本發(fā)明屬于立體農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域，具體涉及一種立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)及生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

自然生產(chǎn)方式的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)是基于太陽光照和土壤基質(zhì)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(nóng)藥，產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量受到種植面積和自然環(huán)境條件的制約，因此，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式難以滿足人們對食品質(zhì)量和數(shù)量的要求。

為了打破傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)對自然條件的強烈依賴，通過實現(xiàn)農(nóng)作物的自動化、集約化以及生產(chǎn)的工廠化等方式來開辟農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的新途徑和新方法，是當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的當務之急。

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)自動化、集約化生產(chǎn)是多項技術(shù)的綜合利用，目前，以降低人工、節(jié)約用水和節(jié)省種植空間為主。其中，節(jié)約用水實現(xiàn)了水在農(nóng)業(yè)中的循環(huán)利用，為發(fā)展人工智能生態(tài)農(nóng)業(yè)提供了可行性，為開展沙漠農(nóng)業(yè)、高原農(nóng)業(yè)提供了可能性。節(jié)省種植空間，目前主要體現(xiàn)在從單層種植發(fā)展到多層種植，基本上是采用多層的立體組合架來實現(xiàn)多層種植。而現(xiàn)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(tǒng)發(fā)生故障時，會導致整個系統(tǒng)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(jù)種植農(nóng)作物的高度而設(shè)置的，會受種植農(nóng)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(xiàn)代立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，包括立體組合框架形成的多個基本種養(yǎng)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(shù)來實現(xiàn)的，產(chǎn)量有限，而且層與層之間的距離是根據(jù)種植農(nóng)作物的高度而設(shè)置的，當此距離設(shè)置不當時，會影響農(nóng)作物的生長，進而影響農(nóng)作物的產(chǎn)量與質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，通過種植墻體與地面垂直放置來實現(xiàn)立體種植。本發(fā)明的另一目的是提供采用該立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)進行的立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

一種立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，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(shè)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(yōu)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(shè)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(gòu)成所述的保水墻、第一種植墻、第二種植墻。

優(yōu)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(yōu)選地，所述種植基體為海綿。

優(yōu)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18-40kg/m³。

優(yōu)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(cè)面之間的距離，其中，保水層的厚度為10-14cm。

優(yōu)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(yōu)選地，所述農(nóng)業(yè)立體生產(chǎn)系統(tǒng)還包括用于儲存營養(yǎng)液的儲液罐，儲液罐內(nèi)設(shè)置有供水泵；相鄰的種植層之間設(shè)置有植物生長燈；所述種植基體內(nèi)設(shè)置有監(jiān)測種植基體濕度的濕度感應探頭，種植基體上方設(shè)置有微灌裝置，下方設(shè)置有營養(yǎng)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(yǎng)液回收槽相互連通，營養(yǎng)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(yōu)選地，所述農(nóng)業(yè)立體生產(chǎn)系統(tǒng)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(shè)置在所述框架內(nèi)；所述框架的主體為鋼結(jié)構(gòu)框架，框架的頂壁為透光的鋼化玻璃，框架的側(cè)壁為透光的鋼化玻璃和鋼網(wǎng)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(jù)所種植的作物進行設(shè)計，可以滿足一株作物生長即可。

種植基體的三層結(jié)構(gòu)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)進行的立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(yǎng)液，儲存于儲液罐內(nèi)；在種植基體的種植層一側(cè)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(nèi)；

（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(yǎng)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(yǎng)液為采用現(xiàn)有技術(shù)將秸稈氨化產(chǎn)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?shù)氐姆N植時間相統(tǒng)一，即與自然傳統(tǒng)的種植時間相同。種植墻體的高度根據(jù)需要通過增加種植基體的層數(shù)來實現(xiàn)，種植基體采用現(xiàn)有技術(shù)固定，種植墻體越高，空間利用率越高，產(chǎn)量越高。

本發(fā)明的優(yōu)點：

（1）本發(fā)明提供的立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)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(jié)約了土地面積，提高了空間利用率，提高了作物的畝產(chǎn)量；作物貼墻向上傾斜生長，避免了傳統(tǒng)立體種植設(shè)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(jié)構(gòu)的兩側(cè)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(yǎng)液都方便快捷。并且內(nèi)部均設(shè)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(yǎng)液不足而影響作物的生長；

（3）采用了框架結(jié)構(gòu)，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(yǎng)液為秸稈氨化產(chǎn)生的液體，無需除草劑，避免了化學農(nóng)藥，綠色環(huán)保；

（4）通過營養(yǎng)液收集槽收集的營養(yǎng)液，能夠再次回到儲液罐中，實現(xiàn)了營養(yǎng)液的循環(huán)利用，節(jié)省資源。

附圖說明

圖1實施例1去除框架和支架的立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2種植基體的結(jié)構(gòu)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(yǎng)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(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細的說明。

實施例1

一種立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，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(shè)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(shè)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(gòu)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(cè)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18-40kg/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(fā)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(nóng)業(yè)立體生產(chǎn)系統(tǒng)還包括用于儲存營養(yǎng)液的儲液罐1，儲液罐1內(nèi)設(shè)置有供水泵；相鄰的種植層之間設(shè)置有植物生長燈3；所述種植基體內(nèi)設(shè)置有監(jiān)測種植基體濕度的濕度感應探頭，種植基體上方設(shè)置有微灌裝置4，下方設(shè)置有營養(yǎng)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(yǎng)液回收槽5相互連通，營養(yǎng)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(jiān)測到種植基體的濕度小于60%時，通過自動控制器發(fā)出信號，微灌裝置開始對種植基體進行噴灌營養(yǎng)液；

所述農(nóng)業(yè)立體生產(chǎn)系統(tǒng)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(shè)置在所述框架內(nèi)；所述框架的主體為鋼結(jié)構(gòu)框架，框架的頂壁為透光的鋼化玻璃，框架的側(cè)壁為透光的鋼化玻璃和鋼網(wǎng)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(jù)所種植的作物進行設(shè)計，可以滿足一株作物生長即可。

種植基體的三層結(jié)構(gòu)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)進行的立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(yǎng)液，儲存于儲液罐內(nèi)；在種植基體的種植層一側(cè)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(nèi)；

（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(yǎng)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(yǎng)液為采用現(xiàn)有技術(shù)將秸稈氨化產(chǎn)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?shù)氐姆N植時間相統(tǒng)一，即與自然傳統(tǒng)的種植時間相同；種植墻體的高度根據(jù)需要通過增加種植基體的層數(shù)來實現(xiàn)，種植基體采用現(xiàn)有技術(shù)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(chǎn)量越高。

實施例2

在60m（長）×12m（寬）×20m（高）的空間內(nèi)，在60m的長度方向上，從左到右共設(shè)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(jié)構(gòu)，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(gòu)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)進行的立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(yǎng)液，營養(yǎng)液為采用現(xiàn)有技術(shù)將秸稈氨化產(chǎn)生的液體，將營養(yǎng)液儲存于儲液罐內(nèi)；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(cè)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(nèi)；

（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(yǎng)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(nèi)，在10月份，按照常規(guī)方法露天種植冬小麥。

對比例2

通過水平增加種植層數(shù)來實現(xiàn)立體種植。

同時，在60m（長）×12m（寬）×20m（高）的空間內(nèi)，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(shè)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(cè)種植層進行種植作物，同時在相鄰的種植基體之間設(shè)置有光源，在種植基體的上方設(shè)置有微灌裝置，下方設(shè)置有營養(yǎng)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(nèi)，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(chǎn)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(nóng)藥4次。可見，本發(fā)明提供的立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)能提高作物的產(chǎn)量。

本發(fā)明提供的立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，采用了與地面豎直放置的種植墻體來實現(xiàn)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(jié)約了土地面積，提高了空間利用率，提高了作物的畝產(chǎn)量，地面面積一定時，種植墻體越高，產(chǎn)量越大。而且采用秸稈氨化的液體作為營養(yǎng)液，營養(yǎng)價值高，安全無公害，整個立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)為框架結(jié)構(gòu)，減少了害蟲的侵入和農(nóng)藥的使用，作物不僅畝產(chǎn)量高，而且質(zhì)量好，安全無公害。