潮汐式灌溉在盆栽植物上的應(yīng)用

潮汐式灌溉在盆栽植物上的應(yīng)用

1歐洲“ebb&flood”的灌溉描述在本文中，潮汐用于描述灌溉系統(tǒng)的功能。它來自潮汐的漲潮，是對(duì)耕地和土地灌溉的一種形象。在歐洲,這種灌溉用“ebbandflood”來描述(相對(duì)于北美的“ebbandflow”)。在工程術(shù)語上“flow”用來描述在管道流動(dòng)的流體(如空氣或水),并不涉及到確定的方向。因此本文將用“潮汐”而不用“漫灌”來描述植床灌溉,但這兩種灌溉技術(shù)并沒有多大的區(qū)別。2轉(zhuǎn)化植物的生長(zhǎng)和灌溉潮汐式灌溉對(duì)植床的工作面要求極為嚴(yán)格,必須保證水分能自由地在灌溉區(qū)流動(dòng)。與此相似,當(dāng)灌溉完成時(shí)花盆內(nèi)多余的水分必須回收到植床上,也就是從花盆回收到回液箱中。植床表面必須非常的水平才能確保水分在灌溉域的良好澆灌——使所有花盆中的基質(zhì)在同一時(shí)間加濕,多余的水分在同一時(shí)刻回收。另外,植床上大多數(shù)盆栽植物澆灌時(shí)水深不應(yīng)超過18mm。3控制灌溉下的水液流動(dòng)力在灌溉時(shí),因流入植床的水有一定的壓力,因此,出水口應(yīng)有防噴濺裝置,以免噴濕附近的植物。澆灌水應(yīng)在灌溉花盆前進(jìn)行橫向流動(dòng),以確保水分從花盆底部加濕。如果情況與此相反,水流橫向流動(dòng)時(shí)便會(huì)對(duì)花盆造成沖擊,這時(shí)花盆中若含有水生病原體,那么就會(huì)造成病原體的傳播。4重灌溉時(shí)花鏡的流動(dòng)與漲潮情況相反,在落潮時(shí)花盆內(nèi)多余的積水應(yīng)流回床面上的回流口,直接回收到回液箱中,而不能進(jìn)行橫向流動(dòng)。在潮汐式灌溉時(shí),盆中的基質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)(90~120s)被水浸泡。當(dāng)液體回收時(shí)澆灌區(qū)花盆底部多余的液體匯集在一起,如果一個(gè)花盆的基質(zhì)中含有可通過水進(jìn)行傳播的病原體,那么后果便可想而知。花盆被水淹沒的越深,問題就會(huì)越嚴(yán)重。因此,關(guān)鍵是回液水要直接從花盆流到回液箱。5植床的水源最終定型的植床是按上述原則進(jìn)行設(shè)計(jì)的。植床上兩個(gè)方向的水流槽深度不同。在漲潮時(shí),南北向的深溝槽將進(jìn)入的水分布到植床上。由于水位不斷升高,東西向的淺水槽將水送到花盆底部,水源的進(jìn)水口有一個(gè)防濺裝置蓋。植床上的水幾乎是在同一時(shí)間到達(dá)花盆底部。在退潮時(shí),從花盆流出的水經(jīng)東西向淺水槽而直接匯集到南北向的深水槽內(nèi),然后南北向深水槽將多余液送回到回液箱中。由于未采用漫灌,這就消除了植床上植物落葉對(duì)余液的影響。由于退潮時(shí)東西向溝槽內(nèi)的水先要流到南北向深溝槽,所以有害物質(zhì)不會(huì)從一個(gè)花盆進(jìn)入到另一個(gè)花盆而引起植物的病蟲害傳播。6增壓裝置設(shè)計(jì)在每一個(gè)植床的端部下面都有一個(gè)營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)箱,箱液內(nèi)含有一個(gè)將營(yíng)養(yǎng)液從箱內(nèi)送到植床上的潛水泵,泵的流量能在一定時(shí)間內(nèi)完成漲潮,管道的頂部設(shè)有一個(gè)緩沖裝置,以免噴濕植物的葉子。據(jù)觀察,如果沒有緩沖裝置,這種現(xiàn)象已確有發(fā)生,合理的設(shè)計(jì)可避免這個(gè)問題。當(dāng)水泵停止工作時(shí),余液經(jīng)同一管道和水泵返回到液箱中,這樣在灌溉、回收時(shí)可以使用同一管道。灌溉計(jì)劃可由在每個(gè)植床上的基質(zhì)張力儀傳給計(jì)算機(jī)來控制水泵進(jìn)行工作。當(dāng)計(jì)算機(jī)接收到低于所設(shè)定的張力值時(shí)程序就啟動(dòng)水泵工作,工作時(shí)間為一定值,基質(zhì)濕度張力儀可用工業(yè)上的張力儀,它由一個(gè)高流動(dòng)的陶瓷尖端附加一個(gè)計(jì)算機(jī)環(huán)境控制的靈敏的壓力傳感器組成,張力儀將在頃刻間對(duì)基質(zhì)中的濕度張力變化做出反應(yīng)。這一點(diǎn)在溫室環(huán)境控制中是很重要的,因?yàn)閷?duì)某些植物來說慢速反饋系統(tǒng)將造成植物的枯萎。7液箱的配置主要考雖然在營(yíng)養(yǎng)液中控制某一元素的成分看起來很重要,但大家需要認(rèn)識(shí)到,幾乎所有的營(yíng)養(yǎng)液都是由兩種以上元素組成的(鉀、鈣、硫酸鹽),改變其中任一元素的含量就會(huì)造成其他元素含量的相應(yīng)變化。酸是一個(gè)例外的情況,對(duì)種植者來說,重要的是一旦液體配方確定,那么在配液中元素的總含量將保持不變。如果要加入其他元素,可通過增加液箱的辦法來解決。通常配置的情況是酸液箱、鉀肥液箱、氨肥液箱。作為種植者要了解不同的植物在各個(gè)生長(zhǎng)期所需的營(yíng)養(yǎng)是不同的,單一品種種植者比多品種種植者在這一問題上要簡(jiǎn)單些。但是,多品種種植者可通過仔細(xì)選擇營(yíng)養(yǎng)配方和混液,使?fàn)I養(yǎng)供給系統(tǒng)成為按所種植植物的近似配方達(dá)到設(shè)計(jì)要求。多噴嘴噴頭將具有極大的靈活性,但是成本也隨之提高。8灌溉計(jì)劃的執(zhí)行對(duì)于水耕種植植物自動(dòng)施肥程序的指導(dǎo)思想,必須考慮下列兩個(gè)事實(shí)。①不向周圍環(huán)境排除余液。政府反對(duì)向周圍環(huán)境排放化學(xué)物質(zhì),無論其是否有害,這就要求我們必須控制液體的輸入和輸出。②能產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)植物。在程序上比普通種植能產(chǎn)生相同或更優(yōu)質(zhì)的植物是最基本的要求。如何按營(yíng)養(yǎng)的要求把接口接到灌溉管理中,如何實(shí)現(xiàn)優(yōu)化利用那些較貴的水泵、閥門和管道,如何使兩個(gè)或更多的施肥機(jī)利用這一系統(tǒng)在同一溫室中用同一計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)行等問題,都值得我們思考。設(shè)計(jì)這一系統(tǒng)執(zhí)行的獨(dú)特方式是計(jì)算機(jī)控制著灌溉閥,而閥門提供水分和某一營(yíng)養(yǎng)配方。這一系統(tǒng)必須確保水泵永不超載運(yùn)行。如果在同一時(shí)間內(nèi)水閥門打開的過多,就會(huì)造成水泵的超負(fù)荷運(yùn)行。設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)化、具有多種功能面板的施肥機(jī),用溫室環(huán)境控制計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)它,它的執(zhí)行參數(shù)值按灌溉的要求設(shè)定,同時(shí)對(duì)它的要求是制作方便、操作簡(jiǎn)單、移動(dòng)靈活、可放置在溫室的任何位置。當(dāng)在溫室中建立了灌溉施肥計(jì)劃作業(yè)時(shí),種植者必須在計(jì)算機(jī)內(nèi)的灌溉閥附加一定的特性作為其屬性。例如閥門53,表示在給定的水流下配加一定的營(yíng)養(yǎng)液,數(shù)字表示水流大小。閥門是否運(yùn)用在一個(gè)植床上,流量是多少,單個(gè)流速是多少,這些數(shù)字取決于閥門的壓力,而閥門的壓力依賴于系統(tǒng)中其他打開的閥門對(duì)泵處壓力的影響。無論灌溉系統(tǒng)中是否執(zhí)行營(yíng)養(yǎng)功能,在溫室中按照灌溉要求匹配水泵和動(dòng)力系統(tǒng)是完全必要的。在已設(shè)計(jì)的軟件中,可以將3個(gè)不同的配方一起附加到1個(gè)閥門上,按時(shí)間的不同閥門可以從一種配方轉(zhuǎn)變到另一種配方。這樣一個(gè)種植者就可按時(shí)間設(shè)置不同配方,計(jì)算機(jī)將對(duì)此閥門按時(shí)間自動(dòng)調(diào)整配方。一旦系統(tǒng)配置好后并運(yùn)行特定的灌溉計(jì)劃程序,灌溉計(jì)劃系統(tǒng)把信息傳給計(jì)算機(jī)來控制特定編號(hào)的閥門進(jìn)行灌溉。計(jì)劃系統(tǒng)通過一定的方法讓計(jì)算機(jī)“知道”某一編號(hào)的閥門需要打開。當(dāng)接受到指令時(shí),計(jì)算機(jī)并沒有打開閥門而是將閥門在計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行排隊(duì)。當(dāng)一個(gè)正在工作的注射器完成它的任務(wù)時(shí),計(jì)算機(jī)開始“審視”在其內(nèi)部等待工作的閥門排隊(duì)情況,并識(shí)別哪些閥門具有相同的配方。然后把具有相同配方的流量進(jìn)行相加并判斷流量是否超過水泵的最大流量。如果具有相同屬性的流量和小于泵的流量,那么計(jì)算機(jī)按配方要求把信息傳給營(yíng)養(yǎng)注射器,然后打開這些閥門。如果具有相同屬性的流量和大于泵的流量,那么計(jì)算機(jī)將把排在最后一位的閥門編號(hào)返還到隊(duì)列中,直到相同屬性的流量和小于泵的流量時(shí),那么計(jì)算機(jī)按配方要求把信息傳給營(yíng)養(yǎng)注射器,然后打開這些閥門。處于工作狀態(tài)的閥門就從隊(duì)列中移走。在下一個(gè)灌溉周期開始時(shí),計(jì)算機(jī)將重新“審視”在隊(duì)列中的閥門列表情況,并判斷那些閥門將進(jìn)行灌溉作業(yè)。在上一個(gè)灌溉周期終止時(shí),計(jì)算機(jī)將花幾分鐘時(shí)間對(duì)施肥機(jī)進(jìn)行檢測(cè),然后計(jì)算機(jī)瀏覽一下排隊(duì)情況并判斷那些和排在第一位閥門具有相同屬性的閥門進(jìn)行下一個(gè)灌溉程序。9施肥機(jī)的組成現(xiàn)在的施肥機(jī)已可按植物的優(yōu)化生長(zhǎng)條件不斷地向植物提供水分和營(yíng)養(yǎng)液,施肥機(jī)有5個(gè)單獨(dú)的注肥器,由溫室內(nèi)同一臺(tái)環(huán)境控制計(jì)算機(jī)控制。溫室環(huán)境的綜合參數(shù)是很重要的,如光照度、溫度、相對(duì)濕度等,由軟件程序來控制水流和各閥的營(yíng)養(yǎng)配比。整套系統(tǒng)是由軟件、硬件、傳輸設(shè)備、傳感器、環(huán)境控制、灌溉控制及營(yíng)養(yǎng)控制組成。施肥機(jī)含有4個(gè)營(yíng)養(yǎng)液箱和一個(gè)酸箱,主要由下列4部分組成。①按營(yíng)養(yǎng)配比從喂液箱到混液箱的注入水泵和三通流量閥。②在常壓下將水、營(yíng)養(yǎng)、酸液合在一起的混液箱。③把混液箱內(nèi)的液體輸送到灌溉區(qū)的主泵。④施肥機(jī)的硬件集成板由EC值,pH值和流量輸入端及酸泵、營(yíng)養(yǎng)泵、電磁閥、主泵輸出端組成。10對(duì)混合比例的監(jiān)控通過電磁三通閥來實(shí)現(xiàn)從喂液箱向混液箱的精確喂液,按營(yíng)養(yǎng)配比要求,電磁閥可實(shí)現(xiàn)向混液箱供液或返還到原液箱,計(jì)算機(jī)可對(duì)從混液箱流出的液體的pH值、EC值進(jìn)行監(jiān)控報(bào)警并調(diào)節(jié)流速?；旌弦旱呐浔瓤捎煞N植者預(yù)先設(shè)置好,計(jì)算機(jī)也可做出堿性曲線,這種監(jiān)控只是為了保證系統(tǒng)正常工作,而不是一種適時(shí)控制。由于系統(tǒng)或EC值傳感器的故障,當(dāng)混合液的EC值超過設(shè)定的極限時(shí),系統(tǒng)就報(bào)警并采取必要的措施。由于打開灌溉的閥門數(shù)量不同