29對(duì)栽培系統(tǒng)中的一組盛水容器實(shí)施控制為例，自動(dòng)化供、排水或營(yíng)養(yǎng)液系統(tǒng)的運(yùn)行過程如下:首先假設(shè):吸水式無土栽培裝置24中種植了農(nóng)作物，盛水容器中水或營(yíng)養(yǎng)液5液面處于所設(shè)定的供水下限水位值或供水下限水位值以下，儲(chǔ)液池25中的水或營(yíng)養(yǎng)液5充足，控制器29的控制程序已設(shè)定完畢，系統(tǒng)已通電，整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。
安裝在盛水容器一側(cè)管道17上的水位傳感器28，由于有管道17與盛水容器直接聯(lián)接，所以與盛水容器中的水位始終保持一致；水位傳感器28時(shí)刻探測(cè)水位的變化，將探測(cè)到的水位信號(hào)通過信號(hào)線30傳送到控制器29，控制器29將接收到的水位信號(hào)經(jīng)過處理，變成水位值，與人們預(yù)先設(shè)定在控制器29程序中的水位值進(jìn)行比較；經(jīng)過比較，水位值低于或等于程序設(shè)定的供水下限水位值，啟動(dòng)供水的條件成立，控制器29啟動(dòng)供水程序，分別通過控制線31控制水泵26正向運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)打開電磁閥27 ;水泵26通過管道17吸取儲(chǔ)液池25中的水或營(yíng)養(yǎng)液5，使水或營(yíng)養(yǎng)液5產(chǎn)生壓力，迫使其在管道17中流動(dòng)，經(jīng)過已開啟的電磁閥27、管道17進(jìn)入盛水容器中，盛水容器中的水位快速上升；水位傳感器28不斷地將探測(cè)到的水位變化通過信號(hào)線30傳送到控制器29，控制器29將接收到的水位信號(hào)經(jīng)過處理，變成水位值，不斷與人們預(yù)先設(shè)定在控制器29程序中的供水上限水位值進(jìn)行比較，當(dāng)水位上升到程序設(shè)定的供水上限水位值時(shí)，停止供水的條件成立，控制器29終止供水程序，分別通過控制線31關(guān)閉水泵26和電磁閥27 ;隨著水或營(yíng)養(yǎng)液5被所種作物吸收利用和經(jīng)其它途徑蒸發(fā)后，盛水容器中水或營(yíng)養(yǎng)液5液面逐漸下降，經(jīng)過一段時(shí)間后，當(dāng)水位傳感器28探測(cè)到水位下降到程序設(shè)定的供水下限水位值時(shí)，啟動(dòng)供水的條件成立，再次啟動(dòng)供水程序；就這樣周而復(fù)始地循環(huán)往復(fù)。當(dāng)吸水式無土栽培裝置24放置在露天環(huán)境下栽培作物，如遇雨水過多，造成盛水容器中水或營(yíng)養(yǎng)液5的水位過高，超過栽培上的需要，必須排除多余的水或營(yíng)養(yǎng)液5，使水位回歸正常狀態(tài)，并將這些水或營(yíng)養(yǎng)液5通過管道17回收到儲(chǔ)液池25中。排水的運(yùn)行過程為:當(dāng)盛水容器中的水位，隨著降雨過程上升到程序設(shè)定的供水上限水位值以后，此時(shí)供水程序肯定處于終止?fàn)顟B(tài)；如果水位繼續(xù)上升，當(dāng)水位傳感器28探測(cè)到水位上升到程序設(shè)定的排水上限水位值時(shí)，啟動(dòng)排水的條件成立，控制器29啟動(dòng)排水程序，分別通過控制線31控制水泵26反向運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)打開電磁閥27 ;水泵26通過已開啟的電磁閥27、管道17吸 取盛水容器中的水或營(yíng)養(yǎng)液5，迫使其經(jīng)過水泵26從管道17流入儲(chǔ)液池25中，盛水容器中的水位快速下降；經(jīng)過一段時(shí)間以后，當(dāng)水位下降到程序設(shè)定的供水上、下限水位值之間，接近下限水位值，且肯定不會(huì)啟動(dòng)供水程序的某個(gè)位置，這個(gè)位置就是程序設(shè)定的排水下限水位值，當(dāng)這個(gè)排水下限水位值被水位傳感器28探測(cè)到，停止排水的條件成立，控制器29終止排水程序，分別通過控制線31關(guān)閉水泵26和電磁閥27 ;如果此后降雨過程還未結(jié)束，盛水容器中的水位 又開始重新上升，當(dāng)水位傳感器28探測(cè)到水位上升到程序設(shè)定的排水上限水位值時(shí)，啟動(dòng)排水的條件成立，控制器29再次啟動(dòng)排水程序；就這樣周而復(fù)始地循環(huán)往復(fù)，直到降雨過程結(jié)束。排水的上、下限水位值一般比供水的上、下限水位值高出一個(gè)安全的、較小的幅度，目的是保證供、排水程序運(yùn)行部分不重疊、不會(huì)被誤啟動(dòng)，并使水位保持在合理范圍內(nèi)。通過對(duì)供、排水或營(yíng)養(yǎng)液5的自動(dòng)化控制，使盛水容器中的水或營(yíng)養(yǎng)液5保持在設(shè)定的水位范圍內(nèi)。水位管理與實(shí)施例1原理相同，方法類似，所不同的是，盛水容器I中的水位由人工控制改為由自動(dòng)化供、排水或營(yíng)養(yǎng)液系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。這種吸水式無土栽培裝置的自動(dòng)化供、排水或營(yíng)養(yǎng)液系統(tǒng)，適用于規(guī)模化無土栽培、城市樓頂綠化等場(chǎng)合，設(shè)備投入及運(yùn)行成本雖然相對(duì)較高，但可以比較準(zhǔn)確地控制基質(zhì)含水率，既可以實(shí)施供水，又可以排水，并收集雨水，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化科學(xué)管理。
實(shí)施例10如圖28、29所示。硬質(zhì)吸水材料2的上部有一個(gè)四邊高，中間低的凹槽，在凹槽下部排列著長(zhǎng)條形小凹槽，在硬質(zhì)吸水材料2上部凹槽里面放置基質(zhì)3，在基質(zhì)3上種植作物；由輕質(zhì)材料或空心材料制作浮板32，輕質(zhì)材料一般為硬質(zhì)泡沫塑料，空心材料一般為塑料空心體；根據(jù)硬質(zhì)吸水材料2的外形制作浮板32上部的凹槽，凹槽的底部設(shè)置有進(jìn)水孔33，進(jìn)水孔33穿過浮板32 ;硬質(zhì)吸水材料2、基質(zhì)3連同所種作物放置在浮板32上部的凹槽中，硬質(zhì)吸水材料2的底面緊貼著浮板32上凹槽的底面；盛水容器I中盛著水或營(yíng)養(yǎng)液5，浮板32承載硬質(zhì)吸水材料2、基質(zhì)3和所種作物，浮在水或營(yíng)養(yǎng)液5上，水或營(yíng)養(yǎng)液5從進(jìn)水孔33進(jìn)入到浮板32的上部凹槽內(nèi)；浮板32的浮力大小應(yīng)控制在既能使硬質(zhì)吸水材料2始終部分浸在水或營(yíng)養(yǎng)液5中，又不能在硬質(zhì)吸水材料2上部凹槽內(nèi)產(chǎn)生積水。硬質(zhì)吸水材料2上部凹槽內(nèi)的下部排列的長(zhǎng)條形小凹槽的作用:一是減少根墊產(chǎn)生，二是增加硬質(zhì)吸水材料2與基質(zhì)3之間的接觸面積，提聞基質(zhì)吸水速度。水或營(yíng)養(yǎng)液吸收和輸送的具體過程和礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的放置方法同實(shí)施例1。和實(shí)施例1-9比較，本實(shí)施例特殊性在于，吸水式無土栽培裝置漂浮在水或營(yíng)養(yǎng)液5上栽培，水或營(yíng)養(yǎng)液5液面到基質(zhì)3的垂直距離的變化方式也有所不同。作物在基質(zhì)3上種植后，隨著作物的生長(zhǎng)，作物重量隨之增加，增加的重量使浮板32連同硬質(zhì)吸水材料2和基質(zhì)3以及所種作物一起下沉，作物重量增加越多，下沉越嚴(yán)重，水或營(yíng)養(yǎng)液5液面到基質(zhì)3的垂直距離由大變小，基質(zhì)3的含水率呈現(xiàn)前低后高的狀態(tài)。通過浮力一水或營(yíng)養(yǎng)液5液面到基質(zhì)3的垂直距離一基質(zhì)含水率的作用關(guān)系，只要將浮板32的浮力調(diào)整到對(duì)應(yīng)基質(zhì)3處于所種作物生長(zhǎng)發(fā)育中期所需要的最佳含水率狀態(tài)即可，這樣在生長(zhǎng)發(fā)育前期，基質(zhì)3含水率偏低，生長(zhǎng)發(fā)育中后期，基質(zhì)3含水率偏高，也符合作物生長(zhǎng)前期需水或營(yíng)養(yǎng)液較少，生長(zhǎng)中后期需水或營(yíng)養(yǎng)液較多的實(shí)際需要。水位管理方法如下:向盛水容器I中加水或營(yíng)養(yǎng)液5，并保持在水位刻度線4上、下限范圍內(nèi)即可，水位的下限位置必須保證浮板32連同硬質(zhì)吸水材料2和基質(zhì)3以及所種作物始終浮在水或營(yíng)養(yǎng)液5上。必須注意:由于本實(shí)施例所述的吸水式無土栽培裝置是漂浮在水或營(yíng)養(yǎng)液5上栽培，盛水容器I底到基質(zhì)3的垂直高度是不確定的，水位與水或營(yíng)養(yǎng)液5液面到基質(zhì)3的垂直距離就不存在反向關(guān)系，那么，水位在水位刻度線范圍內(nèi)與基質(zhì)3的含水率也就不存在任何關(guān)系。水位管理的目的，只是使浮板32連同硬質(zhì)吸水材料2和基質(zhì)3以及所種作物始終浮在水或營(yíng)養(yǎng)液5上。如果需要調(diào)整基質(zhì)3的含水率，可以采用制造波浪的方法，波浪會(huì)沿著進(jìn)水孔33傳導(dǎo)至浮板32上部凹槽及放置在凹槽中的硬質(zhì)吸水材料2，波浪越高，浪頂與基質(zhì)3的垂直距離就越小，基質(zhì)3含水率就越高，反之，就越低，如果沒有波浪則最低。這種方法，只能提高基質(zhì)3含水率，不能降低，特別適用于生長(zhǎng)前期和中期?？梢圆捎秒妱?dòng)機(jī)減速后帶動(dòng)擺錘轉(zhuǎn)動(dòng)擊打水面的方法制造波浪。如果將自然界中的水庫(kù)、湖泊、江河等水體作為盛水容器I，如果這些水體容量大，深度深，就可以免除向盛水容器I中加水或營(yíng)養(yǎng)液5，以及使液面保持在水位刻度線4上、下限范圍之內(nèi)的栽培管理過程，同時(shí)可以集中放置數(shù)量較多的漂浮吸水式無土栽培裝置。這種漂浮吸水式無土栽培裝置，適宜生長(zhǎng)期較短、生物體重量較輕的葉菜類、芽苗菜等的栽培以及基質(zhì)育苗等。適用于從小型到中、大型的水體條件，如:池塘、水庫(kù)、湖泊、江河等，在這種環(huán)境條件下栽培，可以根據(jù)自然水體的養(yǎng)分狀況，在基質(zhì)中均勻施入所需種類和數(shù)量的礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，可以充分利用水面，實(shí)現(xiàn)立體種植和養(yǎng)殖，節(jié)省土地資源，治理水體富營(yíng)養(yǎng)化污染。實(shí)施例11如圖30、31、32所示。根據(jù)栽培盤14形狀制作硬質(zhì)吸水材料2，栽培盤14上部敞口，底為平面形，硬質(zhì)吸水材料2的上部和下部也都制作成平面形，分別與栽培盤14底部和浮板32上的凹槽底部的平面形在形狀、大小上一致；由空心材料制作浮板32，其內(nèi)部是封閉空腔36 ;根據(jù)硬質(zhì)吸水材料2和栽培盤14的外形制作浮板32上部的凹槽，凹槽的底部設(shè)置有進(jìn)水孔33，硬質(zhì)吸水材料2放置在浮板32上部凹槽內(nèi)，硬質(zhì)吸水材料2的底面緊貼著浮板32上的凹槽底面；栽培盤14放置在硬質(zhì)吸水材料2上，栽培盤14底部緊貼著硬質(zhì)吸水材料2上部平面，在接觸到硬質(zhì)吸水材料2的部分設(shè)置有網(wǎng)格狀排列的吸水孔15 ;基質(zhì)3放置在硬質(zhì)吸水材料2上部和栽培盤14內(nèi)，基質(zhì)3通過吸水孔15與硬質(zhì)吸水材料2接觸，在接觸面上，相互連通連續(xù)孔隙和毛細(xì)管；在基質(zhì)3上種植作物。由空心材料制作浮體34，位于浮板32的下方，兩者固定在一起，成為一個(gè)整體；浮體34內(nèi)含有空腔37，在空腔37上設(shè)置有通向外部的管道接口 16和管道口 35，除管道接口 16和管道口 35以外，其余部分處于封閉狀態(tài)；設(shè)置在空腔37頂部的管道接口 16，穿過浮板32，并位于其上，在管道接口 16上安裝管道17，壓力空氣從管道17進(jìn)入或流出空腔37 ;設(shè)置在空腔37底部的管道口 35位于水或營(yíng)養(yǎng)液5中，水或營(yíng)養(yǎng)液5從管道口 35進(jìn)入或流出空腔37。進(jìn)水孔33穿越浮體34和浮板32，能夠使水或營(yíng)養(yǎng)液5從進(jìn)水孔33進(jìn)入到浮板32上部凹槽內(nèi)，使硬質(zhì)吸水材料2部分浸在水或營(yíng)養(yǎng)液5中。水或營(yíng)養(yǎng)液吸收和輸送的具體過程和礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)兀素的放置方法同實(shí)施例1。水位管理方法如下:向盛水容器I中加水或營(yíng)養(yǎng)液5，并保持在水位刻度線4上、下限范圍內(nèi)即可，水位的下限位置必須保證浮體34、浮板32連同硬質(zhì)吸水材料2和基質(zhì)3以及所種作物始終漂浮在水或營(yíng)養(yǎng)液5上。由浮板32提供基本浮力，浮體34提供可變浮力。由于浮體34位于浮板32的下方，兩者固定在一起，成為一個(gè)整體，所以浮體34所產(chǎn)生的浮力就施加在浮板32上。如果浮體位于浮板的周圍，只要使浮體所產(chǎn)生的浮力均衡地施加在浮板上即可，方法較多，也容易做到，不再贅述。浮體34改變浮力的原理如下:如果降低浮體34空腔37內(nèi)的空氣壓力，空腔37內(nèi)的壓力空氣從管道17流出，形成外高內(nèi)低的壓力差，水或營(yíng)養(yǎng)液5就從管道口 35進(jìn)入空腔37內(nèi)，使空腔37內(nèi)水或營(yíng)養(yǎng)液5比例增加，空氣比例下降，浮力降低；反之，浮力增加。改變基質(zhì)含水率的原理如下:通過調(diào)節(jié)空氣壓力，改變了浮體34的浮力，浮體34的浮力施加在浮板32上，浮板32受到浮體34向上的托舉力隨之改變，也就改變了水或營(yíng)養(yǎng)液5液面到基質(zhì)3的垂直距離，引起基質(zhì)3含水率的變化。壓力空氣管理方法如下:根據(jù)作物生長(zhǎng)發(fā)育需要，通過壓力空氣一浮體的浮力一浮板受到的托舉力一水或營(yíng)養(yǎng)液5液面到基質(zhì)3的垂直距離一基質(zhì)含水率的控制過程，將空氣壓力設(shè)定在對(duì)應(yīng)基質(zhì)3處于所種作物生長(zhǎng)發(fā)育所需要的最佳含水率狀態(tài)。另外，使基質(zhì)3的含水率處于飽和狀態(tài)或較低 水平的方法及應(yīng)用與實(shí)施例1類似，不再贅述。
這種漂浮吸水式無土栽培裝置，可以比較準(zhǔn)確地控制基質(zhì)含水率，適宜栽培條件要求較高、生長(zhǎng)期較長(zhǎng)、生物體較重的農(nóng)作物栽培。實(shí)施例12如圖33所示，為一種浮體的自動(dòng)化壓力空氣系統(tǒng)。采用了施例11的浮體及漂浮吸水式無土栽培裝置。由水壩38攔蓄形成水體41，水壩38就相當(dāng)于盛水容器，水體41就相當(dāng)于水或營(yíng)養(yǎng)液，漂浮吸水式無土栽培裝置42漂浮在水體41上。由空氣壓縮機(jī)39、管道17、電磁閥27、壓力傳感器40、控制器29及相關(guān)線路組成自動(dòng)化壓力空氣系統(tǒng)；用管道17順序聯(lián)接空氣壓縮機(jī)39、電磁閥27和與漂浮吸水式無土栽培裝置42固定在一起的浮體，浮體之間也用管道17聯(lián)接在一起，一般幾十個(gè)浮體聯(lián)接成為一組；壓力傳感器40安裝在浮體一側(cè)的管道上17上，信號(hào)線30和控制線31組成相關(guān)線路，壓力傳感器40通過信號(hào)線30、電磁閥27通過控制線31分別聯(lián)接到控制器29 ;控制器29接收壓力傳感器40的壓力信號(hào)，控制電磁閥27的運(yùn)行，保持或改變浮體空腔內(nèi)的空氣壓力。浮體之間用管道17聯(lián)接在一起，一般幾十個(gè)浮體聯(lián)接成為一組，多組或許多組還能繼續(xù)聯(lián)接到栽培系統(tǒng)中?？刂破?9 —般由計(jì)算機(jī)及內(nèi)部控制程序和相關(guān)電路組成，既能夠?qū)υ耘嘞到y(tǒng)中的一組浮體實(shí)施控制，又可以對(duì)多組或許多組浮體實(shí)施多路分時(shí)控制。計(jì)算機(jī)多路分時(shí)控制為已有技術(shù)，不再贅述。一般在組內(nèi)，所種作物的品種、種類、栽培時(shí)期和栽培方法、無土栽培裝置42的材料、尺寸和規(guī)格、使用礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的種類、數(shù)量和放置方法、基質(zhì)的種類及放置厚度等都應(yīng)相同，并將組內(nèi)無土栽培裝置42在相同的高度，相互之間及四周進(jìn)行機(jī)械連接，經(jīng)機(jī)械連接后的整體形狀以正方形或長(zhǎng)方形為好。目的是，如果出現(xiàn)諸如所種作物生長(zhǎng)速度不一致、無土栽培裝置42的重心出現(xiàn)偏差、遇到風(fēng)浪等問題的時(shí)候，在組內(nèi)無土栽培裝置42之間通過機(jī)械連接，相互牽制的作用下，使漂浮狀態(tài)趨于一致，可以有效地克服由于重量和浮力不均勻帶來的各種·問題?？諝鈮嚎s機(jī)39為自動(dòng)運(yùn)行，即:開啟后，處于壓力下限開始運(yùn)行，到達(dá)壓力上限停止運(yùn)行，循環(huán)往復(fù)。一般情況下，管道17、管道接口及其它相關(guān)部分，由于傳輸距離遠(yuǎn)，分布范圍廣，不可能做到百分之百密封，總有空氣泄漏。所以，通過控制電磁閥27的打開和關(guān)閉，不斷地補(bǔ)充壓力空氣，以設(shè)定的壓力值為中心，上下浮動(dòng)，可以使空氣壓力保持在設(shè)定范圍內(nèi)。如果要改變空氣壓力，相對(duì)應(yīng)地，電磁閥27的打開時(shí)間較長(zhǎng)，關(guān)閉時(shí)間較短，就增加空氣壓力；反之，就降低空氣壓力。壓力空氣管理方法如下:根據(jù)作物生長(zhǎng)發(fā)育需要，通過壓力空氣一浮體的浮力一浮板受到的托舉力一水體41液面到基質(zhì)的垂直距離一基質(zhì)含水率的控制過程，將空氣壓力設(shè)定在對(duì)應(yīng)基質(zhì)處于所種作物生長(zhǎng)發(fā)育所需要的最佳含水率為中心，上下浮動(dòng)。另外，使基質(zhì)的含水率處于飽和狀態(tài)或較低水平的方法及應(yīng)用與實(shí)施例1類似，不再贅述。以控制器29對(duì)栽培系統(tǒng)中的一組浮體實(shí)施控制為例，自動(dòng)化壓力空氣系統(tǒng)的運(yùn)行過程如下:首先假設(shè):漂浮吸水式無土栽培裝置42中種植了農(nóng)作物，水體41的水深滿足漂浮吸水式無土栽培裝置42、浮體和所種作物的要求，管道17、管道接口及其它相關(guān)部分存在輕微泄露，漂浮吸水式無土栽培裝置42漂浮在水體41上，漂浮狀態(tài)是水體41的水面與基質(zhì)的垂直距離等于或低于設(shè)定的下限，與此相對(duì)應(yīng)，浮體空腔內(nèi)的空氣壓力等于或低于程序中設(shè)定的增壓下限壓力值，控制器29的控制程序已設(shè)定完畢，系統(tǒng)已通電，空氣壓縮機(jī)39已開啟，整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。空氣壓縮機(jī)39運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生壓力空氣，壓力空氣通過管道17到達(dá)電磁閥27 ;安裝在浮體一側(cè)管道17上的壓力傳感器40，由于有管道17與浮體空腔直接聯(lián)接，所以兩者空氣壓力相同；壓力傳感器40時(shí)刻探測(cè)空氣壓力的變化，將探測(cè)到的壓力信號(hào)通過信號(hào)線30傳送到控制器29，控制器29將接收到的壓力信號(hào)經(jīng)過處理，變成壓力值，與人們預(yù)先設(shè)定在程序中的壓力值進(jìn)行比較；經(jīng)過比較，壓力值等于或低于程序中設(shè)定的增壓下限壓力值，啟動(dòng)增壓的條件成立，控制器29啟動(dòng)增壓程序，通過控制線31打開電磁閥27，壓力空氣經(jīng)電磁閥27、管道17進(jìn)入浮體的空腔內(nèi)，使空腔內(nèi)的壓力快速上升；壓力傳感器40不斷地將探測(cè)到的空氣壓力的變化通過信號(hào)線30傳送到控制器29，控制器29將接收到的壓力信號(hào)經(jīng)過處理，變成壓力值，不斷與人們預(yù)先設(shè)定在程序中的增壓上限壓力值進(jìn)行比較，當(dāng)壓力上升到程序設(shè)定的增壓上限壓力值時(shí)，停止增壓的條件成立，控制器29終止增壓程序，通過控制線31關(guān)閉電磁閥27 ;隨著壓力空氣在管道17、管道接口及其它相關(guān)部分的不斷泄露，浮體空腔內(nèi)空氣壓力逐漸下降，經(jīng)過一段時(shí)間后，當(dāng)壓力傳感器40探測(cè)到浮體空腔內(nèi)的空氣壓力下降到程序設(shè)定的增壓下限值壓力時(shí)，啟動(dòng)增壓的條件成立，控制器29再次啟動(dòng)增壓程序；就這樣周而復(fù)始地循環(huán)往復(fù)。隨著種植在漂浮吸水式無土栽培裝置42上農(nóng)作物的不斷生長(zhǎng)，通過定期提高控制程序中的增壓上、下限壓力值，增加的浮力與農(nóng)作物所增加的重量相互抵消，使水體41液面到基質(zhì)的垂直距離保持基本穩(wěn)定。通過對(duì)壓力空氣的自動(dòng)化控制，使漂浮吸水式無土栽培裝置42中的基質(zhì)含水率保持在需要的范圍內(nèi)。這種浮體的自動(dòng)化壓力空氣系統(tǒng)適用于規(guī)模化水面無土栽培場(chǎng)合，雖然設(shè)備投入及運(yùn)行成本相對(duì)較高， 但可以比較準(zhǔn)確地控制基質(zhì)含水率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化科學(xué)管理。
權(quán)利要求
1.一種吸水式無土栽培裝置，由盛水容器、吸水材料組成，其特征在于，所述盛水容器中盛著水或營(yíng)養(yǎng)液，所述吸水材料為硬質(zhì)吸水材料，硬質(zhì)吸水材料部分浸在水或營(yíng)養(yǎng)液中，基質(zhì)放置在硬質(zhì)吸水材料上部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的吸水式無土栽培裝置，其特征在于，礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素被溶于水中，或被放置在硬質(zhì)吸水材料中，或被均勻地置于基質(zhì)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的吸水式無土栽培裝置，其特征在于，在盛水容器上設(shè)置有水位刻度線或水位計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的吸水式無土栽培裝置，其特征在于，所述硬質(zhì)吸水材料是兩種吸水材料的組合體，位于組合體上部或位于組合體上部并延續(xù)到其它部分的是一種硬質(zhì)吸水材料,另一種吸水材料位于組合體的其余部分,兩種吸水材料之間各自有一部分被緊密接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的吸水式無土栽培裝置，其特征在于，根據(jù)栽培盤形狀制作硬質(zhì)吸水材料，所述栽培盤上部敞口，下部設(shè)置有吸水孔，其內(nèi)由下至上分別放置硬質(zhì)吸水材料和基質(zhì),位于盛水容器中。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的吸水式無土栽培裝置，其特征在于，根據(jù)栽培盤形狀制作硬質(zhì)吸水材料，所述栽培盤上部敞口，下部設(shè)置有吸水孔，硬質(zhì)吸水材料相關(guān)部分尺寸比吸水孔尺寸小5% 30%，栽培盤放置在硬質(zhì)吸水材料上，硬質(zhì)吸水材料上部穿過吸水孔伸入到栽培盤內(nèi)，基質(zhì)放置在硬質(zhì)吸水材料上部和栽培盤內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的吸水式無土栽培裝置，其特征在于，根據(jù)栽培盤形狀制作硬質(zhì)吸水材料，所述栽培盤上部敞口，下部設(shè)置有吸水孔，硬質(zhì)吸水材料相關(guān)部分尺寸比吸水孔尺寸小0% 20%，硬質(zhì)吸水材料下部穿過吸水孔，位于吸水孔中及以下，硬質(zhì)吸水材料上部卡在吸水孔之上，位于栽培盤內(nèi)，栽培盤放置在盛水容器上，基質(zhì)放置在硬質(zhì)吸水材料上部和栽培盤內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的吸水式無土栽培裝置，其特征在于，根據(jù)栽培盤形狀制作硬質(zhì)吸水材料，所述栽培盤上部敞口，栽培盤放置在硬質(zhì)吸水材料上，在接觸到硬質(zhì)吸水材料的部分設(shè)置有吸水孔，基質(zhì)放置在硬質(zhì)吸水材料上部和栽培盤內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的吸水式無土栽培裝置，其特征在于，在盛水容器上設(shè)置有管道接口，在管道接口上安裝管道，水或營(yíng)養(yǎng)液從管道進(jìn)入或流出盛水容器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的吸水式無土栽培裝置，其特征在于，由儲(chǔ)液池、水泵、管道、電磁閥、水位傳感器、控制器及相關(guān)線路組成自動(dòng)化供、排水或營(yíng)養(yǎng)液系統(tǒng)；儲(chǔ)液池中盛著水或營(yíng)養(yǎng)液，用管道順序聯(lián)接儲(chǔ)液池、水泵、電磁閥和盛水容器，盛水容器之間也用管道聯(lián)接在一起，水位傳感器安裝在盛水容器一側(cè)的管道上，水位傳感器、電磁閥、水泵分別通過相關(guān)線路聯(lián)接到控制器；控制器接收水位傳感器的水位信號(hào)，控制電磁閥和水泵的運(yùn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的吸水式無土栽培裝置，其特征在于，由輕質(zhì)材料或空心材料制作浮板，所述浮板承載硬質(zhì)吸水材料、基質(zhì)和所種作物，浮在水或營(yíng)養(yǎng)液上，在浮板上設(shè)置有進(jìn)水孔。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的吸水式無土栽培裝置，其特征在于，由空心材料制作浮體，所述浮體內(nèi)含有空腔，所述空腔上設(shè)置有通向外部的管道接口和管道口，在管道接口上安裝管道，壓力空氣從管道進(jìn)入或流出空腔，管道口位于水或營(yíng)養(yǎng)液中，水或營(yíng)養(yǎng)液從管道口進(jìn)入或流出空腔；浮體位于浮板的下方或周圍，所產(chǎn)生的浮力施加在浮板上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的吸水式無土栽培裝置，其特征在于，由空氣壓縮機(jī)、管道、電磁閥、壓力傳感器、控制器及相關(guān)線路組成自動(dòng)化壓力空氣系統(tǒng)；用管道順序聯(lián)接空氣壓縮機(jī)、電磁閥和浮體，浮體之間也用管道聯(lián)接在一起，壓力傳感器安裝在浮體一側(cè)的管道上，壓力傳感器、電磁閥分別通過相關(guān)線路聯(lián)接到控制器；控制器接收壓力傳感器的壓力信號(hào)，控制電磁閥的運(yùn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種吸水式無土栽培裝置，旨在提供一種吸水材料不會(huì)被植物根系穿透和腐蝕，也不易損壞，成本低廉且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的無土栽培裝置。由盛水容器、硬質(zhì)吸水材料組成，盛水容器中盛著水或營(yíng)養(yǎng)液，硬質(zhì)吸水材料部分浸在水或營(yíng)養(yǎng)液中，基質(zhì)放置在硬質(zhì)吸水材料上部；在硬質(zhì)吸水材料中含有較多的連續(xù)孔隙和毛細(xì)管，在水的張力作用下，將盛水容器中的水或營(yíng)養(yǎng)液輸送到基質(zhì)中；礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素被溶于水中，或被放置在硬質(zhì)吸水材料中，或被均勻地置于基質(zhì)中，均會(huì)被水溶解，變成營(yíng)養(yǎng)液，輸送并遍布整個(gè)基質(zhì)；同時(shí)基質(zhì)具有良好的通氣性；作物栽植在基質(zhì)上，被基質(zhì)支撐，充分滿足了生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)水分、氧氣和礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的需求。本發(fā)明適用于各種農(nóng)作物的無土栽培。
文檔編號(hào)A01G31/02GK103250622SQ201310116178
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月6日
發(fā)明者王強(qiáng) 申請(qǐng)人:王強(qiáng)