[發(fā)明專利]空間植物培養(yǎng)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310408133.8
• 申請(qǐng)日: 2013-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN103477911A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳敏;楊有泉;鄧素芳;林營志;劉暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所
• 主分類號(hào): A01G9/20
• 分類號(hào): A01G9/20;A01G9/24
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種空間植物培養(yǎng)裝置。

背景技術(shù)

受控生態(tài)生命保障系統(tǒng)（簡稱CELSS），是人類開展未來長時(shí)間、遠(yuǎn)距離、多乘員載人航天活動(dòng)可以信賴的先進(jìn)系統(tǒng)。在空間站栽培植物是開展CELSS系統(tǒng)研究的前提，也是近幾年各國在空間站重點(diǎn)研究的領(lǐng)域。在現(xiàn)有的整個(gè)載人艙內(nèi)宇航員也只能整天吃壓縮食品，吃不到新鮮食物，這嚴(yán)重影響到在微重力下宇航員的身心健康，也影響到以后長時(shí)間滯留于空間站。因此，在飛行艙內(nèi)引入綠色植物勢在必行，它不僅可以吸收宇航員呼吸作用所產(chǎn)生的CO2，釋放出O2，還可以在生育期內(nèi)收獲新鮮的蔬菜供宇航員食用，一舉多得。

國內(nèi)現(xiàn)有的空間植物培養(yǎng)裝置，大多數(shù)采用瓊脂培養(yǎng)基或者毛細(xì)材料作為基質(zhì)培養(yǎng)植物，水分和營養(yǎng)物質(zhì)是一次性的，培養(yǎng)時(shí)間短，很難完成植物整個(gè)生育期的栽培。研制出的裝置有的僅作為地面試驗(yàn)裝置，無法驗(yàn)證其上天可行性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的空間植物栽培裝置培養(yǎng)時(shí)間短無法適應(yīng)植物整個(gè)生育期栽培的問題進(jìn)行了改進(jìn)，本發(fā)明采用植物濕潤栽培方法，配置閉式培養(yǎng)液灌流供給系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)小型植物長期培養(yǎng)試驗(yàn)所需的生長監(jiān)控和綜合環(huán)境監(jiān)測功能，旨在應(yīng)用于在軌飛行試驗(yàn)。

本發(fā)明的具體實(shí)施方案是：一種空間植物培養(yǎng)裝置，包括一培養(yǎng)箱，所述培養(yǎng)箱由一縱向隔板分割形成左右兩個(gè)腔室，所述左腔室設(shè)有上下兩層，上層設(shè)有紅萍濕潤栽培盤，下層設(shè)有蔬菜濕潤栽培盤，所述右腔室設(shè)有種苗栽培盤，所述紅萍濕潤栽培盤、蔬菜濕潤栽培盤和種苗栽培盤上方均設(shè)有用于給予植物光照的LED燈板，所述右腔室還設(shè)有用于提供植物培養(yǎng)液的囊式集液箱和用于驅(qū)動(dòng)培養(yǎng)液循環(huán)的蠕動(dòng)泵。

進(jìn)一步的，所述紅萍濕潤栽培盤與蔬菜濕潤栽培盤底部至下而上均鋪設(shè)有蓄水保水基質(zhì)層、滲水支撐基質(zhì)層和扎根生長層，所述蓄水保水基質(zhì)層為多孔陶瓷顆粒，種苗栽培盤內(nèi)設(shè)有蓄水保水基質(zhì)層，所述蓄水保水基質(zhì)層均布有帶有滲水孔的滲水管路。

進(jìn)一步的，所述蔬菜濕潤栽培盤的滲水支撐基質(zhì)層與種苗栽培盤內(nèi)還設(shè)置若干定植圈，所述定植圈按植物不同生育期的株行距排列。

進(jìn)一步的，所述囊式集液箱設(shè)有出水口與入水口，所述滲水管路的進(jìn)水端經(jīng)蠕動(dòng)泵與囊式集液箱出水口相連接，滲水管路的出水口與囊式集液箱的進(jìn)水口相連接形成水分和養(yǎng)料供給回路。

進(jìn)一步的，所述囊式集液箱內(nèi)還設(shè)有水溫傳感器、水加熱器、水壓傳感器和補(bǔ)液口。

進(jìn)一步的，所述培養(yǎng)箱左腔室內(nèi)壁上設(shè)有供氣導(dǎo)流柵，所述供氣導(dǎo)流柵前端設(shè)有微型通風(fēng)扇。

進(jìn)一步的，所述LED燈板與設(shè)置于右腔室上方的光源驅(qū)動(dòng)板及LED無級(jí)調(diào)光板電連接電連接，所述LED燈板上設(shè)有83％紅光LED和17％藍(lán)光LED，所述光源板面上還涂覆有可提高光照強(qiáng)度及均勻度的鏡面反射涂層。

進(jìn)一步的，所述紅萍濕潤栽培盤、蔬菜濕潤栽培盤及種苗栽培盤內(nèi)設(shè)有介質(zhì)濕度傳感器和光合有效輻射傳感器。

進(jìn)一步的，所述培養(yǎng)箱還配置了大氣環(huán)境因子適時(shí)監(jiān)測裝置和報(bào)警裝置，

進(jìn)一步的，所述培養(yǎng)箱右腔室側(cè)壁上設(shè)有控制箱所述控制箱內(nèi)設(shè)有主控電路板，雙路高清晰攝像頭和觸摸顯示屏，所述主控電路板與培養(yǎng)箱內(nèi)的傳感器、監(jiān)測裝置、報(bào)警裝置相連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

（1）空間站不存在水界面，發(fā)明裝置采用濕潤栽培法，在植物濕潤栽培盤內(nèi)蓄水保水基質(zhì)層中的濕養(yǎng)介質(zhì)始終保持充分濕潤狀態(tài)，且介質(zhì)表面無明水滲出。本發(fā)明在植物栽培盤中還設(shè)置濕度傳感器，通過控制蠕動(dòng)泵輸出流量與蠕動(dòng)泵間歇工作周期，結(jié)合閉式培養(yǎng)液囊式集液箱供給給滲水管路，在確保介質(zhì)表面無明水滲出前提下，為植物提供養(yǎng)分和水分。植物濕潤栽培方法的實(shí)現(xiàn)，突破了空間植物栽培局限于組培苗或幼苗期，這方面將與國際先進(jìn)水平接軌。

（2）該發(fā)明裝置在培養(yǎng)箱內(nèi)置有紅萍濕潤栽培盤和蔬菜濕潤栽培盤，由于紅萍、生菜、西洋菜和苦苣等植物均屬色拉型蔬菜，具有生長速度快、定植后生育期短、株高較矮、經(jīng)濟(jì)系數(shù)高和食用口感佳等特點(diǎn)，適合在空間植物培養(yǎng)裝置內(nèi)栽培；研究這些植物的群體、個(gè)體光合效率和生物產(chǎn)量高效生產(chǎn)周期及其在空間微重力環(huán)境下變化規(guī)律，旨在為自循環(huán)CELSS系統(tǒng)中植物的物質(zhì)和能量供應(yīng)效率提供理論依據(jù)，符合開展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和空間站關(guān)鍵技術(shù)實(shí)驗(yàn)的需求，為我國載人航天后續(xù)工程的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。