本實(shí)用新型屬于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的種植環(huán)境控制領(lǐng)域，涉及一種底部供水與通氣的栽培系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國(guó)農(nóng)業(yè)正處于破解“雙重?cái)D壓”和“雙重約束”、提高農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力時(shí)期。通過(guò)近年來(lái)設(shè)施農(nóng)業(yè)和都市農(nóng)業(yè)的蓬勃發(fā)展，我們農(nóng)業(yè)在設(shè)施類型、栽培模式、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和安全等方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但對(duì)栽培環(huán)境控制技術(shù)及其智能化方面基本沒(méi)有突破粗放式和經(jīng)驗(yàn)式技術(shù)應(yīng)用，與發(fā)達(dá)國(guó)家如以色列、荷蘭、日本和我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的生產(chǎn)水平還有很大差距。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不確定性、復(fù)雜性以及對(duì)低成本的追求，先進(jìn)技術(shù)、工具和管理方法在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用普及推廣遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于第二、三次產(chǎn)業(yè)，很多從國(guó)外引進(jìn)的高成本、高能耗的農(nóng)業(yè)設(shè)施也未能在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮效益。因此，開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，低建設(shè)成本、低使用成本、低消耗、可人機(jī)互動(dòng)的植物栽培系統(tǒng)，具有現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。其中容器栽培在土壤優(yōu)化、空間利用、環(huán)境控制、植物保護(hù)、周年生產(chǎn)等方面的諸多優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中重要的蔬菜種植方式。

容器栽培是指把植物根系限制在固定空間里，通過(guò)調(diào)節(jié)控土壤密度、土壤通透性、土坡氣孔大小、容器體積、大小及外形、含水量、溫度、養(yǎng)份、EC值及PH等植物生長(zhǎng)所需的物理和生理因子，植株整體生長(zhǎng)發(fā)育免受容器空間影響，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)的目的。在小容器中種植作物限制根系的生長(zhǎng)是調(diào)控植株的地上部大小與同化物在地上部和地下部分配的重要措施。

我國(guó)設(shè)施園藝栽培面積居世界首位，已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中最具活力的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)方式，但設(shè)施園藝普遍存在土壤污染、鹽漬化、連作障礙等問(wèn)題日益嚴(yán)重。國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐證明，設(shè)施園藝采用容器栽培技術(shù)是擺脫上述困境的最有效手段，其中關(guān)鍵技術(shù)在于解決好容器內(nèi)供氧與供液的矛盾，無(wú)論是水培或基質(zhì)栽培都同樣存在植物根系供氧不足，易形成根際低氧逆境，對(duì)所有無(wú)土栽培作物的根系機(jī)能來(lái)說(shuō)，氧不足是決定性的障礙因素（郭世榮，2003）。

容器栽培中的植物根際受空間限制，氧氣和二氧化碳的含量與大田環(huán)境完全不同，由于根細(xì)胞的代謝和微生物群落的活動(dòng)，根際區(qū)域內(nèi)的二氧化碳含量相對(duì)較高，氧氣含量較低，且離根越近的地方濃度越低，植物根系要維持其正常呼吸，生長(zhǎng)和功能，必須有足量的氧氣供應(yīng)，當(dāng)根系處于缺氧條件時(shí)，其生長(zhǎng)、水分和養(yǎng)分吸收減少，從而影響了地上部生長(zhǎng)以及產(chǎn)量。另外，處于缺氧脅迫的根系抗性較差，容易成為微生物或病原菌浸染的目標(biāo)。容器栽培中植株根系缺氧情況是普通發(fā)生的，如何提高容器栽培植物根系供氧狀況是設(shè)施栽培設(shè)計(jì)和栽培管理技術(shù)的重要課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種底部供水與通氣的栽培系統(tǒng)，解決目前容器栽培中植株根系的水、氧供給情況不足，不利于植物生長(zhǎng)的問(wèn)題。

本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種底部供水與通氣的栽培系統(tǒng)，包括植物栽培槽、水循環(huán)系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)，所述的植物栽培槽為頂部開口、四周密閉的容器，內(nèi)部裝有栽培基質(zhì)，植物栽培槽底部裝有頂部開口的水氣通道，且水氣通道與植物栽培槽之間為透水透氣隔層；所述的水循環(huán)系統(tǒng)包括貯水罐、水泵、上水管、水壓控制開關(guān)、下水管，水泵位于貯水罐中，上水管一端連接水泵，另一端連接水氣通道的進(jìn)口端，水氣通道的出口端連接下水管的一端，下水管的另一端又進(jìn)入貯水罐，下水管上裝有水壓控制開關(guān)；所述的供氣系統(tǒng)包括氣泵、進(jìn)氣管、氣壓調(diào)節(jié)閥、出氣管，進(jìn)氣管一端連接氣泵，另一端連接水氣通道的進(jìn)口端，水氣通道的出口端連接出氣管的一端，出氣管的另一端游離，出氣管上裝有氣壓調(diào)節(jié)閥。

進(jìn)一步的，還包括控制系統(tǒng)，所述的控制系統(tǒng)包括水流壓力傳感器、水流流速傳感器、水流流量傳感器、空氣壓力傳感器、空氣流速傳感器、空氣流量傳感器、單片機(jī)、電源控制器、繼電器一和繼電器二，所述的水流壓力傳感器、水流流速傳感器、水流流量傳感器都裝在下水管上，空氣壓力傳感器、空氣流速傳感器、空氣流量傳感器均裝在出氣管上，水流壓力傳感器、水流流速傳感器、水流流量傳感器、空氣壓力傳感器、空氣流速傳感器、空氣流量傳感器均連接單片機(jī)的輸入端，單片機(jī)的輸出端連接電源控制器、繼電器一和繼電器二，電源控制器又分別連接水泵和氣泵，繼電器一連接水壓控制開關(guān)，繼電器二連接氣壓調(diào)節(jié)閥。

進(jìn)一步的，所述的水泵和氣泵還分別與定時(shí)開關(guān)連接。

進(jìn)一步的，所述的透水透氣隔層底部裝有硬性支撐架。

采用上述技術(shù)方案的積極效果：本實(shí)用新型是一種成本低、低使用成本、低消耗、可自動(dòng)控制的容器栽培系統(tǒng)，對(duì)容器栽培中植株根系的水、氧供給情況進(jìn)行隨時(shí)調(diào)節(jié)，并可達(dá)到自動(dòng)控制，可解決目前容器栽培中植株根系的水、氧供給情況不足，不利于植物生長(zhǎng)的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的橢圓標(biāo)識(shí)處側(cè)視圖；

圖3是本實(shí)用新型的控制流程示意圖。

圖中，1植物栽培槽，2水氣通道，3透水透氣隔層，4貯水罐，5水泵，6上水管，7水壓控制開關(guān)，8下水管，9氣泵，10進(jìn)氣管，11氣壓調(diào)節(jié)閥，12出氣管，13水流壓力傳感器，14水流流速傳感器，15水流流量傳感器，16空氣壓力傳感器，17空氣流速傳感器，18空氣流量傳感器，19單片機(jī)，20電源控制器，21繼電器一，22繼電器二，23定時(shí)開關(guān)，24硬性支撐架。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說(shuō)明，但不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制：

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1的局部側(cè)視圖，一種底部供水與通氣的栽培系統(tǒng)，包括植物栽培槽1、水循環(huán)系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)，所述的植物栽培槽1為頂部開口、四周密閉的容器，內(nèi)部裝有栽培基質(zhì)，用于栽培植物，植物栽培槽1底部裝有頂部開口的水氣通道2，且水氣通道2與植物栽培槽1之間為透水透氣隔層3，因此，水氣通道中的水、氧通過(guò)透水透氣隔層慢慢滲透入植物栽培槽中的基質(zhì)中，供給植物吸收利用。所述的水循環(huán)系統(tǒng)包括貯水罐4、水泵5、上水管6、水壓控制開關(guān)7、下水管8，水泵5位于貯水罐4中，上水管6一端連接水泵5，另一端連接水氣通道2的進(jìn)口端，水氣通道2的出口端連接下水管8的一端，下水管8的另一端又進(jìn)入貯水罐4，下水管8上裝有水壓控制開關(guān)7。水泵把水從儲(chǔ)水罐中泵出，通過(guò)上水管進(jìn)入水氣通道中，被植物吸收利用后，多余的水流入下水管中，重新回到儲(chǔ)水罐，構(gòu)成水循環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水流的重復(fù)利用，水壓控制開關(guān)用于調(diào)節(jié)下水管中的水壓。所述的供氣系統(tǒng)包括氣泵9、進(jìn)氣管10、氣壓調(diào)節(jié)閥11、出氣管12，進(jìn)氣管10一端連接氣泵9，另一端連接水氣通道2的進(jìn)口端，水氣通道2的出口端連接出氣管12的一端，出氣管12的另一端游離，出氣管12上裝有氣壓調(diào)節(jié)閥11。氣泵泵入空氣，通過(guò)進(jìn)氣管進(jìn)入水氣通道，被植物吸收利用后，多余的氣體從出氣管排出，空氣調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)出氣管處的氣壓。

圖3是本實(shí)用新型的控制流程示意圖，本實(shí)用新型還包括控制系統(tǒng)，便于對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的水氧供給情況進(jìn)行隨時(shí)控制，所述的控制系統(tǒng)包括水流壓力傳感器13、水流流速傳感器14、水流流量傳感器15、空氣壓力傳感器16、空氣流速傳感器17、空氣流量傳感器18、單片機(jī)19、電源控制器20、繼電器一21和繼電器二22，所述的水流壓力傳感器13、水流流速傳感器14、水流流量傳感器15都裝在下水管8上，空氣壓力傳感器16、空氣流速傳感器17、空氣流量傳感器18均裝在出氣管12上，水流壓力傳感器13、水流流速傳感器14、水流流量傳感器15、空氣壓力傳感器16、空氣流速傳感器17、空氣流量傳感器18均連接單片機(jī)19的輸入端，單片機(jī)19的輸出端連接電源控制器20、繼電器一21和繼電器二22，電源控制器20又分別連接水泵5和氣泵9，繼電器一21連接水壓控制開關(guān)7，繼電器二22連接氣壓調(diào)節(jié)閥11。水流壓力傳感器13、水流流速傳感器14、水流流量傳感器15用于將感應(yīng)的水流壓力、水流流速、水流流量傳遞給單片機(jī)，空氣壓力傳感器16、空氣流速傳感器17、空氣流量傳感器18用于將感應(yīng)的空氣壓力、空氣流速、空氣流量傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)將各種信號(hào)運(yùn)算后，發(fā)出指令給電源控制器20、繼電器一21和繼電器二22，電源控制器用于控制水泵和氣泵的打開與關(guān)閉，繼電器一21和繼電器二22分別控制水壓控制開關(guān)和氣壓調(diào)節(jié)閥的打開程度，進(jìn)而調(diào)節(jié)水量和氣量。本實(shí)用新型采用的單片機(jī)為市售產(chǎn)品，可以采用三菱機(jī)電有限公司生產(chǎn)的FX1N系列的單片機(jī)。

為了方便人們使用，所述的水泵5和氣泵9還分別與定時(shí)開關(guān)23連接，對(duì)水泵和氣泵的開關(guān)時(shí)間進(jìn)行自由設(shè)定。

所述的透水透氣隔層3底部裝有硬性支撐架24，對(duì)透水透氣隔層起到進(jìn)一步支撐的作用。

本實(shí)用新型是一種成本低、低使用成本、低消耗、可自動(dòng)控制的容器栽培系統(tǒng)，對(duì)容器栽培中植株根系的水、氧供給情況進(jìn)行隨時(shí)調(diào)節(jié)，并可達(dá)到自動(dòng)控制，可解決目前容器栽培中植株根系的水、氧供給情況不足，不利于植物生長(zhǎng)的問(wèn)題。