張 梅，凌 寧，馬 偉，鄒承俊

（1.成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院，成都 611130；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所，成都 611000；3.成都農(nóng)業(yè)科技中心，成都 611000）

家庭園藝是一種休閑屬性很強(qiáng)的農(nóng)業(yè)方式[1-3]，該方式的特點(diǎn)是可以最大程度地利用家居環(huán)境進(jìn)行栽培，最大程度地利用散碎的時(shí)間進(jìn)行管理，最大程度地利用管理精美的植物來調(diào)節(jié)身心健康。調(diào)節(jié)身心健康是家庭園藝主要目的之一。從健康的角度出發(fā)，傳統(tǒng)的土培方式在家居環(huán)境中有諸多不足[4,5]，水培替代土培是主要方向。

水培是一種易于人工控制的栽培方式，該方式利用水代替栽培基質(zhì)，解決了傳統(tǒng)基質(zhì)衛(wèi)生問題，更具有觀賞性，因此有利于在家居環(huán)境中進(jìn)行。家庭園藝水培方式更適合快速生長的植物，例如以綠色為主的葉菜。但家居環(huán)境中開窗通風(fēng)的時(shí)間有限，通風(fēng)不到位的問題可能引發(fā)家庭園藝水培作物的根部霉變，這是需要解決的難題。

根部送風(fēng)是依靠人工方式對水培葉菜的根部送入流動的空氣，借助新鮮空氣加速根部水分蒸發(fā)，促進(jìn)根部呼吸，達(dá)到防止霉變和促進(jìn)葉菜茁壯成長的目的。文章介紹了家庭園藝水培葉菜根部送風(fēng)系統(tǒng)解決根部空氣流動問題，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可為相關(guān)裝備的設(shè)計(jì)提供借鑒。

原理

水培葉菜根部送風(fēng)系統(tǒng)（圖1）主要由控制器、氣泵、輸氣管路等幾部分組成?？刂破饔脕碓O(shè)置輸氣的時(shí)刻和輸氣時(shí)間間隔，氣泵用來生成壓縮空氣，提高單位時(shí)間通過輸氣管的氣流密度。輸氣管路布置和固定在栽培盤下方，硬質(zhì)輸氣管上均布出氣孔，用來將壓縮空氣擴(kuò)散到植物根部。擴(kuò)散的氣流通過沖擊的方式促進(jìn)根部的水、氣、熱定時(shí)強(qiáng)制交換，尤其對于根部密度大的芽苗菜栽培有較好的作用。

設(shè)計(jì)

栽培工藝設(shè)計(jì)

栽培選用水培方式，栽培盤長度38 cm，寬12 cm，底部為全密封，無排水孔。采用單層結(jié)構(gòu)，不設(shè)內(nèi)層栽培網(wǎng)槽。每2 天在單個(gè)栽培盤內(nèi)加水28 mL。栽培盤傾斜放置，栽培盤一側(cè)比另一側(cè)高出3.5 cm，從高出一側(cè)直接加水。直接在栽培盤中催芽，不采用吸水紙催芽，避免了從吸水紙上移栽種子的麻煩，減輕勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，催芽和栽培一次完成，不用換盤，有利于實(shí)現(xiàn)芽苗菜的規(guī)?；a(chǎn)。

控制器設(shè)計(jì)

控制器采用C51 單片機(jī)為核心的時(shí)間控制器，內(nèi)部時(shí)鐘自動計(jì)時(shí)，每間隔130 min 啟動氣泵工作15 min?？刂破鬏敵霾捎美^電器開閉方式，控制器輸入采用旋鈕電位器輸入來調(diào)節(jié)時(shí)間間隔，時(shí)間間隔最大值為330 min，最小值為6 min。單次啟動工作時(shí)間最長為50 min，最短為30 s。

試驗(yàn)

材料和方法

試驗(yàn)地點(diǎn)在成都溫江，試驗(yàn)在自行設(shè)計(jì)搭建的家庭園藝溫室中進(jìn)行。播種品種為麻豌豆，播種時(shí)間為2021 年2 月18 日，播種時(shí)溫室內(nèi)最高溫度12 ℃，最低溫度7 ℃。水培所用水為自來水，靜置6 h 后直接使用。

栽培盤底部留漏水孔加氣試驗(yàn)

栽培盤底部留2 個(gè)直徑2 mm 的漏水孔，加入的水經(jīng)過32 s 基本流盡，漏水孔起到快速排水的作用。按照每間隔130 min 啟動氣泵工作15 min 的方式進(jìn)行控制。作物在發(fā)芽后226 h 時(shí)，平均株高為13.3 cm 。圖2 是栽培盤底部留漏水孔加氣栽培實(shí)物圖。

圖2 栽培盤底部留漏水孔加氣栽培實(shí)物圖

栽培盤底部留漏水縫加氣試驗(yàn)

栽培盤底部留4 個(gè)寬0.5 mm、長5 mm 的漏水縫，加入的水經(jīng)過158 s 基本流盡，漏水縫起到延緩排掉水的作用。按照每間隔130 min 啟動氣泵工作15 min 的方式進(jìn)行控制。作物在發(fā)芽后226 h 時(shí)，平均株高為14.1 cm（圖3）。

栽培盤底部不漏水加氣試驗(yàn)

栽培盤底部不漏水，部分根長時(shí)間泡在水中。按照每間隔130 min 啟動氣泵工作15 min的方式進(jìn)行控制。作物在發(fā)芽后226 h 時(shí)，平均株高16.6 cm（圖4）。

圖4 栽培盤底部不漏水加氣栽培實(shí)物圖

對照組試驗(yàn)

作為對照組根部不送風(fēng)，灌水條件一致。對于栽培盤底部有漏水孔的，根部發(fā)霉和有異味的植株為2.3%；對于栽培盤底部有漏水縫的，根部發(fā)霉和有異味的植株為5.1%；對于栽培盤底部不漏水，部分根長時(shí)間泡在水中，根部發(fā)霉和有異味的植株為89.6%（圖5）。

圖5 對照組不漏水不加氣實(shí)物圖

結(jié)論

家庭園藝水培葉菜根部送風(fēng)系統(tǒng)的開發(fā)包括控制器、氣泵和送風(fēng)管路等的設(shè)計(jì)和功能驗(yàn)證，完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)后進(jìn)行了對照試驗(yàn)，通過試驗(yàn)得出系統(tǒng)對水培葉菜根部發(fā)霉問題的解決有較大幫助。該系統(tǒng)促進(jìn)水培葉菜生長，達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。

（1）水培葉菜根部送風(fēng)系統(tǒng)消除了根部霉變的問題（圖6）。送風(fēng)系統(tǒng)加快根部水分的蒸發(fā)，避免部分根因長期泡在水里導(dǎo)致豌豆發(fā)霉異味的問題。

圖6 水培的葉菜根部無發(fā)霉

（2）水培葉菜根部送風(fēng)系統(tǒng)促進(jìn)水培葉菜根部的長勢（圖7）。水培葉菜根部送風(fēng)系統(tǒng)在根部有充足水分時(shí)，通過送風(fēng)加速根部氣流的流動，根系直徑顯著大于傳統(tǒng)方式，根部的生物量顯著大于傳統(tǒng)方式，平均株高高于傳統(tǒng)方式2.5 cm。

圖7 水培的葉菜根部長勢強(qiáng)壯

通過使用該裝置可以把蔬菜種在廚房里（圖8），隨吃隨用，享受最新鮮的蔬菜美食。在現(xiàn)實(shí)的栽培中，需要在裝備開發(fā)方面不斷的創(chuàng)新，通過創(chuàng)新促進(jìn)該領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，讓廚房種菜變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

圖8 蔬菜種在廚房里