一种水培牧草系统集成及水培牧草系统控制装置和应用

摘要

本发明公开一种水培牧草系统集成及水培牧草系统控制装置和应用，包括工作柜、喷水机构、育苗机构、加热机构、施肥机构、氮气生成机构、自动控制机构和水箱，工作柜的左侧柜体内设若干隔板，若干隔板自上而下依次平行设置多层育苗机构，第一层育苗机构上方水平横向设置喷水机构，最底层育苗机构的底部设有加热机构，工作柜右侧柜体内部分别设置有施肥机构和氮气生成机构，本发明通过采用营养液洒于牧草种子上，经合适温度、湿度控制下快速生长，收获的牧草可连根食用，水培牧草处于室内独立可控环境，不受外部气候条件影响，易操作，低能耗，产草速度快，对保护草原生态环境具有重要意义。

说明书

技术领域

本发明涉及农业设备技术领域，更具体的，本发明涉及一种适用于室内利用水无土栽培牧草的系统控制装置及其应用的技术领域。

背景技术

随着城市现代化的发展，人类对牛羊肉的需求日益剧增，牧草资源紧缺与经济发展不相适应的矛盾日益突出，牧草短缺已严重地影响我国畜牧业发展。长期以来，国内畜牧业养殖的饲草供给主要靠草原和农区种植实现，饲草争地、农业用水紧张、草原生态环境恶化等矛盾日益加剧，仅依靠土地生产饲草远远不够养殖业的需求，如何能够在在短时间内获得大量牧草而不影响环境，是目前畜牧业普遍研究的方向。

目前，现有技术中未记载有关水培牧草的系统设备及其应用，因此，本发明在现有水培装置的基础上进行升级改造，从而创造性的提供一种适于室内大规模种植牧草的系统装置及其应用。

发明内容

针对现有技术尚未披露有关水培牧草系统的技术现状，本发明提供了一种水培牧草系统集成及水培牧草系统控制装置和应用，与现有技术相比，本发明提供的水培牧草系统集成及水培牧草系统装置能够进行规模化生产，并且产出率高、清洁无污染，该系统处于完全独立可控环境，不受外部气候条件影响，易操作，低能耗，产草速度快，具有广泛的实用性。

本发明解决其技术问题是采用如下技术方案实现的：本发明通过提供一种水培牧草系统集成，建立了一套水培牧草系统理论应用无土栽培领域，直接用清水或者营养液洒于牧草种子上，使种子在合理的温度、湿度控制下快速生长，收获的牧草可连根食用，营养成分丰富，富含高能蛋白质、维生素和钙质，该生产系统处于完全独立可控环境，不受外部气候条件影响，易操作，低能耗，产草速度快，可有效克服自然条件的缺陷，并通过利用水培牧草系统集成创造性的提供一套水培牧草系统控制装置，通过应用，牧草产出率高、易操作、低能耗、使用安全、维护简单、绿色环保的系统集成设备，该系统装置不受外部气候条件影响，易操作，低能耗，产草速度快，对于农业设备技术领域具有广泛的实用性和应用推广价值。

本发明提供一种水培牧草系统集成，具体包括如下技术步骤：

（1）选择草种：选择当年生、完全成熟的新鲜种子，种子颗粒饱满、色泽鲜艳、不受机械损伤及病虫危害，贮运在低温、干燥的环境中，适宜温度为-6℃至-4℃，相对湿度小于60%。

（2）育种前“催芽”处理：促进种子发芽，采用“启动处理”和“浸种处理”，启动处理的方法是：经过预选后的草种，在送进预芽容器之前，先倒入60℃的热水中，浸泡1-2分钟，然后用冷水淘洗1-2次，目的是为了调整与草种发芽时有关的氧化酶系的活性，给休眠的种子予以温度刺激，有助于草种发芽整齐一致；浸种处理的方法是：按照每1千克种子需1千克水，种子浸种的最适合水温是20-23℃，冬天浸种用温水浸泡，夏天可用冷水直接浸种，浸种时间为8-12小时。

（3）水培育芽：将采用的育苗机构经消毒处理后，平铺1cm厚的砂砾或用10-20目纱布的陶粒，然后将浸种后的种子均匀平铺在砂砾或陶粒上，每平米种子用量200克。

（4）育芽温度:种子发芽的最低温度为5℃至15℃，最适宜温度为20℃至27℃，最高温度28-30℃，不易超过35℃，育芽过程中调节温度采用浇水的方法，如夏季气温过高，应用冷水普遍浇淋，冬季气温较低，应用温水浇淋。

（5）喷水、施肥：采用自动控制系统定时、定量对培育的牧草种芽进行喷水施肥，育苗盘内的牧草种芽普遍淋透、施肥。

（6）水培牧草采收:当牧草生长发育至胚茎充分伸长，即为最佳采摘时期，牧草苗生长至20-25cm，茎粗1.5-2.2mm，根系长5-10cm，真叶呈鲜绿色时采收。

上述发明中提供的水培牧草系统适合选用禾本科牧草，如大麦、苏丹草、黑麦草、无芒雀麦、野麦草等禾本科牧草。

本发明提供的水培牧草系统理论不采用土壤种植的无土栽培技术，其原理是直接用清水或者营养液洒于牧草种子上，使种子在合理的温度、湿度控制下快速生长，收获的牧草可连根食用，营养成分丰富，富含高能蛋白质、维生素和钙质，该生产系统处于完全独立可控环境，不受外部气候条件影响，易操作，低能耗，产草速度快，可有效克服自然条件的缺陷，不依靠土地即可满足养殖业对于牧草的需求，对改变传统畜牧业生产方式，实现畜牧业养殖技术创新，保护草原生态环境具有重要意义。

同时，本发明提供适合上述水培牧草系统集成的水培牧草系统控制装置，包括工作柜、喷水机构、育苗机构、加热机构、施肥机构、氮气生成机构、自动控制机构和水箱，工作柜的柜体由两部分构成，工作柜的一部分柜体内设若干隔板，将柜体分为多个相互独立的空间，若干隔板自上而下依次平行设置多层育苗机构，第一层育苗机构上方水平横向设置喷水机构，最底层育苗机构的底部设有加热机构，工作柜另一部分柜体内部分别设置有施肥机构和氮气生成机构，自动控制机构位于氮气生成机构下方，水箱位于施肥机构下方，工作柜底部设有排水槽、外部连接排水管。

本发明中，育苗机构为长方形箱体结构，箱体底部为波浪瓦楞底板，其凹面与凸面均排列有导水孔，瓦楞凸面设两排圆形小孔，凹面设一排椭圆形大孔。

本发明中，育苗机构所处的空间外部设置有柜门，柜门上排列安装有脉冲光源。

本发明中，喷水机构包括分水器、进水管和喷水管，喷水管底部设有若干等间距的喷头。

本发明中，施肥机构包括混合罐、配肥罐和支座，混合罐安装在支座上，混合罐顶部连接出水管、中间设有滤芯，混合罐底部设置进水管，进水管一端设有进水阀门；配肥罐位于混合罐一侧，配肥罐底部设置进肥管，通过进肥管与混合罐底部一侧连接，进肥管上设有进肥阀门，出水管与喷水机构的进水管连接。

本发明中，氮气生成机构包括底座和氮气罐，氮气罐安装在底座上，氮气罐顶部设有出气管，出气管一端连接到分流器，由其分为两个输气管，两个输气管分别连接到两个育苗机构上方的出气口。

本发明中，水箱顶部设有水泵和加水口，水泵通过出水管与施肥机构的进水管连接。

本发明中，工作柜柜体内左侧空间的隔板上纵向间隔设置多层支架，用于分层安放育苗机构。

本发明中，工作柜柜体外部设有保温层，工作柜整体为钣金结构。

本发明中，育苗机构优先采用长80cm、宽60cm、高10cm的长方形箱体结构。

本发明中，工作柜的空间高度为2.0-2.2m。

本发明提供上述水培牧草系统控制装置在水培牧草中的应用。

在适用本发明提供的一种水培牧草系统控制装置时，先打开进水阀门，设备的自动控制机构通过控制水泵运行，将水箱内的水泵出，通过出水管输送到施肥机构的混合罐；打开进肥阀门，配肥罐内的肥料通过进肥管输送到混合罐内与水混合；经过滤芯过滤后，通过出水管输送到喷水管的进水管，后经分水器输送到两条喷水管，通过喷水管上分布的多个喷头向下方育苗机构喷淋；由于每层育苗机构底部瓦楞底板上均排列有导水孔，因此水肥可逐层滴落，最终多余的水肥落入工作柜底部的排水槽内，经排水管排出。

在适用本发明提供的一种水培牧草系统控制装置时，自动控制机构通过控制氮气罐上电磁阀，控制氮气罐将气体通过出气管输送到到分流器，由其分流入两个输气管，最终通过出气口向工作柜育苗机构所处的空间送气。自动控制机构通过控制工作柜底部的加热机构调节育苗机构所处的空间的温度；自动控制机构通过控制柜门上的脉冲光源为育苗机构所处的空间提供脉冲光源。

本发明达到的有益效果：

（1）本发明提供的水培牧草系统集成能够进行规模化生产，可在室内培育大麦、苏丹草、黑麦草、无芒雀麦、野麦草等荐禾本科牧草，并且产出率高、清洁无污染，该系统处于室内完全独立可控环境，不受外部气候条件影响，易操作，低能耗，产草速度快，对于农业设备技术领域有广泛的实用性。

（2）本发明提供的一种水培牧草系统控制装置是一种牧草产出率高、易操作、低能耗、使用安全、维护简单、绿色环保的系统集成设备。

附图说明

图1显示为本发明采用的水培牧草系统控制装置的主视结构示意图。

图2显示为本发明采用的水培牧草系统控制装置内部结构示意图一。

图3显示为本发明采用的水培牧草系统控制装置立体结构示意图二。

图4显示为本发明采用的水培牧草系统控制装置中育苗机构的结构示意图。

图5显示为本发明采用的水培牧草系统控制装置中施肥机构的结构示意图。

图6显示为本发明采用的水培牧草系统控制装置中喷水机构的结构示意图。

图1-6中：1-工作柜，2-育苗机构，3-施肥机构，4-喷水管，5-水箱，6-氮气罐，7-自动控制机构，8-柜门，11-支架，12-排水槽，13-加热机构，14-排水管，21-瓦楞底板，22-导水孔，31-混合罐，32-支座，33-进水管，34-进水阀门，35-滤芯，36-出水管，37-配肥罐，38-进肥阀门，39-进肥管，41-分水器，42-进水管，43-喷水管，44-喷头，51-水泵，52-出水管，53-加水口，61-底座，62-出气管，63-分流器，64-出气口，81-脉冲光源。

具体实施例

下面结合附图1至6和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，但本发明装置不限于下述实施例。

在本发明中，为了便于描述，水培牧草系统控制装置及其应用中各部件的相对位置关系的描述是根据附图1的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等位置关系是依据附图1的布图方向来确定的。

实施例一:一种水培牧草系统集成

一种水培牧草系统集成，具体包括如下技术步骤：

（1）选择草种：选择当年生、完全成熟的新鲜禾本科牧草种子，种子颗粒饱满、色泽鲜艳、不受机械损伤及病虫危害，贮运在低温、干燥的环境中，适宜温度为-6℃至-4℃，相对湿度小于60%。

（2）育种前“催芽”处理：促进种子发芽，采用“启动处理”和“浸种处理”，启动处理的方法是：经过预选后的草种，在送进预芽容器之前，先倒入60℃的热水中，浸泡1-2分钟，然后用冷水淘洗1-2次，目的是为了调整与草种发芽时有关的氧化酶系的活性，给休眠的种子予以温度刺激，有助于草种发芽整齐一致；浸种处理的方法是：按照每1千克种子需1千克水，种子浸种的最适合水温是20-23℃，冬天浸种用温水浸泡，夏天可用冷水直接浸种，浸种时间为8-12小时。

（3）水培育芽：将采用的育苗机构经消毒处理后，平铺1cm厚的砂砾或用10-20目纱布的陶粒，然后将浸种后的种子均匀平铺在砂砾或陶粒上，每平米种子用量200克。

（4）育芽温度:种子发芽的最低温度为5℃至15℃，最适宜温度为20℃至27℃，最高温度28-30℃，育芽过程中调节温度采用浇水的方法，如夏季气温过高，应用冷水普遍浇淋，冬季气温较低，应用温水浇淋。

（5）喷水、施肥：采用自动控制系统定时、定量对培育的牧草种芽进行喷水施肥，育苗盘内的牧草种芽普遍淋透、施肥。

（6）水培牧草采收:当牧草生长发育至胚茎充分伸长，即为最佳采摘时期，牧草苗生长至20-25cm，茎粗1.5-2.2mm，根系长5-10cm，真叶呈鲜绿色时采收。

上述发明中提供的水培牧草系统集成适合于选用的禾本科牧草，如大麦、苏丹草、黑麦草、无芒雀麦、野麦草等禾本科牧草。

采用上述提供的水培牧草系统集成能够保证禾本科牧草种子在合理的温度、湿度控制下快速生长，收获的牧草可连根食用，营养成分丰富，富含高能蛋白质、维生素和钙质，该生产系统处于完全独立可控环境，不受外部气候条件影响，易操作，低能耗，产草速度快，可有效克服自然条件的缺陷，不依靠土地即可满足养殖业对于牧草的需求，对改变传统畜牧业生产方式，实现畜牧业养殖技术创新，保护草原生态环境都具有重要意义。

实施例二:水培牧草系统控制装置

本发明提供一种水培牧草系统控制装置，包括工作柜（1）、喷水机构、育苗机构（2）、加热机构（13）、施肥机构（3）、氮气生成机构、自动控制机构（7）和水箱（5），工作柜（1）的柜体由两部分构成，工作柜（1）的一部分柜体内设若干隔板，将柜体分为多个相互独立的空间，若干隔板自上而下依次平行设置多层育苗机构（2），第一层育苗机构（2）上方水平横向设置喷水机构，最底层育苗机构（2）的底部设有加热机构（13），工作柜（1）另一部分柜体内部分别设置有施肥机构（3）和氮气生成机构，自动控制机构（7）位于氮气生成机构下方，水箱（5）位于施肥机构（3）下方，工作柜（1）底部设有排水槽（12）、外部连接排水管（14）。

本发明中，育苗机构（2）为长方形箱体结构，箱体底部为波浪瓦楞底板（21），其凹面与凸面均排列有导水孔（22），瓦楞凸面设两排圆形小孔，凹面设一排椭圆形大孔。

本发明中，育苗机构（2）所处的空间外部设置有柜门（8），柜门（8）上排列安装有脉冲光源（81）。

本发明中，喷水机构包括分水器（41）、进水管（42）和喷水管（43），喷水管（43）底部设有若干等间距的喷头（44）。

本发明中，施肥机构包括混合罐（31）、配肥罐（37）和支座（32），混合罐（31）安装在支座（32）上，混合罐（31）顶部连接出水管（36）、中间设有滤芯（35），混合罐（31）底部设置进水管（33），进水管（33）一端设有进水阀门（34）；配肥罐（37）位于混合罐（31）一侧，配肥罐（37）底部设置进肥管（39），通过进肥管（39）与混合罐（31）底部一侧连接，进肥管（39）上设有进肥阀门（38），出水管（36）与喷水机构的进水管（42）连接。

本发明中，氮气生成机构包括底座（61）和氮气罐（6），氮气罐（6）安装在底座（61）上，氮气罐（6）顶部设有出气管（62），出气管（62）一端连接到分流器（63），由其分为两个输气管，两个输气管分别连接到两个育苗机构上方的出气口（64）。

本发明中，水箱（5）顶部设有水泵（51）和加水口（53），水泵通过出水管（52）与施肥机构（3）的进水管（33）连接。

本发明中，工作柜（1）柜体内左侧空间的隔板上纵向间隔设置多层支架（11），用于分层安放育苗机构（2）。

本发明中，工作柜（1）柜体外部设有保温层，工作柜（1）整体为钣金结构。

本发明中，育苗机构（2）优先采用长80cm、宽60cm、高10cm的长方形箱体结构。

本发明中，工作柜（1）的空间高度为2.0-2.2m。

本发明提供的水培牧草系统控制装置能够进行规模化生产，并且产出率高、清洁无污染，该系统处于完全独立可控环境，不受外部气候条件影响，易操作，低能耗，产草速度快，对于农业设备技术领域有广泛的实用性。

实施例三:水培牧草系统控制装置在水培牧草中的应用

在适用本发明提供的一种水培牧草系统控制装置时，先打开进水阀门（34），设备的自动控制机构（7）通过控制水泵（51）运行，将水箱（5）内的水泵出，通过出水管（52）输送到施肥机构（3）的混合罐（31）；打开进肥阀门（38），配肥罐（37）内的肥料通过进肥管（39）输送到混合罐（31）内与水混合；经过滤芯（35）过滤后，通过出水管（36）输送到喷水管（4）的进水管（42），后经分水器（41）输送到两条喷水管（43），通过喷水管（43）上分布的多个喷头（44）向下方育苗机构（2）喷淋；由于每层育苗机构（2）底部瓦楞底板（21）上均排列有导水孔（22），因此水肥可逐层滴落，最终多余的水肥落入工作柜（1）底部的排水槽（12）内，经排水管（14）排出。

在适用本发明提供的一种水培牧草系统控制装置时，自动控制机构（7）通过控制氮气罐（6）上电磁阀，控制氮气罐（6）将气体通过出气管（62）输送到到分流器（63），由其分流入两个输气管，最终通过出气口（64）向工作柜（1）育苗机构所处的空间送气。自动控制机构（7）通过控制工作柜（1）底部的加热机构（13）调节育苗机构所处的空间的温度；自动控制机构（7）通过控制柜门（8）上的脉冲光源（81）为育苗机构所处的空间提供脉冲光源。

本发明提供的一种水培牧草系统控制装置是一种牧草产出率高、易操作、低能耗、使用安全、维护简单、绿色环保的系统集成设备。

实施例四：水培牧草系统及系统控制装置在水培大麦中的应用

本发明以水培农作物中最具代表性的大麦为例，提供一种水培牧草系统集成设备在水培大麦中的应用。

1.选择草种：选择当年生、完全成熟的新鲜大麦种子，同时力求颗粒饱满、色泽鲜艳、不受机械损伤及病虫危害等，贮运在低温、干燥的环境中，适宜温度为-6℃至-4℃，相对湿度小于60%。

2.育前处理：促进种子发芽，采用“启动处理”和“浸种处理”，启动处理的方法是：经过预选后的草种，在送进预芽容器之前，先倒入60℃的热水中，浸泡1-2分钟，然后用冷水淘洗1-2次，目的是为了调整与草种发芽时有关的氧化酶系的活性，给休眠的种子予以温度刺激，有助于草种发芽整齐一致；浸种处理的方法是：1千克大麦种需1千克水，大麦种浸种的最适合水温是20-23℃，冬天浸种用温水浸泡，夏天可用冷水直接浸种，浸种时间为8-12小时。

3.水培育芽：育苗机构经消毒处理后，平铺1cm厚的砂砾或陶粒或用10-20目纱布，然后将浸种后的大麦均匀平铺在砂砾或陶粒上，每平米大麦用量200克。

3.育芽温度:大麦属于喜温、耐热的作物种子，其发芽的最低温度为10℃，最适宜温度为21-27℃，最高温度28-30℃，育芽过程中调节温度采用浇水的方法，如夏季气温过高，应用冷水普遍浇淋，冬季气温较低，应用温水浇淋。

4.喷水、施肥：采用设备自动控制系统定时、定量对培育的大麦芽进行喷水（肥），务必使所有育苗盘内的大麦芽普遍淋透。

5.适时采收:当大麦生长发育至胚茎充分伸长，即为最佳采摘时期，大麦苗生长至20-25cm，茎粗1.5-2.2mm，根系长5-10cm，真叶呈鲜绿色时采收，每千克大麦可产8-10千克大麦草。

实施例五：水培牧草系统及系统控制装置在水培苏丹草中的应用

本发明以苏丹草为例，提供一种水培牧草系统集成设备在水培苏丹草中的应用。

1.选择草种：选择成熟的新鲜苏丹草种子，力求颗粒饱满、色泽鲜艳、不受机械损伤及病虫危害等，贮运在低温、干燥的环境中，适宜温度为-6℃至-4℃，相对湿度小于60%。

2.育前处理：促进种子发芽，采用“启动处理”和“浸种处理”，启动处理的方法是：经过预选后的草种，在送进预芽容器之前，先倒入60℃的热水中，浸泡1-2分钟，然后用冷水淘洗1-2次，目的是为了调整与草种发芽时有关的氧化酶系的活性，给休眠的种子予以温度刺激，有助于草种发芽整齐一致；浸种处理的方法是：1千克苏丹草种需1千克水，苏丹草种浸种的最适合水温是20℃，冬天浸种用温水浸泡，夏天可用冷水直接浸种，浸种时间为10-12小时。

3.水培育芽：育苗机构经消毒处理后，平铺1cm厚的砂砾或陶粒（或用10-20目纱布），然后将浸种后的大麦均匀平铺在砂砾或陶粒上，每平米苏丹草用量150克。

3.育芽温度:苏丹草属于喜温的牧草种子，其发芽的最低温度为12℃，最适宜温度为12-14℃，最高温度20-25℃，不易超过28℃，育芽过程中调节温度采用浇水的方法，如夏季气温过高，应用冷水普遍浇淋，冬季气温较低，应用温水浇淋。

4.喷水、施肥：采用设备自动控制系统定时、定量对培育的苏丹草芽进行喷水（肥），务必使所有育苗盘内的苏丹草芽普遍淋透。

5.适时采收:当苏丹草生长发育至胚茎充分伸长，株高至18-25cm，出现5片叶片，根系长5-10cm时即为最佳采摘时期，每千克苏丹草种可产6-8千克苏丹草。

通过上述各实施例提供的水培牧草系统集成及水培牧草系统控制装置和应用，能够实现苏丹草水培牧草规模化生产，牧草产出率高，通过应用提供的“水培牧草系统及装置的应用”，产出率高、清洁无污染，该系统处于完全独立可控环境，不受外部气候条件影响，易操作，低能耗，产草速度快，对于农业设备技术领域有广泛的实用性。

本发明提供的一种水培牧草系统及系统控制装置，建立了一套水培牧草系统理论应用于无土栽培领域，直接用清水或者营养液洒于牧草种子上，使种子在合理的温度、湿度控制下快速生长，收获的牧草可连根食用，营养成分丰富，富含高能蛋白质、维生素和钙质，该生产系统处于完全独立可控环境，不受外部气候条件影响，易操作，低能耗，产草速度快，可有效克服自然条件的缺陷。

如上所述，即可较好地实现本发明,上述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明确定的保护范围内。