滕學政

【摘要】：目前，家庭陽臺和辦公場所經?？梢姛o土栽培的蔬菜、瓜果等植物，室內的無土栽培植物不但可調節(jié)室內空氣濕度，給人美觀享受，而且可以提供綠色蔬菜。但現(xiàn)有的無土栽培裝置多為固定式，由此導致植物光照不均，從而影響植物的生長，為了使光照較為均勻，就需要人工進行不斷調整植物的光照角度，因此費時費力。而且現(xiàn)有的無土栽培裝置大多為PVC管道式，放置陽臺還可以，放置在客廳或辦公室內很不美觀。

家庭客廳和辦公室現(xiàn)多擺放花卉，在目前蔬菜安全日益嚴重的情況下，如果充分利用客廳、辦公室空間，運用蔬菜無土栽培技術，自己種植放心的綠色蔬菜，且能達到美化環(huán)境的目的不失是一種一舉多得的措施。對此，本研究針對現(xiàn)有家庭無土栽培裝置難登大雅之堂的弊端，設計了一種能使栽培植物光照均勻的適合客廳、辦公室使用的旋轉式景觀蔬菜無土栽培裝置。該裝置采用電機帶動蔬菜架旋轉，使蔬菜光照均勻。蔬菜架采用活動組合方式，可搭配出不同景觀造型，根據(jù)景觀造型，種植不同蔬菜，營造不一樣的美觀環(huán)境。該裝置的澆灌系統(tǒng)采用營養(yǎng)液滴灌方式或管道循環(huán)方式，即可保證蔬菜生長的養(yǎng)分需求，又干凈、衛(wèi)生、無異味。該裝置重點解決了蔬菜無土栽培裝置旋轉的同時營養(yǎng)液澆灌系統(tǒng)能正常運行的難題。

該裝置的創(chuàng)新點體現(xiàn)于：1.實現(xiàn)了蔬菜無土栽培裝置的連續(xù)慢速旋轉，使種植的蔬菜、瓜果光照均勻。2.裝置的蔬菜架可搭配不同造型，如寶塔型、樹型等，起到美化環(huán)境作用。3.營養(yǎng)液澆灌系統(tǒng)不受裝置旋轉影響，實現(xiàn)正常連貫澆灌。

本研究綜合運用了電機傳動、機械傳動、營養(yǎng)液無土栽培、景觀造型等技術，實現(xiàn)了家庭客廳和辦公場所也能利用蔬菜無土栽培裝置種植綠色蔬菜，在吃到放心蔬菜的同時，還調節(jié)了室內空氣濕度，美化了居家和辦公環(huán)境。

【關鍵詞】：無土栽培，旋轉，景觀，客廳，辦公室

【引言】：無土栽培技術是為解決大棚蔬菜種植病害越來越嚴重，大棚土壤連作有障礙，而研究出的利用營養(yǎng)液灌溉栽培槽定值等進行綠色無公害蔬菜生產的技術。無土栽培可人工創(chuàng)造良好的根際環(huán)境以取代土壤環(huán)境，充分滿足作物對礦質營養(yǎng)、水分、氣體等環(huán)境條件的需要，栽培用的基本材料又可以循環(huán)利用，因此具有省水、省肥、省工、高產優(yōu)質等特點。

近幾年隨著無土栽培技術的日漸成熟，蔬菜無土栽培裝置也進入了家庭陽臺。陽臺種菜是一種環(huán)保、自然的生活理念，是靠自家的陽臺菜園自種自吃。陽臺菜園在臺灣、香港、新加坡、日本等國家和地區(qū)已經非常普遍，國內陽臺菜園經濟也發(fā)展迅速。

陽臺蔬菜無土栽培受陽臺環(huán)境限制，主要是陽臺朝向和陽臺封閉情況。朝向決定著陽臺的光照條件，而陽臺封閉情況則決定了陽臺的溫度條件。全封閉陽臺冬季溫度也較高，所受溫度限制較小，可選擇的蔬菜范圍較廣，基本上一年四季都可以栽種蔬菜。半封閉或未封閉陽臺冬季溫度較低，一般不宜在冬季栽種蔬菜，夏天太陽直射導致溫度過高，也要注意遮光保護蔬菜，陽臺的朝向，在溫度允許的條件下，一般要根據(jù)陽臺朝向選擇蔬菜。

現(xiàn)有陽臺蔬菜無土栽培裝置一般都是用PVC管道串聯(lián)組裝而成（如圖1），這種裝置簡易但不美觀，且如果雙排種植則光照不均勻。

相比陽臺，客廳和辦公室的環(huán)境要優(yōu)越的多，溫度方面冬季有供暖，夏季有空調，光照方面白天有陽光，夜晚有燈光。但客廳和辦公室美觀度要求較高，一般的無土栽培裝置不適合。

因此，如何設計一款既能美化客廳、辦公室環(huán)境，又能調節(jié)客廳、辦公室濕度，還能提供綠色無公害蔬菜的裝置，是這次研究的主要目的。

1.研究工具和步驟

考慮到客廳、辦公室環(huán)境美化要求，本次研究的裝置首先要美觀，見于客廳、辦公室白天光照方向，本次研究的裝置要達到光照均勻的實用目的。

1.1模型制作工具

包括鍍鋅管和管件、鐵板、花盆、PE管、同步帶輪、同步皮帶、低速電機、供液泵、軸承。

1.2研究步驟

⑴設計蔬菜無土栽培裝置造型，解決客廳、辦公室美觀問題。

⑵研究裝置旋轉解決方案，目的是讓蔬菜光照均勻。

⑶研究蔬菜架旋轉與營養(yǎng)液輸送裝置固定的連接問題，解決蔬菜架旋轉的同時保證營養(yǎng)液的穩(wěn)定輸送、循環(huán)及回收儲存問題，滿足無土栽培要求。

2.基本概念

2.1無土栽培

無土栽培是指不用天然土壤而用基質或僅育苗時用基質，在定植以后用營養(yǎng)液進行灌溉的栽培方法。由于無土栽培可人工創(chuàng)造良好的根際環(huán)境以取代土壤環(huán)境，有效防止土壤連作病毒害及土壤鹽分積累造成的生理障礙，充分滿足作物對礦質營養(yǎng)、水分、氣體等環(huán)境條件的需要，栽培用的基本材料又可循環(huán)利用，因此具有省水，省肥、省工、高產優(yōu)質等特點。無土栽培中營養(yǎng)液成分易于控制，而且可以隨時調節(jié)，在沒有土壤但光照、溫度適宜的客廳、辦公室都可使用。

3. 旋轉式景觀蔬菜無土栽培裝置的構造與原理。

3.1核心要素

旋轉式景觀蔬菜無土栽培裝置（如圖2）。包括營養(yǎng)液箱（1），營養(yǎng)液箱（1）的頂壁上轉動連接有由驅動機構驅動的立柱（2），立柱（2）的頂端連接有營養(yǎng)液盤（3），立柱（2）上連接有間隔設置的多層托架（4），所述托架（4）上設置有用于植物生長的栽培機構，立柱（2）內具有轉軸向的貫通腔（10），貫通腔（10）與營養(yǎng)液箱（11）連通，立柱（2）的下端部和營養(yǎng)液箱（1）上連接有旋轉接頭（11），旋轉接頭（11）一端通過設在貫通腔（10）內的供液管（12）與營養(yǎng)液盤（3）連通，另一端通過輸液管（13）與營養(yǎng)液箱（1）內的供液泵（5）連通，下層托架（4）上的栽培機構與相鄰的上層托架（4）上的栽培機構相連通，最頂層托架（4）上的栽培機構與營養(yǎng)液盤（3）連通，最底層托架（4）上的栽培機構與貫通腔（10）連通。該裝置結構簡單，能帶來栽培蔬菜光照均勻的有益效果，且能滿足無土栽培營養(yǎng)液的輸送、澆灌、循環(huán)回收等條件。

3.2.工作原理

旋轉式景觀蔬菜無土栽培裝置（如圖2）工作原理如下：

⑴造型設計可用鍍鋅管及管件，根據(jù)美觀需求組合，種植不同蔬菜時，根據(jù)蔬菜的特點組合不同造型的多層托架（4）。如寶塔型、樹型等。

⑵電機（9）通過傳動同步帶輪及同步帶，帶動立柱（2）旋轉，從而實現(xiàn)連接在立柱（2）上的所有托架（4），同時旋轉，這樣托架（4）上的栽培蔬菜就實現(xiàn)了旋轉，蔬菜的光照就均勻了。

⑶營養(yǎng)液儲存在營養(yǎng)液箱（1）內，通過供液泵（5）輸送到輸液管（13）內，再到達營養(yǎng)液盤（3）內，從營養(yǎng)液盤（3）通過連通管道（15）到達下一層托架（4）上的栽培機構，托架（4）上的栽培機構通過托架（4）和連通管道（15）逐層連接，最底層托架（4）上的栽培機構與貫通腔（10）連通，營養(yǎng)液最后通過貫通腔（10）回流到營養(yǎng)液箱（1）內，這樣就解決了蔬菜架旋轉時，營養(yǎng)液可穩(wěn)定的輸送、循環(huán)、回收。

4.具體實施方式

4.1第一種結構形式的旋轉式景觀無土栽培裝置如圖3和圖4所示，包括營養(yǎng)液箱（1），所述營養(yǎng)液箱（1）的頂壁上設有軸承座（14），軸承座（14）內通過軸承轉動連接有由驅動機構驅動的立柱（2），所述立柱（2）內具有軸向的貫通腔（10），貫通腔（10）與營養(yǎng)液箱（1）連通。立柱（2）的頂端連接有營養(yǎng)液盤（3），所述立柱（2）的下端部和營養(yǎng)液箱（1）上連接有旋轉接頭（11），旋轉接頭（11）一端通過設在貫通腔（10）內的供液管（12）與營養(yǎng)液盤（3）連通、另一端通過輸液管（13）與營養(yǎng)液箱（1）內的供液泵（5）連通。立柱（2）上連接有間隔設置的多層托架（4），所述托架（4）的外輪廓呈環(huán)形，多層托架（4）中，下層托架（4）的徑向尺寸大于與該層托架（4）相鄰的上層托架（4）的徑向尺寸，最頂層托架（4）的徑向尺寸大于營養(yǎng)液盤（3）的徑向尺寸。所述托架（4）上設置有用于植物生長的栽培機構，栽培機構為固定式栽培機構，所述固定式栽培機構包括設置在所述托架（4）內的空腔（6）和設在托架（4）頂面上并與所述空腔（6）連通的栽培孔（7），栽培孔（7）用于植物的栽培。下層托架（4）上的栽培機構通過回液管（15）與相鄰的上層托架（4）上的栽培機構連通即相鄰的托架（4）上的空腔（6）相互連通，最頂層托架（4）上的在栽培機構通過回液管（15）與營養(yǎng)液盤（3）連通即最頂層托架（4）上的空腔（6）通過回液管（15）與營養(yǎng)液盤（3）連通，最底層托架（4）上的栽培機構通過回液管（15）與貫通腔（10）連通即最底層托架（4）上的空腔（6）通過回液管（15）與貫通腔（10）連通。驅動機構包括裝在營養(yǎng)液箱（1）箱壁上的電機（9）以及將立柱（2）與電機（9）動力連接的傳動鏈。所述傳動鏈可采用由皮帶輪和皮帶組成的皮帶傳動鏈，也可采用由鏈輪和鏈條組成的鏈條傳動鏈，還可采用由相互嚙合的一對齒輪構成的齒輪傳動鏈。圖中示出的為皮帶傳動鏈。

4.2第二種結構形式的旋轉式景觀無土栽培裝置如圖5所示，其與圖3所示的基本相同，相同之處參照上述對第一種結構形式的描述，其不同之處在于栽培機構的不同，第二種結構形式的旋轉式景觀無土栽培裝置采用的栽培機構為可移式栽培機構，所述可移式栽培機構為放置在托架（4）上的栽培盆（8），下層托架（4）上的栽培盆（8）通過回液管（15）與相鄰的上層托架（4）上的栽培盆（8）連通即相鄰的托架（4）上的栽培盆（8）相互連通，最頂層托架（4）上的栽培盆（8）通過回液管（15）與營養(yǎng)液盤（3）連通，最底層托架（4）上的栽培盆（8）通過回液管（15）與貫通腔（10）連通。

4.3第三種結構形式的旋轉式景觀無土栽培裝置如圖6所示。其與圖3所示的基本相同，相同之處參照上述對第一種結構形式的描述，其不同之處在于栽培機構的不同，第三種結構形式的旋轉式景觀無土栽培裝置采用的栽培機構為上述的固定式栽培機構和可移式栽培機構，圖中示出了四層托架（4），按自上而下的順序，最頂層即第一層托架（4）上設置可移式栽培機構，第二層托架（4）上設置固定式栽培機構，第三層托架（4）上設置可移式栽栽培機構，最底層即第四層托架（4）上設置固定式栽培機構，第一層托架（4）上設置可移式栽培機構通過回液管（15）與第二層托架（4）上設置固定式栽培機構連通，第二層托架上設置固定式栽培機構通過回液管（15）與第三層托架（4）上設置可移式栽培機構連通，第三層托架（4）上設置可移式栽培機構通過回液管（15）與第四層托架（4）上設置固定式栽培機構連通。第四層托架（4）上設置固定式栽培機構還通過回液管（15）與貫通腔（10）連通，第一層托架（4）上設置可移式栽培機構通過回液管（15）與營養(yǎng)液盤（3）連通。