專利名稱：一種栽培作物的新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到作物一種新的栽培方式，其主要特征是，作物栽入容器(


圖1)固相(
圖1-4)里，固相下面是氣相(
圖1-5)，氣相下面是液相(
圖1-6)，并由具有吸收水份和毛細管輸液作用的物質(zhì)將三相連接，能在沙漠、海水、水面、空間立體栽培，長時間不澆水并獲得果實。
自有人類栽培作物以來，其栽培方式就是土培(如種蔬菜、小麥、玉米、豆類、花卉和其他瓜果經(jīng)濟作物等)，水培(如在水面種空心菜、浮萍、水仙花等)，水土結(jié)合栽培(如種水稻、蓮藕、荸薺等)三種。其中，土培、水土結(jié)合栽培是最普遍的栽培形式。水培即無土栽培，在第二次世界大戰(zhàn)以后逐有發(fā)展，至今已形成工廠化栽培產(chǎn)業(yè)，人類依靠此三種栽培方式，解決了衣食來源，過著文明的生活。
但這三種栽培方式，尚有共同的缺點，主要是1.作物的根部生長發(fā)育，都缺少充足的供其吸收的空氣，促進作物有更高的產(chǎn)量，有時還會產(chǎn)生缺氧而導(dǎo)致死根枯萎現(xiàn)象。2.三種栽培方式得出的單位產(chǎn)品產(chǎn)量，其消耗和損失的水肥量都比較大，還有節(jié)藥余地；3.三種栽培方式不管那一種，對絕大多數(shù)淡水生作物來說，都不能使用海水，這樣，復(fù)蓋了地球表面積71％的海水及靠近海水附近的荒灘、沙漠，當(dāng)今栽培方式都無能為力加于利用。面對沙漠化愈來嚴重的局面，當(dāng)今的栽培方式顯得蒼白無力。4.三種栽培方式不管那一種在不同的條件下，還有各自的缺點。如土栽，不能在沙石地發(fā)展；水土結(jié)合栽培，不能在缺水和無土或滲漏嚴重的土質(zhì)條件下發(fā)展，水培和水土結(jié)合栽培，不適合在水里不能生長的作物采用。本人1970年在江西永修五七干校在湖面種植水稻雖然獲得收成，但深知最難一關(guān)是肥料流失。目前水面栽培推不開，此是原因之一。凡此種種缺點，需要找出新的栽培方法加于克服，才能為人類在地球的生存和發(fā)展，營造出更大的空間，提供更多的衣食和其他用品來源。
本發(fā)明努力克服當(dāng)前栽培形式的不足，其與目前三種栽培形式的區(qū)別在于是三相栽培系統(tǒng)，即作物的根部栽種在固體顆粒(名曰固相)里，生長所需水份通過具有吸附和毛細管作用的物質(zhì)，由液相經(jīng)過氣相輸入到固相物料底托具。這種栽培法，作物的根主要生長在固體層，由處于固相下面的氣體層供給根部氧氣和其他氣體，液相的液體已有水汽進入固相，但主要是靠毛細管現(xiàn)象進入固相，植物就有充足營養(yǎng)和空氣供給。具體來說，三相栽培與土栽的區(qū)別在于多了氣相和液相，其根首先扎在固體層里，然后由其下面的空氣層和液體層供給根部空氣和水。與水土結(jié)合栽培的區(qū)別在于，除作物的根部下多了一個氣相外，水相和土相的位置也不一樣，水土結(jié)合栽培，先是水相后是土相，水相在土相之上，根扎在土相之中，三相栽培法，氣相將固相和液相隔開，固相在氣相之上，而液相則在氣相之下。與水培也不同，水培者作物的根直接固定和扎入水或營養(yǎng)液中，并靠栽培里的液相起到了儲水集肥的作用，能將雨水儲存起來。由于有與大氣相通的氣相供給植物生長所需的空氣(氧氣、二氧化碳、氮氣等)，液相的水又揮發(fā)到氣相里，滲入到固相中；液相的營養(yǎng)液通過具毛細管作用的物質(zhì)，輸送到固相層，所以作物的生長過程，吸收的是富活性的營養(yǎng)和充足空氣，無需經(jīng)常補充營養(yǎng)液或水，一般三、四十天補充一次營養(yǎng)液就夠了。
這種三相栽培法，在特別干旱的地區(qū)和雨水多的地區(qū)，如沙漠、高原、石山和干旱年份，或亞熱帶地區(qū)，可在栽培器固相之上，與大氣層界面處，放置一薄膜，將容器內(nèi)揮發(fā)的水汽截留，干旱地區(qū)該薄膜是微凹型，收集盡可能多的水份；雨水多地區(qū)，該薄膜是微凸型，保護固相或液相肥料不被沖走。
三相栽培是如此實現(xiàn)的以氣相為中間層，以固相物料底托具位置的固定和液相的高度來確定氣相的厚度。在固相物料底托具之上復(fù)蓋一層具有吸水和毛細管作用物質(zhì)，并使其經(jīng)過氣相延伸入液相，再在此之上放置泥土或其他能栽種作物的固體物質(zhì)。三相中各相的厚度，根據(jù)所栽作物的要求以及毛細管現(xiàn)象吸水的高度而定。氣相要有通氣孔與大氣相連，底托具上布滿洞孔，使固相與氣相互通。為減少水汽及肥料損失，在固相與大氣界面處，緊貼固相面，放置一薄膜。作物栽種在固相取得所需營養(yǎng)，氣相提供根部充足空氣，液相為作物生長提供所需水份和補充部份營養(yǎng)。具體來說，三相栽培可通過容器法、水槽法、水面法、海水法、空間立體栽培法等途徑來實現(xiàn)。
1.容器法在容器底部造出上凸的圓錐(或圓柱)，在圓錐(或圓柱)體頂端及靠頂端側(cè)面和頂端開若干孔(
圖1-8)，此孔與大氣相通。在通氣孔上方的適當(dāng)高度平放并固定一個上面均勻穿洞的固相物料底托具(
圖1-2)，底托具之上緊貼一層具有吸水和毛細管傳導(dǎo)液體作用的薄層(
圖1-3)，這個薄層還能與液相連接，持續(xù)獲得水份和營養(yǎng)。這個薄層既可是纖維薄片，也可是噴涂在容器壁和底托器物料面上的具有吸收和擴散水份能力的其他物質(zhì)。在底托具與液面之間形成一個氣相(
圖1-5)。在底托具之上放入能栽種作物的厚薄適度的含有一定肥料的固體物料(
圖1-4)，緊貼固體物料與大氣交界面放置一薄膜(
圖1-7)。利用這種容器法在沙漠地帶進行栽培，容器底部造成上凹型，并在底部接觸大氣的面，噴一層吸水保水力極強的物質(zhì)如丙烯酸制劑等，再根據(jù)需要在此外面，放置一保護層，以防所吸收水份滴出和減緩水份揮發(fā)速度。
容器法三相栽培的容器形狀可以是正方形、圓柱形、長方型、菱型、動物型等；所造容器的材料，有廢舊塑料、陶土、水泥、竹木、金屬及其他纖維制品、玻璃等，只要耐酸堿腐蝕，不滲漏水，不污染作物，什么材料都可以。栽培容器可大可小，以因地制宜，方便管理，觀賞性強，可比成本低等原則考量。小似浮萍，漂在水面；大若巨缸，置于廳堂，都無常不可。在底托具之上，可放置吸水石，再栽種觀賞性植物，在液相之內(nèi)，還可養(yǎng)魚。
在栽種作物時，先將水或營養(yǎng)液灌入容器(
圖1)，然后將有毛細管作用的薄層(
圖1-3)(如吸水纖維布)復(fù)蓋在底托具(
圖1-2)上，再將物料底托具固定，使具吸水性的毛細管纖維布浸入水里(如容器壁及底托具上噴涂了吸水層，就不需纖維布)在底托具之上放入適當(dāng)厚度經(jīng)過處理和濕透的栽培物料(
圖1-4)。這些栽培的料可以是土壤、鋸末、秸桿、超強吸水劑、人造土壤等。在這些栽培物料中放入作物生長周期所需肥料(速效肥、基肥、微量元素)，再在栽培物料最上面放置一薄膜(
圖1-7)，將薄膜戳穿，栽入作物，淋定根水并放入一定營養(yǎng)液進液相即可。所放速效肥應(yīng)是緩釋的。在沙膜，在干旱和少雨地區(qū)，固相物料在與大氣交界面應(yīng)為微凹形，將薄膜緊貼在其上面，所下雨水能集中滲入物料和流入液相(
圖1-6)儲存。而雨水多的地區(qū)，應(yīng)是微凸型，防雨水過多，把固相里的肥料沖入液相后，再溢出容器外。如在液相養(yǎng)魚，在底托具上種植觀賞作物，則底托具所占平面積比容器同一高度平面積要小，以方便投料及空氣更通暢。
2.水槽法以地為基，掘溝筑槽；或以其他原料如木板、竹子、金屬板、塑料等為原料，制造水槽，在水槽兩端的適當(dāng)高度，開出通氣孔，在整個水槽放置帶孔的固相物料底托具，在底托具之上，復(fù)蓋有與液相連接的具毛細管作用的纖維性物質(zhì)或吸水性物質(zhì)，并放置能栽種作物的泥土或其他顆粒料，施入基肥和緩釋的速效肥，緊貼顆粒物料的面上，置一薄膜，戳穿此膜將作物栽下。
3.水面法(A)以水體作為水相(圖2-1)，以塑料、竹木或其他物質(zhì)制造固相容器(圖2-2)，此容器的底部布滿通氣孔(圖2-3)，作為固相物料底托具，用浮體或其他支撐物(圖2-4)將固相容器支起，使固相底部與水面之間有一個適度氣層(圖2-5)，固相底部復(fù)蓋有與水相連接的具毛細管作用的纖維性物質(zhì)(圖2-6)，在此之上放有能栽種作物的輕質(zhì)顆粒料和緩釋肥料(圖2-7)，在大氣界面的固相物料呈微凸形，緊貼固相物料上面放一薄膜(圖2-8)，遇雨或風(fēng)浪，肥料不易損失。植物通過此薄膜往下栽種，其根在固相物料里取得肥料和由吸水物質(zhì)輸送上來的水份。(B)以水體作為水相(圖3-1)，容器(圖3-2)在放入栽培所需物料(圖3-3)后能浮在水面，且其底部沒有通氣孔，其所需水份和氧氣通過與水體連接的具有吸水和毛細管作用的片狀物質(zhì)(圖3-4)如纖維布等獲得。(C)用能浮在水面的三相栽培容器在水面進行栽種。
4.空中立體栽培法以立柱、人造樹或三角支架為基礎(chǔ)架構(gòu)，將上所述三相栽培容器垂直固定，按所栽作物的個體大小、高矮和所需陽光的強弱，來決定栽培器的距離及分布的位置。
5.用海水進行三相栽培對于不能直接用海水栽培的作物，用容器法、水槽法進行三相栽培時，其辦法有三(A)加大海水的揮發(fā)面積，來加大在液相里海水的蒸發(fā)量。擴大海水揮發(fā)面積辦法，是將纖維固定并緊貼容器壁，一部分浸入水之上，一部分露于氣相之中；在氣相接近固相物料底托具處，平行固定若干橫桿，在橫桿掛纖維布，布的兩端浸入水中，通過纖維布的微細管作用，海水上升濕潤了布，增大了海水的揮發(fā)面積，有更多海水蒸氣變?yōu)榈畾?，滲入固相物料中，供植物的根部吸收。(B)在固相物料中拌入吸水性強的物質(zhì)，使其加快吸收從海水揮發(fā)的蒸汽，供植物吸收。(C)通過毛細管作用將海水提升至復(fù)蓋固相物料底托器的表面具吸收和擴散水份作用的物質(zhì)層，在此層上面復(fù)蓋一層分子篩薄膜物質(zhì)，由于根部的吸收力，使被分子篩隔離的海水與根部間產(chǎn)生巨大壓力差(滲透壓)，水份從海水中通過分子篩分離出來，被植物吸收，在開始栽種濕潤固相物料時，可用部份淡水稀釋海水或用純淡水濕潤栽培物料。當(dāng)然也可用風(fēng)力發(fā)電淡化海水與此種栽培方法相配套。
6.三相栽培系統(tǒng)的氣相和液相氣相是與大氣相通的，含的是一般空氣和液相揮發(fā)的水汽，為了促進作物的生長，取得更好收益，通過施入碳酸水、過氧水或過氧化鈣等，使氣相有適量的二氧化碳、氧氣、離子氧等存在；液相是一般的水或營養(yǎng)液，為了提高水的活性，可通過磁場或微弱電流先行處理激活，也可配制特定微量元素、稀土元素的肥料液供作物吸收。
三相栽培方式，既兼容了土培、水培、水土結(jié)合栽培的優(yōu)點，又顯出了此種栽培方式的獨特好處一是節(jié)約用水。由于液相可儲水是個微型水庫，淋入固相未被吸收的水，流入液相儲存起來。特別在海島、沙石地、干旱和沙漠地帶只要天下雨或冰雪都可通過三相栽培具的液相儲存起來。一般來說，一、兩個月以內(nèi)為一個生長周期的作物，調(diào)節(jié)液相容積的大小與之相適應(yīng)，可不再淋水。由于生態(tài)環(huán)境有向惡劣方面發(fā)展的趨勢，人類生存必須的水資源特別寶貴，發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)是適合今后的方向。二是節(jié)約用肥。由于固相中可將基肥和速效肥同時施入，快速溶解和緩溶解肥料的施用，淋水或施液肥時從固相所帶走的肥料為液相所聚積，沒有肥料流失。如若在水面進行的三相栽培，由于固相由浮體支離水面，又不需要淋水，其在固相里的緩釋肥料損失也小。因此，根據(jù)不同作物對肥料的需要，一次性施足肥，若沒有病蟲害，就可等著收成了。三是節(jié)約能源。與水培法相比，不需供水供肥降溫的特別設(shè)施，同時在作物根部下面的液相與氣相之間，有水汽揮發(fā)是吸熱過程，天氣愈熱水汽揮發(fā)量就愈大，吸熱量也愈大，溫度也相對的低于地表溫度，這種較低溫度從根部開始，又傳導(dǎo)到整株作物，有利于作物的生長。同時靠纖維的毛細管作用，源源不斷的將液相的液體輸入固相，供作物吸收，與滴灌、噴灌等相比，減少了設(shè)施費，電力費等。四是節(jié)約勞力。三相栽培基本上是一次性栽一次性收，規(guī)范化后以機械化作業(yè)，無需中耕松土除草施肥。
五是利于沙漠、高寒地、沙石地、陽臺、屋頂、室內(nèi)等地方栽培。當(dāng)今沙漠化傾向愈來愈嚴重，人類的生存、發(fā)展已受到其威協(xié)，戰(zhàn)勝沙漠化已成為世界性的口號。此種栽培方式由于自成系統(tǒng)，以最少的水份使沙漠出現(xiàn)綠州，這種綠州又有利于改善沙漠上空的氣候，同時為了改造沙漠的需要，這種三相栽培法若采用的是容器式栽培器，其底部造成上凹形，并在凹形面上噴一層最具吸水保水性的材料，以吸收從地底深層上升的水汽和因氣候變化而下降的冰雹化解的水汽，如便使沙漠地帶的空氣變得濕潤，這樣，從現(xiàn)有綠色地帶與沙漠化的交界處開始，或從有水的沙漠地開始，采取三相栽培方法，規(guī)?；霈F(xiàn)綠帶逐步將沙漠綠化應(yīng)當(dāng)不是夢，而可以是實實在在的舉動。而這種投入，當(dāng)年栽種當(dāng)年就獲得收獲，取得效益。綠化沙漠事業(yè)就可一大片一大片滾動進行。此種栽培方式，由于用的水肥量少，又不污染環(huán)境，所以在家居以及陽臺、樓頂和沙石、高寒地栽培，是可行的。家居栽培的栽培具做成透明的，更具觀賞性。在水面栽培甚至將現(xiàn)有部分土地深挖為池塘蓄水，養(yǎng)魚再在水面用三相栽培法栽種作物，也是現(xiàn)實的。
六是利用海水栽培，海水含鹽量多，滲透壓大；海水栽種不了淡水生長的菜，海水淡化需要很大的投入。當(dāng)今缺淡水的沙漠地帶國家，只有望海興嘆。本發(fā)明之所以能用海水栽培淡水菜主要是通過海水蒸發(fā)的水汽，通過固相與空氣界面的薄膜截住，保持固相物料濕潤，使作物的根能吸取生長所需要的水份。又通過氣相，使海水與植物的根隔離，減少海水對根的傷害。同時還可通過滲透膜，通過作物根部的巨大吸收能力，產(chǎn)生滲透壓，吸收海水中分離出的水分，與此同時，天降的雨水，便于在三相栽培具內(nèi)儲存，既可淡化海水，也可直接供給植物生長所需。
七是可以供應(yīng)作物含氧活性水或?qū)⒆魑锷L所需要的氣體灌輸給作物。毛細管吸提的液體經(jīng)過氣相，氣相中的氣體(含氧氣)可溶解于液體中，保證了作物生長所需氧氣、水份。另外，此種三相栽培方式，有個氣相可以藏氣。目前只有大棚栽培，在空氣中施放CO2使葉子進行吸收，其他露天栽培，施放氣體后很快就流走。此種三相栽培，還能用磁或微弱電流，予先對液相的水進行磁化，加大水的活性，促進作物生長。
八是有利于發(fā)展空間立體栽培經(jīng)營。這種三相栽培方式，由于不少作物一次施用水肥就夠了，因此如無蟲病害，就等著收獲了。所以，在每層三相栽培之上，只要陽光分布合理，適合作物需要，還可進行多層三相栽培。如若在離地面之上進行三相栽培，地面還可栽種適宜作物或保留原有植被，如若在水面上進行，水底下還可養(yǎng)殖魚蝦及其他適當(dāng)動物，種植場既是養(yǎng)魚場，也是蓄水庫。
九是有利于花農(nóng)栽花和環(huán)境的美化絳化，更有利于經(jīng)常出差，家里無人照料的植物愛好者。種植花草瓜果，蔬菜和家居辦公室觀賞作物。
十是有利于經(jīng)濟效益和社會效益的統(tǒng)一。三相栽培一次性投入比土栽、水土結(jié)合栽培要大，比無土工廠化栽培及滴灌、噴灌式投資要小。當(dāng)今白色污染愈來愈嚴重，將大量的廢塑料轉(zhuǎn)化為改變生態(tài)，為人類提供衣食來源的三相栽培器，是有重大意義的。同時，這種栽培首先用于人口密集、人均耕地少的地方；用于改造沙漠和有海水而缺淡水的地方，用于海島、沙石地帶、居室綠化工程等地方，既改造了環(huán)境，又創(chuàng)造了財富。從理論和實踐來看，其生長的莊稼所得的單位面積產(chǎn)量質(zhì)量比其他的高，由于所施的肥，特別是所施微量元素沒有流失，培育出來的果實更有利于人體健康。
綜上所述，三相栽培無疑是有美好的發(fā)展前景，它為人類的衣食來源和可持續(xù)發(fā)展種植業(yè)，開拓了更大的空間；為利用海水，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，改造荒漠、綠化美化環(huán)境，充分合理地利用陽光，提供了獨特有效的方式。發(fā)明者利用此法，已成功栽種出了蘭花、西紅柿、莧芽等作物。
權(quán)利要求
1.一種栽培作物的新方法，其技術(shù)特征是將作物栽入容器(
圖1-1)的固相(
圖1-4)里，固相下面是氣相(
圖1-5)、氣相下面是液相(
圖1-6)，并由具有吸收水份和毛細管輸液作用的物質(zhì)(
圖1-3)，將三相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的三相栽培，其特征是固相與氣相界限由有小孔(
圖1-8)的物料底托具(
圖1-2)固定。底托具既可以是帶孔板也可以是底部穿孔的容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的三相栽培，固相組成是土壤或土壤以外物質(zhì)如秸桿、砂石、人造吸水劑和它們的混合物，及作物生長需要的基肥和緩釋速效肥等物料構(gòu)成；液相是一般的水、營養(yǎng)液或經(jīng)磁化處理的水；氣相是與大氣相通的空氣，或是人為輸入的二氧化碳、氧氣、離子氧等混合氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的三相栽培，連接液相、氣相、固相的物質(zhì)是具有只水或毛細管作用的物質(zhì)，噴涂或裝貼在容器內(nèi)壁和固相物料底托具上或以薄片的形狀，復(fù)蓋在物料底托具上并經(jīng)過氣相伸入液相里。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的三相栽培，其特征是，液相是海水或鹽堿地咸水時，在固相物料底托具吸水層的表面再復(fù)蓋一層能阻隔鹽份但能讓水通過的滲透膜(分子篩)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的三相栽培，其特征是，在保持原有植被進行多層栽培時，利用支架將三相栽培器支離地面，按照作物所需光照強弱進行分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的三相栽培，其特征是液相是江、湖、海等水體(圖2-1)、(圖3-1)時，由浮體(圖2-4)將固相容器(圖2-2)托離水面，由吸水性或具毛細管輸液作用的物質(zhì)(圖2-6)、圖(3-4)與水體連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的三相栽培，其特征是在沙漠的栽培容器的底部上凹，涂上吸水保水性強的物質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的三相栽培，其特征是，在滲漏土質(zhì)或沙漠筑地溝進行時，加防滲漏物質(zhì)，灌入水為液相，在離液相一定高度放置固相物料底托具。
全文摘要
本發(fā)明是一種新的作物栽培方法,將作物栽種在固相里,固相下面是氣相,氣相下面是液相。作物生長所需水分和營養(yǎng)通過具有吸收和毛細管輸液作用的薄片(帶)從液相提升經(jīng)過氣相進入固相,供應(yīng)作物生長需要,此種栽培方法可長時間(30天以上)不用澆水,且不爛根。在固相底部的吸水物質(zhì)加上一層能截住鹽分、能讓水分子通過的分子篩(滲透膜)就可利用海水栽培。該栽培方法適用于沙漠、水面、海島、沙石滲漏地、空間立體等地域的作物栽培和花卉的栽培,開辟了廣闊的栽培空間,有巨大的市場前景。
文檔編號A01G31/00GK1200234SQ9810062
公開日1998年12月2日 申請日期1998年2月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月28日
發(fā)明者王貞良, 王哲 申請人:韓玉娥