植物生长系统技术方案

本发明专利技术提供了一种植物生长系统，其包括：一个或多个植物生长基质(1)；一个或多个检测器(7)，其设置为用于监测至少一个所述植物生长基质的营养物水平；至少一个灌溉设备(6)，其设置为用于向所述植物生长基质供给水；以及控制装置(9)，其与所述检测器以及至少一个所述灌溉设备相连。依据所监测到的营养物水平并通过控制装置来控制至少一个灌溉设备的水供给。以这种方式，能够精确地控制所述基质的水和营养物水平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及植物在人工基质中的生长。尤其是(但不限于)，本专利技术涉及植物在矿物棉基质中的生长。
技术介绍
已知的是，植物可在矿物棉生长基质中生长。这种生长基质通常以连贯的插塞(plug)、块体(block)、板或垫/毯的形式提供，并且一般包含粘结剂(通常为有机粘结剂)以提供产品结构的整体性。通常，植物生长过程分为两个阶段来管理:由“播种者(propagators) ”管理的第一阶段，在该阶段中，植物由种子开始生长；以及由“栽培者(grower)”管理的第二阶段，在该阶段中，维持植物的生长并进行收割。例如，在番茄种植的情况中，播种者可将每个番茄种子播种于厚度为25-30mm且半径为约20_30mm的圆柱状插塞中。在种子发芽之后，播种者将插塞置于立方块体中，以使根系和植株继续生长。然后培育位于块体中的各植株，直至可将其由播种者移至栽培者的阶段。尽管通常每个块体中仅放置单个植株，但是也可在每个块体中放置多个植株。在一些实例中，通过在生长的初期将茎劈开而将块体中的单个植株一分为二，从而得到了共用一个根系的两个植株。在另一实例中，可将多个植株嫁接在一起并在一个块体中生长。播种者使用单独的插塞和块体并非对所有植株而言都是必须的，但是在(例如)欧洲专利申请EP2111746中描述了该做法可提供数个优点。具体而言，插塞的小尺寸使得能够在初始阶段对植物进行更为规律的灌溉，而不会使基质饱和。在栽培者由播种者获得块体之后，栽培者将数个块体置于一个矿物棉板上，以形成植物生长系统。除了矿物棉板中位于上表面的开口(其用于接收种有植株的块体)以及设于下表面的排水孔以外，矿物棉板的其他部分通常被包在金属箔或其他隔水层内。在接下来的植株生长过程中，利用滴头(dripper)提供水和营养物，其中滴头将含有水和营养物的液体通过直接输送至块体或者输送至板中的方式到达系统。植株通过根部吸收块体和板中的水和营养物，并由此进行生长。未被植株吸收的水和营养物保存在基质体系中，或者通过排水孔被排出。希望在生长过程中尽可能有效地利用水和营养物。这是出于成本以及环保的原因。具体而言，营养物的获得价格高，而含有这种营养物的废水因为环境法规而难以处理。随着原料(尤其是磷酸盐等肥料)变得更为稀少，这些压力将会增加。人们期望改善植物生长条件，并由此通过该方式提高由植株获得的果实的产量和质量，这与避免这种浪费的期望是一致的。与常规的基于土壤的生长方法相比，使用矿物棉本身提供了这方面的极大益处，但在进一步改善这些特性方面存在持续的需求。具体而言，在植物生长过程中收获更多且消耗更少这两方面存在矛盾的期望。即，人们期望植物的产量更高，同时降低水和/或营养物的用量。在实际中，现有的生长方法和/或基质在这两方面的均有局限性。在此方面中，植物生长系统的重要品质包括其保水性、再饱和性、以及水/营养物分布。保水性反映了该系统可保持的水量，水的分布反映了水和营养物在板中所处的位置。再饱和性是指新添加溶液提高基质的水和营养物水平、而非替换现有溶液或溢出的趋势。影响保水性、水分布和再饱和性的具体考虑要素包括:重力作用，其趋向于将水向下引导并由此引向排水孔；以及毛细管作用，其能将水向上吸引。在实际中，板通常置于略微倾斜的斜面上，其排水孔位于底面的最下端，这有助于确保重力将水引向排水孔。除了重力作用和毛细管作用之外，还应当考虑介质的流动阻力，其具有防止水由滴头通过板直至排水孔的作用。总之，如果要优化根茎和植物生长，则需要确保在生长根茎的基质区域中实现最优条件。如人们所预料的，基质的非最优(sub-optimal)保水性会导致水不足或者水过剩。在水不足的情况中，这会造成水通过排水孔而损失，从而造成浪费。水分布也是重要的，这是因为板中的水需要达到植物根部。例如，当刚刚将植株置于板上时，根部会缓慢地伸入板的上部区域中。如果水不能到达根部，则会造成生长速度的损失，从而使产量受损。具体而言，为了确保位于板的上部区域中的植株根部充分地被水灌溉，则需要栽培者向板提供过量的水以维持根部周围存在充足的水，这造成更多的废液通过排水孔并造成额外的成本。一方面，水量过多还会造成真菌生长，或者另一方面造成氧损耗，这会损害植株。植物生长中的重要因素是营养物的保持和分布。尽管通常将营养物和水一同引入，但是它们并非一定通过相同的方式分布并保持于板中。营养物通常包括含有氮、磷、钾、钙、镁和类似元素的溶解盐。营养物溶解于水中，并且其移动通过板受到平流(advect1n)、分散和扩散等过程的影响。平流是营养物与水流一同通过板的运动，分散是当营养物通过板中的复合孔结构而发生的营养物的混合，扩散涉及颗粒在板中的无规运动，其统计学趋势会降低浓度梯度。与水本身一样，营养物达到植物根部是非常重要的。如果营养物分布不均，或者营养物由板处发生损失，那么板作为整体则需要过量的营养物以使植株获得所需营养物。这当然会造成营养物浪费。对于人工基质而言，影响植物生长的另一考虑因素是营养物的更新效率(S卩，更新营养物的灌溉效率)。这涉及到所引入的新鲜营养物溶液是否会将板内的已有营养物冲走。在一些情况中，可能会期望在生长过程中改变板内的营养物浓度。实现这一目的的能力取决于是否能够有效地取代整个板内的已有营养物、或者至少取代板内进行根茎生长的区域中的已有营养物。此外，在一些实例中，如果营养物未被取代，则营养物的累积会达到造成脱水的程度、或者至少达到对于植株生长不理想的程度。鉴于此，已经认识到在植物生长中，向植物提供的水和营养物的量起到了关键作用。通常是通过分析外界因素(例如光照时间或温度)并推断该系统的可能行为(蒸发方面的行为等)，从而做出水和营养物的量的选择。尽管可在(例如)温室中控制照射和温度等因素(通过使用遮阳幕(screen)来控制照射，并通过使用加热系统来控制温度)，但是这些系统的运行成本昂贵，人们期望通过节能最大化的方式来控制水和营养物的量。测量植物生长基质中的水和/或营养物的含量是已知的。例如，国际专利申请WO2010/031773描述了通过电容的测量从而确定矿物棉基质中的水含量的水含量测量装置。类似地，国际专利申请WO 03/005807描述了植物生长基质中的水的氧含量的测量方法。然而，尽管这些技术能够向栽培者提供有用的信息，但是这些技术本身无法确保改善板内的水、营养物和氧的含量和分布。对于改善植物生长过程中的植物灌溉存在持续的要求。现有技术无法适当地控制这些性质，因此常常会导致水和/或营养物的损失和/或过度供应。例如，专利文献US 2005/0240313和EP0300536分别描述了包括灌溉装置的灌溉系统，其中该灌溉装置适用于降低或提高水含量，从而可将水含量设定为固定水平。这种系统的一个不利之处在于:不能及时地适当控制EC水平，因而无法适当控制营养物水平。在已知装置中降低或提高水含量无法改变EC水平。仅仅当将营养物溶液加入到水中时才可能改变EC水平。专利文献WO 2004/109238描述了这样一种灌溉系统，该灌溉系统对进入该系统内的水和营养物水平进行测量，其中该测量并非直接在板上进行。在该系统的控制单元中显示该系统中的水量。由所测得的水量推断出EC水平。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种植物生长系统，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植物生长系统，包括：一个或多个植物生长基质；一个或多个检测器，其设置用于监测至少一个所述植物生长基质的营养物水平；至少一个灌溉设备，其设置用于向所述植物生长基质供给水；以及控制装置，其与所述检测器以及至少一个所述灌溉设备相连，其中依据所监测的所述营养物水平并通过所述控制装置而对至少一个所述灌溉设备的水供给加以控制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·雅克·路易斯·胡贝特·布旺，埃尔克·吉亚尔特·亨佩纽斯，雅各布·弗兰克·德格鲁特，
申请(专利权)人：罗克伍尔国际公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK