陳禮斌 王承起 朱為民 王 虹**

（1.上海茵能節(jié)能環(huán)保科技有限公司，上海 奉賢201400；2.上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，上海市設(shè)施園藝技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 奉賢201403）

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，許多居民利用家庭的陽(yáng)臺(tái)、屋頂、庭院等種植一些花卉和蔬菜，既能修身養(yǎng)性、改善和美化環(huán)境，還能獲得綠色農(nóng)產(chǎn)品，可謂一舉多得[1]。但是，大部分家庭的平面種植面積非常有限，只有向空間發(fā)展才能滿(mǎn)足居民種菜養(yǎng)花的需求[2]。目前，市場(chǎng)上用于立體種菜養(yǎng)花的工具在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及配套的管理技術(shù)等方面比較落后[3]。

我們針對(duì)市面上家庭陽(yáng)臺(tái)立體種植產(chǎn)品存在的問(wèn)題，研制出了一個(gè)多層搭接自滲灌立面種植系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，空間利用率高，單面型產(chǎn)品的種植面積可達(dá)占地面積的5倍左右，雙面型產(chǎn)品的種植面積可達(dá)占地面積的8～10倍，且受陽(yáng)光照射均勻，特別適合家庭陽(yáng)臺(tái)等場(chǎng)所種菜養(yǎng)花。

1 多層搭接自滲灌立面種植系統(tǒng)種植模塊單元的設(shè)計(jì)

種植模塊單元是多層搭接自滲灌立面種植系統(tǒng)的核心部件（種植模塊單元如圖1、圖2所示）。該系統(tǒng)采用盆體與盒體的組合結(jié)構(gòu)，盒體上部開(kāi)口，底板設(shè)置中空的豎管，豎管通向底板之外，盒體正面設(shè)有鏤空處，并且鏤空處下沿向外斜上方延伸，鏤空處的形狀和大小與盆體配套，盆體可在鏤空處隨時(shí)取放，盆體底部朝下從盒體正面的鏤空處斜插入盒體，盒體鏤空處下沿向外斜上方延伸的承載部可以防止盆體掉落；盆體底部設(shè)有許多細(xì)孔，放入盒體后盆底的細(xì)孔位于盒體的底板與豎管頂口之間，儲(chǔ)存于盒體的底板與豎管頂口之間的水分可通過(guò)盆體的細(xì)孔進(jìn)入盆體并為盆體內(nèi)的種植介質(zhì)及植物根系所吸收；水分從盆體的細(xì)孔進(jìn)入盆體位于盆體的底下部，水分可通過(guò)介質(zhì)的毛細(xì)現(xiàn)象往盆體的上部提升，同時(shí)部分植物的根系也可以越過(guò)盆體的細(xì)孔從箱體的儲(chǔ)水層吸取水分。

2 多層搭接自滲灌立面種植系統(tǒng)的運(yùn)行原理

多層搭接自滲灌立面種植系統(tǒng)的主要種植面采用立面體種植結(jié)構(gòu)，有單面型和雙面型，如圖3、圖4 所示。每個(gè)面均由斜插組合式自滲灌種植模塊單元拼接為立面體種植結(jié)構(gòu)，在模塊上方配置灌溉管，在每列模塊的上方至少配置1個(gè)出水頭，并采用頂部垂流層級(jí)遞進(jìn)的方式為每列模塊單元盒體供水，并由每個(gè)單元的種植部（盆體及盆體內(nèi)的基質(zhì)和植物）從底部吸收水分及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，形成梯級(jí)自流式肥水一體化滲灌體系。種植部斜插于每個(gè)單元，取放非常方便，易種植換茬和管理。種植基質(zhì)可以采用營(yíng)養(yǎng)土，也可采用顆粒小于3 mm 的珍珠巖、椰糠等材料，以利形成毛細(xì)現(xiàn)象。灌溉水肥時(shí)，介質(zhì)不會(huì)被沖刷，水肥被介質(zhì)和根系從底下部吸收，很好地解決了介質(zhì)中肥、水、氣三者的平衡關(guān)系，可促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育。

圖1 種植模塊單元盒體和盆體的結(jié)構(gòu)圖

圖2 種植模塊單元的盆體種植植物后插入盒體的結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 單面型種植架

圖4 雙面型種植架

該系統(tǒng)除了配置立面種植結(jié)構(gòu)外，還配置儲(chǔ)水和自動(dòng)化循環(huán)供水系統(tǒng)。與斜插組合式自滲灌種植模塊組成的立面種植結(jié)構(gòu)構(gòu)成了肥水一體化自動(dòng)灌溉系統(tǒng)。

3 種植模塊單元及多層搭接自滲灌立面種植系統(tǒng)的制作、組裝和使用性能

種植模塊單元的盒體和盆體采用高溫下模具一次注塑成型，即共聚PP 全新優(yōu)質(zhì)料拌入抗紫外線、抗氧化輔料，通過(guò)注塑模具，在注塑機(jī)上注塑成型。其生產(chǎn)工藝流程如下：配料→混料→注塑→成型→檢驗(yàn)入庫(kù)。

多層搭接自滲灌立面種植系統(tǒng)加工組裝工藝流程：（1）將PVC 微發(fā)泡型材料或不銹鋼板加工制作成水箱，水箱長(zhǎng)度與種植架長(zhǎng)度一致，寬度一般30 cm 左右，高度為20～40 cm；（2）在水箱兩側(cè)固定PVC 扁平型立柱；（3）在側(cè)柱上固定PVC 頂板和背板（如雙面型種植架背板則為中間板）；（4）將種植模塊單元的盒體縱向和橫向?qū)R一層層固定于背板（或中間板）上，最上層盒體上設(shè)置灌溉管，灌溉管的出水頭與每一列種植模塊單元的盒體相對(duì)應(yīng)，最下層盒體靠近水箱，模塊盒體的橫向總距離與水箱的內(nèi)徑長(zhǎng)度一致；（5）在水箱內(nèi)安裝12 V或24 V微型水泵，并將水泵的出水口通過(guò)輸水管與灌溉管相連接；（6）將微型水泵按其電壓與相應(yīng)的電源適配器連接，并將電源適配器與定時(shí)開(kāi)關(guān)接通。

目前，種植模塊單元有多種規(guī)格，主要采用的規(guī)格為每套模塊單元含1 個(gè)盒體和2 個(gè)盆體，盒體長(zhǎng)25 cm、寬6.3 cm、高16.7 cm，盆體口徑12 cm、底徑7 cm、高11 cm，每m2種植面積需24套模塊單元排列組合，可種植48盆植物。

多層搭接自滲灌立面種植系統(tǒng)的規(guī)格尺寸可以按照使用要求組裝。為便于運(yùn)輸和使用，長(zhǎng)度一般控制在3 m以?xún)?nèi)，寬度為30 cm左右，高度在2.5 m以?xún)?nèi)。

該系統(tǒng)灌溉水肥時(shí)，操作便捷，可定時(shí)自動(dòng)循環(huán)灌溉，灌溉水流不外溢、不滲漏，不會(huì)沖刷介質(zhì)，并由每個(gè)單元的種植部從底下部吸收水分及溶于水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，形成梯級(jí)自流式肥水一體化滲灌體系。每個(gè)模塊單元的種植部斜插于相應(yīng)的模塊單元中，取放方便，使用時(shí)，每30 d 往水箱注水1 次就可通過(guò)定時(shí)裝置自動(dòng)實(shí)施灌溉。如需施肥，只需在水中加入相應(yīng)配比的水溶肥即可。經(jīng)應(yīng)用檢測(cè)，多層搭接自滲灌立面種植系統(tǒng)可采用營(yíng)養(yǎng)土、珍珠巖、椰糠等多種基質(zhì)進(jìn)行生菜、青菜、香菜、香蔥、草莓及花卉等植物種植，植物生長(zhǎng)發(fā)育良好，種植效果如圖5所示。

圖5 多層搭接自滲灌立面系統(tǒng)種植效果圖

4 小結(jié)

多層搭接自滲灌立面種植系統(tǒng)不僅空間利用率高，而且采用最先進(jìn)的肥水一體化自動(dòng)循環(huán)滲灌系統(tǒng)，使用和管理方便，可滿(mǎn)足城市居民在陽(yáng)臺(tái)、露臺(tái)、屋頂和庭院等處的蔬果花草種植需要。產(chǎn)品已被許多單位和家庭使用，種植效果好，操作簡(jiǎn)便，具有較高的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益，應(yīng)用前景廣闊。