一種設(shè)施植物led光溫協(xié)同栽培裝置及栽培方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于設(shè)施農(nóng)業(yè)植物無(wú)土栽培技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種循環(huán)利用LED補(bǔ)光燈運(yùn)行所提供的熱量，用于設(shè)施植物基質(zhì)栽培根區(qū)加溫的簡(jiǎn)易的的光溫協(xié)同設(shè)施植物栽培裝置及栽培方法。
【背景技術(shù)】
[0002 ]設(shè)施植物(蔬菜、花卉等)生產(chǎn)是在日光溫室、塑料大棚、連棟溫室等設(shè)施內(nèi)進(jìn)行冬春季反季節(jié)蔬菜生產(chǎn)的方式，是滿足我國(guó)城鄉(xiāng)居民“菜籃子”安全和反季節(jié)植物產(chǎn)品有效供給不可或缺的技術(shù)手段。以設(shè)施蔬菜為例，我國(guó)設(shè)施蔬菜栽培面積已近400萬(wàn)公頃，其中多采用土壤栽培為主要方式，在日光溫室、塑料大棚中進(jìn)行，而無(wú)土栽培僅占極少比例。與露地栽培相比，設(shè)施土壤處于相對(duì)封閉的空間內(nèi)，受高溫濕度和蒸發(fā)量、高肥水投入、高復(fù)種指數(shù)等環(huán)境條件和農(nóng)藝活動(dòng)的影響，設(shè)施土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)演變劇烈，途徑復(fù)雜多樣，常導(dǎo)致土壤次生鹽漬化、養(yǎng)分失調(diào)、有害元素積累、微生物群落區(qū)系惡化等土壤質(zhì)量問(wèn)題。當(dāng)前，因土壤質(zhì)量惡化導(dǎo)致的設(shè)施園藝生產(chǎn)問(wèn)題十分嚴(yán)重，連作障礙、病蟲(chóng)害頻發(fā)、水肥資源利用率低、生態(tài)環(huán)境惡化、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)差等問(wèn)題已經(jīng)成了制約設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的“瓶頸”。更為嚴(yán)重的是，因土壤環(huán)境不可調(diào)控，設(shè)施蔬菜土壤栽培產(chǎn)量低、品質(zhì)差，日益不能滿足人們對(duì)高品質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的要求。
[0003]設(shè)施無(wú)土栽培技術(shù)的采納是解決上述土壤栽培問(wèn)題的有效方法，但傳統(tǒng)無(wú)土栽培技術(shù)只能在溫度控制能力較好的溫室內(nèi)使用，加之初裝成本高，在我國(guó)的推廣面積很小。傳統(tǒng)的設(shè)施無(wú)土栽培包括基質(zhì)栽培和營(yíng)養(yǎng)液栽培兩類，其中基質(zhì)栽培更適合在日光溫室、塑料大棚中使用。采用基質(zhì)代替土壤，蔬菜根系被限制在人造環(huán)境中，避免水肥的環(huán)境釋放和污染；同時(shí)，基質(zhì)重量輕、用量少，可消毒反復(fù)利用，避免了連作障礙、鹽漬化等生產(chǎn)問(wèn)題的發(fā)生。但是，由于無(wú)土栽培系統(tǒng)本身的蓄熱保溫能力差，也無(wú)節(jié)能型加溫方法，只適宜在溫度調(diào)控水平較好的溫室中應(yīng)用，對(duì)環(huán)境調(diào)控水平不高的溫室(如日光溫室)難以采用，無(wú)法抵御我國(guó)北方冬春季節(jié)頻繁發(fā)生的低溫危害，從根本上阻礙了無(wú)土栽培在我國(guó)的商業(yè)化應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。因此，研發(fā)節(jié)能型植物根區(qū)加溫方法及技術(shù)裝備，維持根區(qū)適宜溫度，抵御低溫逆境實(shí)現(xiàn)設(shè)施植物基質(zhì)栽培高產(chǎn)的前提。同時(shí)，因雨雪霧霾等惡劣天氣造成的弱光寡照逆境或連陰天頻繁發(fā)生，嚴(yán)重制約了設(shè)施植物生長(zhǎng)發(fā)育，LED補(bǔ)光成為設(shè)施植物栽培必需考慮的栽培環(huán)控技術(shù)裝備。
[0004]當(dāng)前，低溫、弱光寡照脅迫已經(jīng)成為限制設(shè)施植物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)因素，亟待開(kāi)發(fā)適合我國(guó)日光溫室和塑料大棚應(yīng)用，具有根區(qū)加溫能力的設(shè)施植物基質(zhì)栽培技術(shù)方法及其裝備，既能克服土壤栽培的固有問(wèn)題，又能解決設(shè)施植物基質(zhì)栽培對(duì)環(huán)境溫度要求高的實(shí)際技術(shù)問(wèn)題，從根本上提高我國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)量，減少資源浪費(fèi)與環(huán)境危害等問(wèn)題。當(dāng)前，缺乏節(jié)能型設(shè)施植物光溫協(xié)同栽培方法及調(diào)控裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種設(shè)施植物L(fēng)ED光溫協(xié)同栽培裝置及栽培方法，能夠在LED補(bǔ)光的同時(shí)充分利用LED補(bǔ)光裝置運(yùn)行的熱量對(duì)設(shè)施植物根區(qū)進(jìn)行加溫，實(shí)現(xiàn)光溫協(xié)同作用，切實(shí)提高植物的光合作用。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種設(shè)施植物L(fēng)ED光溫協(xié)同栽培裝置，包括LED補(bǔ)光裝置、傳輸管路和位于栽培植物根區(qū)的散熱管路;所述LED補(bǔ)光裝置包括一散熱部件，所述傳輸管路的一端連接所述散熱部件，另一端延伸至栽培植物的根區(qū)并連接所述散熱管路;所述傳輸管路內(nèi)設(shè)有傳熱介質(zhì)，所述傳熱介質(zhì)吸收所述LED補(bǔ)光裝置產(chǎn)生的熱量并傳導(dǎo)至栽培植物根區(qū)的所述散熱管路，對(duì)栽培植物根區(qū)進(jìn)行加溫。
[0008]進(jìn)一步地，所述傳熱介質(zhì)為水。
[0009]進(jìn)一步地，所述散熱部件為鋁基板，所述鋁基板上設(shè)置LED燈珠;所述鋁基板背面安裝有集熱殼體，用于收集從鋁基板背面?zhèn)鲗?dǎo)來(lái)的LED燈珠產(chǎn)生的熱量，熱量經(jīng)所述傳輸管路傳導(dǎo)到栽培植物根區(qū)的散熱管路。
[0010]進(jìn)一步地，所述散熱管路為單管、多管或者為網(wǎng)狀管路。
[0011 ]進(jìn)一步地，所述栽培植物置于栽培容器(或栽培槽、基質(zhì)壟等)內(nèi)，所述栽培容器內(nèi)部裝有栽培基質(zhì)，所述散熱管路包埋在栽培基質(zhì)中，向栽培基質(zhì)擴(kuò)散熱量;所述栽培容器單獨(dú)放置或者埋置在栽培壟中。
[0012]進(jìn)一步地，還包括一栗，用于為所述傳熱介質(zhì)提供動(dòng)力，使其在所述傳輸管路內(nèi)流動(dòng);所述LED補(bǔ)光裝置與栗同時(shí)啟動(dòng)運(yùn)行;所述傳輸管路為循環(huán)管路，所述傳熱介質(zhì)利用栗產(chǎn)生的動(dòng)力將LED補(bǔ)光裝置產(chǎn)生的熱量傳輸至栽培植物根區(qū)進(jìn)行散熱，然后又返回至LED補(bǔ)光裝置處進(jìn)行吸熱，如此循環(huán)往復(fù)使用。
[0013]進(jìn)一步地，所述LED補(bǔ)光裝置為多個(gè)，連接每個(gè)LED補(bǔ)光裝置的傳輸管路均為循環(huán)管路，各循環(huán)管路連接至栽培植物根區(qū)的同一散熱管路。這樣可以提高傳熱效率，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。
[0014]—種采用上述裝置的設(shè)施植物L(fēng)ED光溫協(xié)同栽培方法，通過(guò)LED補(bǔ)光裝置為栽培植物進(jìn)行補(bǔ)光，通過(guò)傳輸管路內(nèi)的傳熱介質(zhì)吸收LED補(bǔ)光裝置產(chǎn)生的熱量，并經(jīng)由傳輸管路將熱量傳輸至栽培植物根區(qū)的散熱管路，對(duì)植物根區(qū)進(jìn)行加溫，實(shí)現(xiàn)光溫協(xié)同栽培。
[0015]本發(fā)明提供了一種采用水等媒介采集LED補(bǔ)光裝置運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量，并輸送到溫室作物根區(qū)加溫的裝置和方法，使得補(bǔ)光同時(shí)充分利用LED燈的熱量，既能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)溫室作物根區(qū)進(jìn)行加溫，又能夠降低LED燈體溫度，減少LED燈散熱器件，減少LED燈體積，減少光衰，延長(zhǎng)LED燈壽命，提高補(bǔ)光效率，有效地實(shí)現(xiàn)了光溫協(xié)同作用。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是實(shí)施例中LED補(bǔ)光燈的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是實(shí)施例中傳熱介質(zhì)吸收LED燈產(chǎn)生的熱量并傳導(dǎo)至栽培植物根區(qū)進(jìn)行加溫的示意圖。
[0018]圖3是實(shí)施例中傳熱介質(zhì)循環(huán)使用的示意圖。
[0019]圖4是實(shí)施例中栽培基質(zhì)和栽培壟的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面通過(guò)具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]加溫和補(bǔ)光是溫室應(yīng)對(duì)冬春季低溫弱光的重要措施，但在我國(guó)北方日光溫室中，加溫與補(bǔ)光通常缺失，而且補(bǔ)光與加溫常常脫節(jié)，難以起到有效的光溫協(xié)同作用。通常溫室弱光脅迫常伴隨低溫危害，相互伴生，加劇了危害。目前，缺乏協(xié)同解決的節(jié)能方法。
[0022]LED補(bǔ)光燈是目前進(jìn)行補(bǔ)光的主要應(yīng)用方向，其節(jié)能高效，采用近距離照射，但仍有很大比例的電能轉(zhuǎn)化為熱能損失掉，而且LED燈溫度控制對(duì)燈的壽命和效率關(guān)系重大，必需保持燈具自身的較低溫度范圍。因此，溫室補(bǔ)光燈設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于如何增加散熱面積，但增加散熱面積同時(shí)帶來(lái)燈具重量的增加和體積的增加，對(duì)溫室光有遮擋作用，懸掛不方便。目前條形LED燈是補(bǔ)光燈的主流，采用風(fēng)扇等主動(dòng)散熱方式成本高，覆蓋面積小，效率低，無(wú)法滿足溫室LED補(bǔ)光燈的需求。
[0023]本發(fā)明提供一種采用水等媒介采集LED補(bǔ)光裝置(LED燈)運(yùn)行熱量并輸送到溫室作物根區(qū)加溫的裝置和方法，使得補(bǔ)光同時(shí)充分