CN114868561A - 一种节能型百香果育苗的装置与方法 - Google Patents

一种节能型百香果育苗的装置与方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种节能型百香果育苗的装置与方法，该装置包括：CO2检测器，用于检测培育室内的CO2浓度；光照强度检测器，用于检测培育室内的光照强度；控制处理器，数据连接于CO2检测器与光照强度检测器，能够根据CO2检测器检测出的CO2浓度计算出CO2消耗速率，控制处理器能够将CO2消耗速率与CO2消耗速率预设值比较并确定CO2消耗速率对应的CO2阈值区间，进而控制处理器在确定的CO2阈值区间基础上将光照强度与光照强度预设值比较并确定光照强度阈值区间，处理器根据确定的光照强度阈值区间发出遮光指令和/或CO2补充指令。本发明针对百香果育苗期间CO2施用不合理并且存在无效耗能的问题，通过确定将育苗时期与光合作用对应达到了精准施用CO2施以及节能减排的效果。

Description

一种节能型百香果育苗的装置与方法
技术领域
本发明涉及节能环保技术领域，尤其涉及一种节能型百香果育苗的装置与方法。
背景技术
百香果既可生食，亦能作为蔬菜、饲料，更可以入药、榨油、制饮料，具有极高的经济价值。现有百香果育苗操作是在选种时挑选果大且饱满、经过自然成熟的果实，待果子变干瘪之后，取出里面的种子清洗干净，然后将取出的种子初步晾晒一下，进行浸种。经过一天的浸种之后，就进行催芽操作。通常当催芽后的种子的露白率已经达到七成的时候，便可以进行播种。播种需要在合适的基质上进行，关于基质的配制，应该采用常见的培养，外加一定量的腐叶制成。育苗的容器，可以选择常见的育苗袋，也可以选择育苗棚。在百香果播种的时候，只需要将种子埋入两公分即可，每一袋或者每一盆只种下一粒种子。待种埋入后需要浇一次水，以促进出苗。而在出苗前，一定要注意温度及湿度的管理。而在苗期，应避免阳光直照到幼苗上。在幼苗的生长中，不需要施肥的，尽量减少浇水。待幼苗长出了第四、第五片真叶时，便可以进行移栽。
大面积生产上使用应选用扦插育苗等营养繁殖的方法。百香果扦插育苗选用的枝条应含有较高的碳水化合物与适量的氮素营养，适宜发根，因而宜选用向阳、生长健壮、成熟的一二年生枝作扦插材料。待扦插材料剪切好后，最好使用生根粉浸泡后扦插，扦插深度达插穗长的2/3。正常情况下百香果扦插枝条后20～30天即发根，成苗率可达80％以上，随后可植入塑料袋内，待恢复生长后，再移植大田，甚至可直接将插条塑料袋塑料盒内培育。
百香果一般广植于热带及亚热带地区，在其他地区育苗则需要在温室里进行。在温室的里，由于作物要进行光合作用离不开二氧化碳，据测定，绿色植物每合成1克有机物质，需要吸收1.6克二氧化碳，为其他物质的40 倍，植物中所积累的干物质有90％来自光合产物，一亩农作物对二氧化碳的用量，相当于8-12万立方米空气中的二氧化碳，可见二氧化碳对植物的重要性。在温室、大棚里栽培的作物，如果是隆冬季节，为了保温起见，把门窗紧闭密不透风，太阳出来以后，由于作物光合作用活动加强，棚内二氧化碳浓度快速降低，外面新鲜空气又进不来，当棚内二氧化碳浓度降低至约 100PPm时，虽然有充沛的阳光，植物根部也能吸收到足够的水分，但是由于没有充足的二氧化碳，植物无法进行光合作用，出现二氧化碳“饥饿症”，影响正常生长，影响产量和品质，所以温室、大棚栽培的蔬菜或其它作物，如果在日出以后及时人工补充二氧化碳，满足作物光合作用的要求，就能较大地提高作物产量、改善品质，得到较高的收益。根据测定，白天太阳光的照度为1000-3000lx，蔬菜大棚应补充浓度为1000-2000PPm的二氧化碳，阴天500-1000PPm。作物开花结果期是光合作用最旺盛期，也是干物质大量积累关键阶段，这时人工补充二氧化碳效果最明显。
现有技术中如公开号为CN215500549U的专利文献所提出的一种用于百香果的快速扦插育苗装置，包括育苗平台、集水池、安装机架、控制器、为植株提供水分的喷淋装置、为植株补充光照的光照辅助装置以及扦插有百香果枝条的育苗杯；所述育苗平台的底部拐角处固定安装有支撑立柱，所述育苗平台上设置有至少两个安装槽，所述育苗杯可拆卸式安装于安装槽内；所述集水池固定安装于支撑立柱上，且集水池位于育苗平台的下方，以收集从育苗平台流下的液体；所述喷淋装置通过安装机架固定安装于育苗平台上，所述光照辅助装置固定安装于安装机架的内侧壁上，所述控制器安装于育苗平台的外侧壁上，所述光照辅助装置和喷淋装置均与控制器电连接，并受控制器的控制。
现有技术中如公开号为CN105165437B的专利文献所提出的一种利用 LED植物生长光源促进烟草育苗的方法，利用发红光荧光粉与蓝光芯片组合制备荧光粉激发型LED植物生长光源，荧光粉为铝酸盐基质、钒酸盐基质、或者氮化物基质，荧光粉在440～470nm波长范围能够有效激发，在 600～660nm波长范围有较明显发射，该荧光粉和有机硅胶按照1：4～20质量比混合。通过采用该荧光粉激发性LED不但可以为烟叶育苗提供足够的光照，还可提高烟叶育苗空间生长温度2～5℃，在保证、甚至提高烟叶苗质量的前提下，可以有效的缩短烟叶育苗的时间。
现有技术中如公开号为CN107711165A的专利文献所提出的一种光照增强型实验用分格育苗箱，其主要包括育苗箱体，育苗箱体内主要设有刻度板、指示杆和培养基质，刻度板设置在育苗箱体的前后内壁上，刻度板下设有条形凹槽，指示杆通过条形凹槽连接在育苗箱体的前后内壁上，育苗箱体的底部均匀分布着培养基质，育苗箱体的左右内壁上各设有两个限位槽，区分板通过限位槽连接在育苗箱体的左右内壁上，且区分板将培养基质分成第一类培育基质、第二类培育基质和第三类培养基质；育苗箱体的4个内侧壁上均设有荧光灯，育苗箱体外设有电源，荧光灯与电源电连接。
在百香果育苗过程中，当光照时间不够时，常使用人工光源进行补充以延长光合作用时间，提升百香果的碳积累。现有技术在育苗中多采用LED灯作为光源，也在光强和光质的空间分布上进行了调整，但是这样的补光方向都是单一的，并且由于在百香果苗期，应避免阳光直照到幼苗上，因此现有装置必须通过人为控制遮光，因此需要人工监测百香果的生长时期，多有不便。再加之现有设备多采用CO2发生器通过测定环境中的CO2浓度，当CO2浓度低于预设值时则予以补充，这样的CO2肥的施用方式没有与光环境结合，因此不能满足植物复杂的光环境需要。
此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
发明内容
针对现有技术所提出的装置存在的不足，本申请提出了一种节能型百香果育苗装置，包括：CO2检测器，用于检测培育室内的CO2浓度；光照强度检测器，用于检测培育室内的光照强度；控制处理器，数据连接于所述CO2 检测器与所述光照强度检测器，能够根据所述CO2检测器检测出的CO2浓度计算出CO2消耗速率，所述控制处理器能够将所述CO2消耗速率与CO2消耗速率预设值比较并确定所述CO2消耗速率对应的CO2阈值区间，进而所述控制处理器在确定的所述CO2阈值区间基础上将光照强度与光照强度预设值比较并确定光照强度阈值区间，所述处理器根据确定的光照强度阈值区间发出遮光指令和/或CO2补充指令。
根据一种优选的实施方式，所述装置设置有至少两层的遮光网，所述遮光网能够接收所述处理器发出的遮光指令，并开始运行所述遮光网以覆盖所述培育室的光照接收处，其能够减弱照射于植株上的光照强度。
根据一种优选的实施方式，在所述遮光网运行过程中，所述光照强度检测器停止检测，直到所述遮光网停止运行即达到遮光位置后，所述光照强度检测器恢复检测。
根据一种优选的实施方式，还包括CO2发生器，所述CO2发生器能够接收所述处理器发出的CO2补充指令，并向培育室环境中释放CO2。
根据一种优选的实施方式，所述装置设置有第一光照单元，用于向植株提供光能，所述第一光照单元包括不少于一个方向的光源，其根据所述植株所处的空间方位不少于一个角度地进行布置，以使植株叶片能从不少于一个方向获得光照。优选地，所述第一光照单元为包括红光与蓝光的LED组合光源，所述LED灯的光质可自由组合且节能高效，其用于发出光线，从而向植株提供光能，以满足植株对光照环境的要求。优选地，所述第一光照单元具有多种调整模式，其中，所述调整模式由控制处理器控制，由于不同波长的光能促进多种植物体内酚类和黄酮类化合物的积累，因此能够根据所照射植物的不同调整最适合被照射植物的不同波长的光配比。所述调整模式包括光分布、光比、光度及光质的调整。
根据一种优选的实施方式，所述控制处理器能够根据输入的指令的指示，将不同波长的光根据输入的设定值进行间歇型供光。间歇型供光的模式可以是多种不同波段的光与时间的搭配组合，如可以是多种不同波段的光分时段交替供光，也可以是多种不同波段的光同时供光并根据时段变化。
根据一种优选的实施方式，所述第一光照单元具有多种可调模式还包括对光照强度的调节，所述光照强度是指植株受照平面上接受的光通量密度，所述模式能够根据所照射的植株的不同调整最适宜的光照强度。优选地，所述控制处理器能够根据输入的指令的指示，对不同时段以及不同波长的光的光强度予以调节，以达到最优育苗效果。
根据一种优选的实施方式，所述第一光照单元近距离照射叶片，使得所述第一单元发出的光能最大程度地到达所述植株的叶面。优选地，所述第一光照单元根据植株的生长需求布置于多个方向，使植株能够在光照空间布局上获得最佳光照环境。
根据一种优选的实施方式，所述第一光照单元设置有远红光模块，用于在暗周期前对植株进行短时间的照射，以此提高光能利用效率。所述远红光模块由控制处理器控制，从而能够精准的在下一个光周期到来前对植物进行远红光的补光，并且在光周期到来时关闭所述远红光模块而继续另一个调整模式的启动。
根据一种优选的实施方式，还包括第二光照单元，放置于植株根部的受光面一侧，所述受光面为植株根部被能够被光线照射到的表面，其中，所述第二光照单元接收光线的一面设置有荧光粉，所述荧光粉为混合荧光粉，从而具有与单一荧光粉相比更接近叶绿素的吸收光谱的光谱，以此提高植株的光合效率，其能够将所述第一光照单元或者环境光源提供的光能吸收之后，再发出光线以反射至所述植株，从而达到提高所述植株的光能利用率的节能效果。
根据一种优选的实施方式，所述第二光照单元的混合荧光粉可根据所照射植株的不同进行各不同荧光粉之间配比的调整，从而使得调整后的混合荧光粉发出光的光谱与所述植株的吸收光谱更为接近，以达到提高光合效率的效果。
根据一种优选的实施方式，所述第一光照单元的光照周期设置为长光周期，所述长光周期可设置为12h/12h或14h/14h的光/暗的循环，以满足植株的发育要求并平衡胁迫反应。
本申请还提出了一种节能型百香果育苗方法，包括不少于以下步骤：
S1：选择优良品种并处理，以保证种源的品质、满足培育要求；
S2：培育环境的布置，以符合植株生长条件的要求；
S3：将处理好的所述优良品种移栽至所述培育环境里，以促使植株再生根，从而提高质量和产量；
S4：一种节能型百香果育苗装置的设置，提高所述植株的光能利用率，从而提高质量和产量的同时达到节能效果；
S5：培育环境的管理，以控制植株生长影响因素，从而达到育苗效果的控制。
根据一种优选的实施方式，所述S1：选择优良品种并处理包括预处理阶段，其中，所述预处理阶段包括对所述优良品种的清洗和干燥，以避免有毒有害物质对培育效果产生影响。在扦插育苗中，可采集无病虫害、生长旺盛、芽较饱满、粗细基本一致的枝条。将所述采集到的枝条剪成带节段的插条，所述被剪切的下切口部分距芽节1～1.5cm，上切口距芽节2～2.5cm，所述下切口斜切，而上切口平切，所述上切口与下切口皆平滑。将上芽节以及下芽节的叶片悉数剪去，使得上下两节均无叶片，并将两种插条分别归类放置。将归类好的枝条清洗消毒后捞出沥干，将插条捆的下芽节浸入生根调节剂溶液中，浸泡20分钟后捞出沥干待插。
根据一种优选的实施方式，在种子育苗时，在有成熟果实的无病虫害的生长健壮的母株上选择成熟、长势优良、无病虫的果实作为育苗材料，将种子洗净后晾干，再通过浸泡去除表层胶质后等待使用。种子采用克多菌灵或甲基托布津拌种，用量为每公斤种子使用10～15g，拌种20～30分钟后即可播种。
根据一种优选的实施方式，所述S2：培育环境的布置包括催芽容器的布置，将种子均匀排布于催芽容器里，再用一层1～2厘米的细河沙覆盖，最后充分浇水，直到水将种子浸透。在催芽容器周围设置遮光装置，保持40％～ 50％的荫蔽度。催芽时每间隔两天左右浇一次水，直到催芽结束。
根据一种优选的实施方式，催芽方式还可以是将预处理后的种子用蒸馏水清洗，用湿纱布包裹，置于培养皿中，置于35℃的培养箱中保存。7～9 天后，检查发芽效果，如发芽率达80％以上可将发芽种子挑出进行下一步操作。
根据一种优选的实施方式，所述S2：培育环境的布置包括控制培育土壤的条件，所述条件要求土壤质地松软、pH值控制于植株能够正常生长的范围内。优选地，扦插育苗时，可采用无纺布营养袋作为育苗容器，将粉红土与发酵腐熟有机肥按照17:3的比例制成营养基质，混合之后进行消毒处理，该消毒过程可使用50％多菌灵可湿性粉剂800～1000倍液或0.1％～0.5％高锰酸钾溶液，消毒过程采用喷洒的方式，喷洒过程中对所述营养基质进行搅拌以达到更好的消毒效果。消毒完成后采用薄膜封存2～3天，取出晾干后采用营养袋将其装好。进行扦插操作之前先将营养袋喷淋直到半数营养土湿透，对环境进行消毒后，即可扦插。待一段时间出苗后，将苗移至荫蔽处，保持10％～50％的荫蔽度。待苗长到子叶稳定时，便可从催芽床上移栽。移栽起苗前应先浇透水以方便移栽，从而保护根系。移栽深度为幼苗在催芽时的扦插生深度。移栽完成后浇足定根水。
根据一种优选的实施方式，所述S4：一种节能型百香果育苗装置的设置包括以下子步骤：
S4.1：设置第一光照单元，在植株多个方向架设第一光照单元，以使得在光源不移动的情况下，所述植株的叶片能够拥有最大的光照接收面积，优选地，多个方向的所述第一光照单元的光路集中于所述植株身上，从而能最大程度地照射所述植株以最大程度地利用光源；
S4.2：设置第二光照单元，在植株根部的受光面一侧设置能够接收第一光照单元提供的光能的第二光照单元，以使得设置于所述第二光照单元上的荧光粉能够将吸收的光能以光线形式反射给植株，从而达到植株叶片两侧均能够接收光线的目的。所述第二光照单元设置于所述第一光照单元的光路上，以能够最大程度地吸收穿过叶片缝隙的光线。
根据一种优选的实施方式，所述S5：培育环境的管理包括温度控制，所述温度控制在0℃～30℃以内，优选地，温度控制在20～30℃以内，以保证植株的正常生长。
根据一种优选的实施方式，所述S5：培育环境的管理包括灌溉频率的设定，所述灌溉频率根据环境温度的变化而变化，其中，温度较高则土壤水分流失较快，灌溉频率则对应增加以保持土壤的湿润，温度较低则土壤水分流失较慢，灌溉频率则对应减少以避免土壤积水。
根据一种优选的实施方式，所述S5：培育环境的管理包括病及虫害的防治，病虫害会对植株生长造成严重伤害，更可能导致植株坏死，需要加以高度重视和及时防治。同时需要做好药剂预防工作，一旦发现发病植株及时铲除并配合杀菌药物进行杀菌。疫病多在高温高湿及雨季发生，可以通过增加通风透光性、做好清洁工作和喷洒预防药剂等方式加以预防。而虫害主要有蚜虫、瓜实蝇、蓟马、咖啡木蠹蛾、红头芜菁、螨类及地下害虫等，一般采取预防为主的综合防治措施，合理使用相应的农药，尽可能避免虫害的发生。
根据一种优选的实施方式，所述S5：培育环境的管理还包括肥料的施用，所述肥料包括CO2肥，施用CO2肥有多种方式：施用瓶装液体CO2能精确控制设施内的CO2浓度，操作简单；利用窗户等通风设施来补充室内CO2浓度；施用固体CO2颗粒气肥，借助光温效应让所述固体CO2颗粒气肥自行潮解释放CO2；在栽培的空闲空间或在可以进行气体交换的设施中种植食用菌，利用食用菌释放CO2。
本发明的有益效果在于：
第一：由于百香果育苗的不同时期对光照的要求不一样，通过CO2消耗速率能够合理判断百香果的生长时期，进而基于不同时期给予百香果合理光照并根据百香果是否进行光合作用而控制CO2肥的施用，能够使百香果在育苗期间的拥有最适生长环境，并且比现有仅通过CO2浓度检测来补充CO2肥能够更加合理，避免了由于排风通气等原因导致的CO2浓度下降而导致的 CO2发生器持续工作，节约了CO2发生器的工作能量消耗的同时，减少了现有装置由于排风通气等原因导致的CO2排放。
第二：除了设置第一光照单元外，还设置有第二光照单元，该第二光照单元接收光线的一面设置有荧光粉，以将第一光照单元或者环境光源提供的光能通过所述荧光粉吸收之后，再发出光线以反射至所述植株，从而达到提高所述植株的光能利用率的节能效果。
第三：所用荧光粉为混合荧光粉，从而具有与单一荧光粉相比更接近叶绿素的吸收光谱的光谱，以此提高植株的光合效率
第四：通过控制处理器输入指令来对植株的光环境进行定制，以智能化地满足植株对光环境的要求。
第四：调整模式包括光分布、光比、光度及光质的调整，能够在控制处理器的控制下，根据时段的不同做出相应变化，以满足植株的发育要求并平衡胁迫反应。
附图说明
图1是现有百香果育苗装置示意图；
图2是本发明的一种节能型百香果育苗方法的部分步骤流程图；
图3是本发明的一种节能型百香果育苗装置的流程图。
附图标记列表
S1：选择优良品种并处理；S2：培育环境的布置；S3：将处理好的优良品种移栽至培育环境里；S4：一种节能型百香果育苗装置的设置；S4.1：设置第一光照单元；S4.2：设置第二光照单元；S5：培育环境的管理。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
实施例1
本实例包括CO2检测器，用于检测培育室内的CO2浓度，由于百香果苗处于不同时期的叶片数量不一致，因此，百香果苗处于不同时期的光合作用强度不一致，随着育苗进程的推进，百香果苗叶片数量将增加，光合作用将增强，可通过测定百香果苗的光合作用强度来判定百香果苗的生长时期，而光合作用强度又能够通过CO2消耗速率来反映，可将百香果刚扦插或者刚开始育苗时设定为育苗早期，将百香果刚开始长叶设定为育苗中期，将百香果具有一定数量的叶片并快要移栽时设定为育苗晚期。还设置有光照强度检测器，用于检测培育室内的光照强度；控制处理器，数据连接于CO2检测器与光照强度检测器，能够根据CO2检测器检测出的CO2浓度计算出CO2消耗速率，控制处理器能够将CO2消耗速率与CO2消耗速率预设值比较并确定 CO2消耗速率对应的CO2阈值区间，进而控制处理器在确定的CO2阈值区间基础上将光照强度与光照强度预设值比较并确定光照强度阈值区间，处理器根据确定的光照强度阈值区间发出遮光指令和/或CO2补充指令。优选地， CO2消耗速率预设值与光照强度预设值可通过实验测量，先进行百香果光合作用的相关数据的测算，设置多组实验测量，在不同温度下、不同光照强度下、百香果育苗的不同时期的CO2消耗速率，例如实际培育室内的温度范围为20℃-30℃，那么可以将20℃-30℃分为11个组别分别为20℃、21℃……30℃。由于现有LED灯在同样的规格下，发光率是在一定范围内，能够反映出灯的光照强度，如：VF＝3.5V，IF＝350mA的冷白LED光源，光通量ψ＝90lm-95lm，这里的VF代表正向电压，IF代表正向电流。因此可将20℃ -30℃的温度分为11个组别后分别匹配不同瓦数的LED灯对育苗的不同时期的百香果进行测量，例如分别设置育苗早期、育苗中期、育苗晚期的百香果匹配50W、70W、90W的LED灯进行测量后得出相同时间内的最大CO2消耗量，进而得出CO2消耗速率预设值以及对应的光照强度预设值。因此，在实际应用中，通过测定CO2消耗速率再结合对应的温度与光照强度，就能够判定百香果处于育苗中的哪个时期。优选地，可将百香果育苗早期的CO2消耗速率设置为第一CO2阈值，此时百香果植株应该尽量遮光，因此将此时的光照强度设置为第一光照阈值；将百香果育苗中期的CO2消耗速率设置为第二CO2阈值，此时百香果植株可少量补光，因此将此时的光照强度设置为第二光照阈值；将百香果育苗晚期的CO2消耗速率设置为第三CO2阈值，此时百香果植株可大量补光，因此将此时的光照强度设置为第三光照阈值。本装置设置有至少两层的遮光网，遮光网能够接收处理器发出的遮光指令，并开始运行遮光网以覆盖培育室的光照接收处，其能够减弱照射于植株上的光照强度。在遮光网运行过程中，光照强度检测器停止检测，直到遮光网停止运行即达到遮光位置后，光照强度检测器恢复检测。还包括CO2发生器，CO2发生器能够接收处理器发出的CO2补充指令，并向培育室环境中释放CO2。如图3所示，在白天的自然光源下，CO2检测器检测CO2浓度，并由控制处理器计算出CO2消耗速率，优选地，当计算出的CO2消耗速率低于第一CO2阈值，则表明百香果处于育苗早期，并且光照强度检测器检测出的光照强度超过第一光照阈值时，控制处理器则发出遮光指令，遮光网则接收遮光指令并开始运行，优选地，遮光网的遮光效果能够达到在两层遮光网都遮盖时的光照强度低于第一光照阈值。当计算出的CO2消耗速率低于第一CO2阈值，并且光照强度检测器检测出的光照强度低于第一光照阈值时，此时的光照强度不影响百香果的生长，因此控制处理器不做响应。优选地，当计算出的CO2消耗速率高于第一CO2阈值并低于第二CO2阈值，则表明百香果处于育苗中期，并且光照强度检测器检测出的光照强度超过第二光照阈值时，此时光合作用开始增强，需要补充CO2以使百香果拥有更多的碳积累，进而达到生长更快以及生长更壮的效果，此时控制处理器发出CO2补充指令，优选地，CO2发生器补充CO2的速率与CO2消耗速率相等，但由于百香果育苗中期光照强度不能过高，以免损伤植株，因此同时控制处理器发出遮光指令，遮光网则接收遮光指令并开始运行，优选地，遮光网的遮光效果能够达到在一层遮光网都遮盖时的光照强度低于第二光照阈值。优选地，当计算出的CO2消耗速率高于第一CO2阈值并低于第二CO2阈值，并且光照强度检测器检测出的光照强度低于第二光照阈值时，则此时的光照强度能够满足育苗中期的百香果的生长需求，因此控制处理器仅发出CO2补充指令，CO2发生器补充CO2的速率与CO2消耗速率相等。优选地，当计算出的CO2消耗速率高于第二CO2阈值并低于第三CO2阈值，则表明百香果处于育苗晚期，并且光照强度检测器检测出的光照强度超过第二光照阈值而低于第三光照阈值时，则此时的光照强度能够满足育苗晚期的百香果的生长需求，仅需要补充CO2以以使百香果拥有更多的碳积累，因此处理器仅发出CO2补充指令，CO2发生器补充CO2的速率与CO2消耗速率相等。优选地，当计算出的CO2消耗速率高于第三 CO2阈值，则表明百香果处于育苗晚期，并且光照强度检测器检测出的光照强度超过第二光照阈值时，则此时的光照强度能够满足育苗晚期的百香果的生长需求，处理器仅发出CO2补充指令，CO2发生器补充CO2的速率与CO2消耗速率相等。
实施例2
装置设置有第一光照单元，用于向植株提供光能，第一光照单元包括不少于一个方向的光源，其根据植株所处的空间方位不少于一个角度地进行布置，以使植株叶片能从不少于一个方向获得光照。在夜晚无光源状态下，第一光照单元能够根据预设时间定时开启以及关闭，以延长百香果苗的光照时间，CO2检测器、光照强度检测器以及控制处理器的工作模式与白天保持一致。
实施例3
优选地，本方案针对室内或者大棚内的百香果种植，即存在能够可控环境温度的基础。进一步地，配置有温度控制器，其能够监测种植区域的温度；配置有光照强度检测器，其能够检测种植区域的光照强度，该光照强度能够被用于表征照射至百香果上的光强；配置有CO2检测器，其被设置为能够检测种植区域内的二氧化碳浓度。基于成本考虑，二氧化碳的获得来源主要是来自于种植环境周围的大气而非专门制备的二氧化碳，因此种植区域与周围大气形成气体流通。然而大气中二氧化碳的浓度并非是时刻稳定的，其受影响于周围能够产生二氧化碳的事件的发生，这些事件可能是当地环境中其余植物的呼吸作用、周围人员的呼吸强弱、周围燃烧反应(例如有机物燃烧产生二氧化碳)，继而造成了种植区域中的二氧化碳浓度可能处于一个变化的情况。而环境二氧化碳含量升高容易造成种植区域内形成一个小范围的温室效应，尤其是在光强较大的情况下，吸热性能良好的二氧化碳促进了种植区域内的温度急剧升高，百香果适宜生长温度在20～30℃左右，温度过高会造成百香果光合作用降低，在此种情况下即便光强和二氧化碳如何充分，百香果都不会进行预期强度的光合作用，反而还会对其生长造成威胁。受制于成本，很多种植工厂或者种植主不会投入资金打造相对密封的可控气体浓度种植区域，同时，某些区域受限于地理位置偏远或者当地电网建设水平，很难投入较多电力去维持空调等温控设备的长时间运转，因此较难应对上述问题。为此本方案给出以下实施例。
在种植区域内CO2浓度因为非被种植的百香果的呼吸作用的原因而产生升高的情况下，处理器被配置为基于CO2浓度与预设第一CO2阈值的比较而检查光照强度检测器的数值是否在第一光照阈值之内，继而，在当前光照在第一光照阈值之内时，控制遮光网维持或者打开以使得光照强度检测器所测光强维持当前值或者以至多增大至第一光照阈值的方式增大，和/或降低CO2发生器的流量，和/或开启或增大补水单元流量至第一水流量，以使得所述种植区域中的百香果以增大光合作用的方式将区域中的CO2浓度降低，同时使得区域中的温度以第一速度降低至安全温度范围内，或者，在当前光照不在第一光照阈值之内时，控制遮光网遮蔽以使得光照强度检测器所测光强至少按照减小至第一光照阈值的方式减小，同时，开启温度控制器对种植区域内的温度进行强制降温，和/或控制补水单元开启或增大流量至第二水流量，其中，第二水流量大于第一水流量，以使得种植区域内的温度能够以第二速度降低至安全温度范围内，其中，第二速度大于第一速度。
优选地，处理器也可被配置为基于CO2浓度与预设第二CO2阈值的比较而检查光照强度检测器的数值是否在第二光照阈值之内，继而，在当前光照在第二光照阈值之内时，控制遮光网维持或者打开以使得光照强度检测器所测光强维持当前值或者以至多增大至第二光照阈值的方式增大，和/或降低 CO2发生器的流量，和/或开启或增大补水单元流量至第二水流量，以使得所述种植区域中的百香果以增大光合作用的方式将区域中的CO2浓度降低，同时使得区域中的温度以第一速度降低至安全温度范围内，或者，在当前光照不在第二光照阈值之内时，控制遮光网遮蔽以使得光照强度检测器所测光强至少按照减小至第二光照阈值的方式减小，同时，开启温度控制器对种植区域内的温度进行强制降温，和/或控制补水单元开启或增大流量至第二水流量，其中，第二水流量大于第一水流量，以使得种植区域内的温度能够以第二速度降低至安全温度范围内，其中，第二速度大于第一速度。
优选地，处理器也可被配置为基于CO2浓度与预设第三CO2阈值的比较而检查光照强度检测器的数值是否在第三光照阈值之内，继而，在当前光照在第三光照阈值之内时，控制遮光网维持或者打开以使得光照强度检测器所测光强维持当前值或者以至多增大至第三光照阈值的方式增大，和/或降低 CO2发生器的流量，和/或开启或增大补水单元流量至第二水流量，以使得所述种植区域中的百香果以增大光合作用的方式将区域中的CO2浓度降低，同时使得区域中的温度以第一速度降低至安全温度范围内，或者，在当前光照不在第三光照阈值之内时，控制遮光网遮蔽以使得光照强度检测器所测光强至少按照减小至第三光照阈值的方式减小，同时，开启温度控制器对种植区域内的温度进行强制降温，和/或控制补水单元开启或增大流量至第二水流量，其中，第二水流量大于第一水流量，以使得种植区域内的温度能够以第二速度降低至安全温度范围内，其中，第二速度大于第一速度。优选地，第一水流量与第二水流量根据百香果培育面积以及土壤干湿程度确定，百香果培育面积越大，第一水流量越多，土壤越干则需要的第一水流量也相应增多，土壤湿度可设置于17％左右。第一速度与第二速度受第一水流量与第二水流量的多少以及培育室内的水压高低控制。
实际应用中，百香果的最适的生长温度在20℃～30℃之间，因此温度过高和过低会影响百香果的光合作用效率，进而导致百香果苗的生长迟缓，严重还会导致百香果死亡。在夏季的午间，光照强度过高，当百香果处于育苗早期时，其光合作用效率较低，室内CO2浓度较高，加之CO2作为温室气体具有保温作用，容易导致室内温度过高，因此需要培育室对温度进行调控。本实施例适用于夏季温度较高的情况，包括温度控制器，用于监测环境温度数据，数据连接于处理器，在遮光网将培育室的光照接收处覆盖的情况下，处理器能够读取温度控制器监测得到的环境温度数据，当环境温度数据超过第一温度阈值时，处理器能够发出调温指令使温度控制器将环境温度降低至低于第一温度阈值并高于第二温度阈值的温度范围内。优选地，该第一温度阈值设置为30℃，第二温度阈值设置为20℃。优选地，温度控制器可以包括恒温空调，其能够监测环境温度数据，并响应于处理器发出的调温指令。优选地，当处理器计算出的CO2消耗速率低于第一CO2阈值，并且光照强度检测器检测出的光照强度超过第一光照阈值时，控制处理器则发出遮光指令，遮光网则接收遮光指令并开始运行，当遮光网将培育室的光照接收处覆盖时，处理器读取温度控制器监测得到的环境温度数据，若此时的环境温度数据高于第一温度阈值，即30℃，则表明采取遮光等措施不足以使温度降低到百香果的最适温度范围内，此时处理器发出调温指令使温度控制器向培育室内输送冷气，直到处理器读取的温度控制器监测得到的环境温度数据高于20℃并低于30℃时，温度控制器停止向培育室内输送冷气。优选地，温度控制器还可以包括雾化微喷头，该雾化微喷头连接有微喷管路，其能够将灌溉用水雾化后给百香果幼苗提供水分的同时降低环境温度。当处理器计算出的CO2消耗速率低于第一CO2阈值，并且光照强度检测器检测出的光照强度超过第一光照阈值时，控制处理器则发出遮光指令，遮光网则接收遮光指令并开始运行，当两层遮光网将培育室的光照接收处覆盖时，处理器读取温度控制器监测得到的环境温度数据，若此时的环境温度数据高于第一温度阈值，即30℃，则表明采取遮光等措施不足以使温度降低到百香果的最适温度范围内，此时处理器发出一次停止指令以收回一层遮光网，遮光网则接收停止指令并反向运行直到培育室的光照接收处完全处于光照下，此时处理器发出调温指令使温度控制器向培育室内喷施水雾，以达到降温的效果，因此百香果能够能够在光照充足条件下获得合适的温度并及时补充水分，提升了光合作用效率，进而CO2消耗速率增加，培育室的保温效果减弱且温度得以降低，此时，处理器读取温度控制器监测得到的环境温度数据，若此时的环境温度数据仍然高于第一温度阈值，即30℃，则表明喷施水雾的措施不足以使温度降低到百香果的最适温度范围内，此时处理器发出调温指令使温度控制器向培育室内输送冷气，直到处理器读取的温度控制器监测得到的环境温度数据高于20℃并低于30℃时，温度控制器停止向培育室内输送冷气。在一些偏远地区，或者欠电地区，果农需要百香果的种植带来经济效益，大规模使用控温、CO2等设备会增加培育成本，本实施例能够减少培育过程中的能源的消耗，在炎热时培育室内的环境稳定性增强，能够在一定温度范围内通过喷施水雾的方式降温，比起现有直接通过温控设备降温能够节约能源，提升了自持性。再加之，在光照强度过强、温度过高时，直接灌溉会导致百香果幼苗气孔打开，加剧失水，通过水雾喷施能够有效避免这种现象，也能够及时补充光照强度过高时的强蒸腾作用下失去的水分，进而使百香果幼苗能够保持处于高光合速率的状态中，得到更多的碳积累，最终实现果实品质和产量的提高，带来更大的经济效益、节约能源降低了碳排放。
实施例4
本实施例设置有第一光照单元，第一光照单元为包括红光与蓝光的LED 组合光源，LED灯的光质可自由组合且节能高效，其用于发出光线，从而向植株提供光能，以满足植株对光照环境的要求。优选地，第一光照单元具有多种调整模式，其中，调整模式由控制处理器控制，由于不同波长的光能促进多种植物体内酚类和黄酮类化合物的积累，因此能够根据所照射植物的不同调整最适合被照射植物的不同波长的光配比。控制处理器能够根据输入的指令的指示，将不同波长的光根据输入的设定值进行间歇型供光。间歇型供光的模式可以是多种不同波段的光与时间的搭配组合，如可以是多种不同波段的光分时段交替供光，也可以是多种不同波段的光同时供光并根据时段变化。第一光照单元具有多种可调模式还包括对光照强度的调节，光照强度是指植株受照平面上接受的光通量密度，模式能够根据所照射的植株的不同调整最适宜的光照强度。优选地，控制处理器能够根据输入的指令的指示，对不同时段以及不同波长的光的光强度予以调节，以达到最优育苗效果。
实施例5
根据一种优选的实施方式，第一光照单元近距离照射叶片，使得第一单元发出的光能最大程度地到达植株的叶面。优选地，第一光照单元根据植株的生长需求布置于多个方向，使植株能够在光照空间布局上获得最佳光照环境。第一光照单元设置有远红光模块，用于在暗周期前对植株进行短时间的照射，以此提高光能利用效率。远红光模块由控制处理器控制，从而能够精准的在下一个光周期到来前对植物进行远红光的补光，并且在光周期到来时关闭远红光模块而继续另一个调整模式的启动。
实施例6
根据一种优选的实施方式，还包括第二光照单元，放置于植株根部的受光面一侧，其中，第二光照单元接收光线的一面设置有荧光粉，荧光粉为混合荧光粉，从而具有与单一荧光粉相比更接近叶绿素的吸收光谱的光谱，以此提高植株的光合效率，其能够将第一光照单元或者环境光源提供的光能吸收之后，再发出光线以反射至植株，从而达到提高植株的光能利用率的节能效果。第二光照单元的混合荧光粉可根据所照射植株的不同进行各不同荧光粉之间配比的调整，从而使得调整后的混合荧光粉发出光的光谱与植株的吸收光谱更为接近，以达到提高光合效率的效果。
实施例7
根据一种优选的实施方式，第一光照单元的光照周期设置为长光周期，长光周期可设置为12h/12h或14h/14h的光/暗的循环，以满足植株的发育要求并平衡胁迫反应。
实施例8
本申请还提出了一种节能型百香果育苗方法，如图2所示，包括不少于以下步骤：
S1：选择优良品种并处理，以保证种源的品质、满足培育要求；
S2：培育环境的布置，以符合植株生长条件的要求；
S3：将处理好的优良品种移栽至培育环境里，以促使植株再生根，从而提高质量和产量；
S4：一种节能型百香果育苗装置的设置，提高植株的光能利用率，从而提高质量和产量的同时达到节能效果；
S5：培育环境的管理，以控制植株生长影响因素，从而达到育苗效果的控制。
实施例9
S1：选择优良品种并处理包括预处理阶段，其中，预处理阶段包括对优良品种的清洗和干燥，以避免有毒有害物质对培育效果产生影响。在扦插育苗中，可采集无病虫害、生长旺盛、芽较饱满、粗细基本一致的枝条。将采集到的枝条剪成带节段的插条，被剪切的下切口部分距芽节1～1.5cm，上切口距芽节2～2.5cm，下切口斜切，而上切口平切，上切口与下切口皆平滑。将上芽节以及下芽节的叶片悉数剪去，使得上下两节均无叶片，并将两种插条分别归类放置。将归类好的枝条清洗消毒后捞出沥干，将插条捆的下芽节浸入生根调节剂溶液中，浸泡20分钟后捞出沥干待插。S2：培育环境的布置，优选地，扦插育苗时，可采用无纺布营养袋作为育苗容器，将粉红土与发酵腐熟有机肥按照17:3的比例制成营养基质，混合之后进行消毒处理，该消毒过程可使用50％多菌灵可湿性粉剂800～1000倍液或0.1％～ 0.5％高锰酸钾溶液，消毒过程采用喷洒的方式，喷洒过程中对营养基质进行搅拌以达到更好的消毒效果。消毒完成后采用薄膜封存2～3天，取出晾干后采用营养袋将其装好。进行扦插操作之前先将营养袋喷淋直到半数营养土湿透，对环境进行消毒后，即可扦插。待一段时间出苗后，将苗移至荫蔽处，保持10％～50％的荫蔽度。S3：将处理好的优良品种移栽至培育环境里，优选地，待苗长到子叶稳定时，便可从催芽床上移栽。移栽起苗前应先浇透水以方便移栽，从而保护根系。移栽深度为幼苗在催芽时的扦插生深度。移栽完成后浇足定根水。
实施例10
S1：选择优良品种并处理，在种子育苗时，在有成熟果实的无病虫害的生长健壮的母株上选择成熟、长势优良、无病虫的果实作为育苗材料，将种子洗净后晾干，再通过浸泡去除表层胶质后等待使用。种子采用克多菌灵或甲基托布津拌种，用量为每公斤种子使用10～15g，拌种20～30分钟后即可播种。优选地，S2：培育环境的布置包括催芽容器的布置，将种子均匀排布于催芽容器里，再用一层1～2厘米的细河沙覆盖，最后充分浇水，直到水将种子浸透。在催芽容器周围设置遮光装置，保持40％～50％的荫蔽度。催芽时每间隔两天左右浇一次水，直到催芽结束。
实施例11
所述S4：一种节能型百香果育苗装置的设置包括以下子步骤：
S4.1：设置第一光照单元，在植株多个方向架设第一光照单元，以使得在光源不移动的情况下，所述植株的叶片能够拥有最大的光照接收面积，优选地，多个方向的所述第一光照单元的光路集中于所述植株身上，从而能最大程度地照射所述植株以最大程度地利用光源；
S4.2：设置第二光照单元，在植株根部的受光面一侧设置能够接收第一光照单元提供的光能的第二光照单元，以使得设置于所述第二光照单元上的荧光粉能够将吸收的光能以光线形式反射给植株，从而达到植株叶片两侧均能够接收光线的目的。所述第二光照单元设置于所述第一光照单元的光路上，以能够最大程度地吸收穿过叶片缝隙的光线。
实施例12
S5：培育环境的管理包括温度控制、灌溉频率的设定、及虫害的防治。温度控制在0℃～30℃以内，优选地，温度控制在20～30℃以内，以保证植株的正常生长。灌溉频率根据环境温度的变化而变化，其中，温度较高则土壤水分流失较快，灌溉频率则对应增加以保持土壤的湿润，温度较低则土壤水分流失较慢，灌溉频率则对应减少以避免土壤积水。病虫害会对植株生长造成严重伤害，更可能导致植株坏死，需要加以高度重视和及时防治。同时需要做好药剂预防工作，一旦发现发病植株及时铲除并配合杀菌药物进行杀菌。疫病多在高温高湿及雨季发生，可以通过增加通风透光性、做好清洁工作和喷洒预防药剂等方式加以预防。而虫害主要有蚜虫、瓜实蝇、蓟马、咖啡木蠹蛾、红头芜菁、螨类及地下害虫等，一般采取预防为主的综合防治措施，合理使用相应的农药，尽可能避免虫害的发生。
实施例13
S5：培育环境的管理还包括肥料的施用，肥料包括CO2肥，施用CO2肥有多种方式：施用瓶装液体CO2能精确控制设施内的CO2浓度，操作简单；利用窗户等通风设施来补充室内CO2浓度；施用固体CO2颗粒气肥，借助光温效应让固体CO2颗粒气肥自行潮解释放CO2；在栽培的空闲空间或在可以进行气体交换的设施中种植食用菌，利用食用菌释放CO2。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种节能型百香果育苗装置，包括：CO2检测器，用于检测培育室内的CO2浓度；
光照强度检测器，用于检测培育室内的光照强度；
控制处理器，数据连接于所述CO2检测器与所述光照强度检测器，能够根据所述CO2检测器检测出的CO2浓度计算出CO2消耗速率，其特征在于，
所述控制处理器能够将所述CO2消耗速率与CO2消耗速率预设值比较并确定所述CO2消耗速率对应的CO2阈值区间，进而所述控制处理器在确定的所述CO2阈值区间基础上将光照强度与光照强度预设值比较并确定光照强度阈值区间，所述处理器根据确定的光照强度阈值区间发出遮光指令和/或CO2补充指令。
2.根据权利要求1所述的一种节能型百香果育苗装置，其特征在于，所述装置设置有至少两层的遮光网，所述遮光网能够接收所述处理器发出的遮光指令，并开始运行所述遮光网以覆盖所述培育室的光照接收处，其能够减弱照射于植株上的光照强度。
3.根据权利要求1或2所述的一种节能型百香果育苗装置，其特征在于，在所述遮光网运行过程中，所述光照强度检测器停止检测，直到所述遮光网停止运行即达到遮光位置后，所述光照强度检测器恢复检测。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种节能型百香果育苗装置，其特征在于，还包括CO2发生器，所述CO2发生器能够接收所述处理器发出的CO2补充指令，并向培育室环境中释放CO2。
5.根据权利要求1～4任一项所述的一种节能型百香果育苗装置，其特征在于，所述装置设置有第一光照单元，用于向植株提供光能，所述第一光照单元包括不少于一个方向的光源，其根据所述植株所处的空间方位不少于一个角度地进行布置，以使植株叶片能从不少于一个方向获得光照。
6.根据权利要求1～5任一项所述的一种节能型百香果育苗装置，其特征在于，所述控制处理器数据连接于所述第一光照单元并能够发出光照角度控制指令，所述第一光照单元能够响应于所述光照角度控制指令以对所述第一光照单元的光源进行角度调整，以满足所述植株对光照分布的要求。
7.根据权利要求1～6任一项所述的一种节能型百香果育苗装置，其特征在于，所述控制处理器能够根据预设的设置光处理和/或暗处理周期，发出光照时间控制指令，所述第一光照单元能够响应于所述光照角度控制指令以对光照时间进行调整，以满足植株发育中对光照周期的要求。
8.根据权利要求1～7任一项所述的一种节能型百香果育苗装置，其特征在于，所述控制处理器能够根据预设的光配比数据发出光配比调整指令，所述第一光照单元能够响应于所述光配比调整指令，将不少于一个的单色光根据预设值进行配置，进而具有与叶绿素的吸收光谱相似度不低于50％的光谱。
9.根据权利要求1～8任一项所述的一种节能型百香果育苗装置，其特征在于，还包括第二光照单元，设置于所述植株根部的受光面一侧，其中，所述第二光照单元接收光线的一面设置有荧光粉，用于将所述第一光照单元或者环境光源提供的光能通过所述荧光粉进行能量转换以光能形式发射至所述植株，从而提高所述植株的光能利用率，所述荧光粉为具有与叶绿素的吸收光谱相似度不低于50％的光谱的混合荧光粉。
10.一种节能型百香果育苗方法，其特征在于，包括以下步骤：检测培育室内的CO2浓度；用于检测培育室内的光照强度；能够根据所述CO2浓度计算出CO2消耗速率；将所述CO2消耗速率与CO2消耗速率预设值比较并确定所述CO2消耗速率对应的CO2阈值区间，进而在确定的所述CO2阈值区间基础上将光照强度与光照强度预设值比较并确定光照强度阈值区间；根据确定的光照强度阈值区间发出遮光指令和/或CO2补充指令。
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