导根种植结构及保水种植装置的制作方法

本申请涉及植物培育领域，特别是涉及导根种植结构及保水种植装置。

背景技术：

在植物生长过程中，一般情况下，植物通过根吸收土壤中的水分、矿物质和无机物，再通过叶片吸收二氧化碳，然后通过太阳光进行光和作用，最后将这些养分转化成有机物，并储存在植物体内，有机物的不断转化和积累，使得植物细胞进行生长、分裂，之后植物就由小到大，然后开花结果。所以植物的生长动力一切都来自于大自然，土壤只是为植物的生长提供基质，土壤中的养分和空气中的二氧化碳与阳光才是植物生长的根本。不同的植物会存在一定差异，但无论如何，水肥作用非常关键。

为了提高水肥利用率，现已广泛采用滴灌技术，滴灌是按照作物需水要求，通过管道系统与安装在毛管上的灌水器，将水和作物需要的水分和养分一滴一滴，均匀而又缓慢地滴入作物根区土壤中的灌水方法。滴灌不破坏土壤结构，土壤内部水、肥、气、热经常保持适宜于作物生长的良好状况，蒸发损失小，不产生地面径流，几乎没有深层渗漏，是一种省水的灌水方式。滴灌的主要特点是灌水量小，灌水器每小时流量为2-12升，因此，一次灌水延续时间较长，灌水的周期短，可以做到小水勤灌；需要的工作压力低，能够较准确地控制灌水量，可减少无效的棵间蒸发，不会造成水的浪费；滴灌还能自动化管理。

但是种植环境是多种多样的，在不同的环境下，会遇到不同的问题，滴灌仅仅解决了节约水肥付出的问题，但不能解决水肥流失问题。然而在一些特殊环境中，严重的流失和挥发环境往往会使得农林业生产无法进行。例如，在干旱地区，保水困难，因为环境干燥，加入土地里的水和养分会流失和蒸发等散失，因此创造完全适合植物生长的大面积的人工环境成本极高。例如，对于水资源丰富的环境下，如水面发展种植，也存在类似的问题，养分会迅速流失。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种导根种植结构及保水种植装置。

一种导根种植结构，其包括防水基材，所述防水基材呈板状结构，所述防水基材用于承载种植物及其栽培基质；所述防水基材具有导根区域，所述导根区域用于在种植物生根作用下产生缝隙以使根部穿过所述防水基材，所述导根区域朝向种植物的一侧具有粗糙表面。

上述导根种植结构，采用了防水基材避免水分和养分流失到外部尤其是地下，防水基材一方面能够承载种植物及其栽培基质，另一方面能够使根部穿过所述防水基材，因此不妨碍根的生长，又具有避免水土肥流失防止水和肥浪费的效果，粗糙表面的设计有助于在细微环境形成大量的凹凸不平表面，有助于根部穿过防水基材到达外部环境。这样的设计，无论是定制还是移栽都适用。

进一步地，在其中一个实施例中，所述防水基材采用预先发泡的泡沫珠粒制得，其中，预先发泡的泡沫珠粒包括体积比为90％至40％的普通泡沫珠粒及体积比为10％至60％的预制泡沫珠粒，所述预制泡沫珠粒为所述普通泡沫珠粒混合适量钙镁磷粉、纳米蒙脱石粉及/或腐殖酸粉沫得到。进一步地，在其中一个实施例中，所述适量以泡沫珠粒结块为标准；进一步地，在其中一个实施例中，所述适量以其上限能使泡沫珠粒结块为标准。

在其中一个实施例中，所述防水基材为泡沫塑料发泡制得。

在其中一个实施例中，所述泡沫塑料包括聚氨酯、聚丙烯及/或聚乙烯。

在其中一个实施例中，所述泡沫塑料的发泡倍率根据种植物的品种设置以形成所述导根区域。

在其中一个实施例中，所述防水基材全体均为所述导根区域。

在其中一个实施例中，所述防水基材朝向种植物的一侧全部具有所述粗糙表面。

一种保水种植装置，其包括上述任一项所述导根种植结构。

上述保水种植装置，采用了具有防水基材的导根种植结构，避免水分和养分流失到外部尤其是地下，防水基材一方面能够承载种植物及其栽培基质，另一方面能够使根部穿过所述防水基材，因此不妨碍根的生长，又具有避免水土肥流失防止水和肥浪费的效果，粗糙表面的设计有助于在细微环境形成大量的凹凸不平表面，有助于根部穿过防水基材到达外部环境。这样的设计，无论是定制还是移栽都适用。

在其中一个实施例中，所述保水种植装置还设有围框结构，所述导根种植结构设置于所述围框结构的底部，并且所述导根种植结构与所述围框结构共同形成一个无盖空箱体。

在其中一个实施例中，所述围框结构采用隔水挡板围合形成；所述保水种植装置还设有盖板，所述盖板盖设于所述围框结构的顶部。

在其中一个实施例中，所述围框结构的底部还设有承托部，所述导根种植结构设置于所述承托部上。

在其中一个实施例中，所述围框结构的底部下方还延伸设有保水区，所述保水区的侧壁上部开设有溢流孔。

在其中一个实施例中，所述围框结构的底部还设有承托部，所述导根种植结构设置于所述承托部上；且所述围框结构的底部下方还延伸设有保水区，所述保水区的侧壁上部开设有溢流孔。

附图说明

图1为本申请一实施例的种植真实效果图。

图2为本申请另一实施例的种植真实效果图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本申请的一实施例是，一种导根种植结构，其包括防水基材，所述防水基材呈板状结构，所述防水基材用于承载种植物及其栽培基质；所述防水基材具有导根区域，所述导根区域用于在种植物生根作用下产生缝隙以使根部穿过所述防水基材，所述导根区域朝向种植物的一侧具有粗糙表面。上述导根种植结构，采用了防水基材避免水分和养分流失到外部尤其是地下，防水基材一方面能够承载种植物及其栽培基质，另一方面能够使根部穿过所述防水基材，因此不妨碍根的生长，又具有避免水土肥流失防止水和肥浪费的效果，粗糙表面的设计有助于在细微环境形成大量的凹凸不平表面，有助于根部穿过防水基材到达外部环境。这样的设计，无论是定制还是移栽都适用。

无论是恶劣生存环境还是优越生长环境，植物根系生长在一个可以保水、保肥的环境非常重要，养分和水分的流失和挥发通常成为农业种植的一个限制因子，严重的流失和挥发环境会使得农林业生产无法进行，即便是对于水资源丰富的环境下，如水面发展种植，也存在类似的问题，养分极易流失，要用植物吸收移出过多的营养成分，同时也需要施肥，因为水体环境的营养并不一定完全能够满足植物的需求。这就需要一个隔离的种植环境。如果这个种植环境完全与外界环境还需要开放的一面，以吸收环境外的水和营养等。本申请各实施例与滴灌技术的完美配合甚至可实现零损耗滴灌效果。在其中一个实施例中，所述防水基材设有导根层并以所述导根层作为所述导根区域。在其中一个实施例中，所述防水基材或所述导根层为泡沫塑料发泡制得。为了确保安全性，在其中一个实施例中，所述泡沫塑料包括聚氨酯、聚丙烯及/或聚乙烯。这样，所述导根种植结构及其所述防水基材，无毒无害，不危及生物安全。在其中一个实施例中，所述泡沫塑料的发泡倍率根据种植物的品种设置以形成所述导根区域。一般来说，为了促使种植物生根突破所述防水基材，发泡倍率要高，以使所述防水基材易于被根系突破，发泡倍率就是泡沫珠粒形成泡沫塑料成品后较原材料颗粒的体积增大的比例，但是该发泡倍率过高时会影响防水基材的强度，因此需在满足承载种植物及其栽培基质的强度要求及满足易于被根系突破的使用要求中寻求平衡，这个平衡就是发泡倍率的选择，一般来说根据种植物的品种设置所述泡沫塑料的发泡倍率，使得种植物的根系能够穿过所述导根区域即可。

为了提升所述防水基材的承载强度，以承载更多种植物及其栽培基质，进一步地，在其中一个实施例中，所述防水基材还设有承载层，所述承载层设置于所述导根层的上方或下方，所述承载层具有大量间隙以让种植物的根系穿过；亦即，承载层是不防水的，它主要起到载重受力的作用。在其中一个实施例中，所述防水基材设有两所述承载层，所述导根层位于两所述承载层之间。在其中一个实施例中，所述承载层为框架支撑结构，例如塑料框或者木框或者金属框，最好用塑料框，它和泡沫塑料是不同的，在厚度较薄的前提下支撑强度较大。在其中一个实施例中，所述承载层为具有加强筋结构的塑料板，其中具有大量穿孔。这样的设计，能够在确保承载强度的前提下极大地减薄防水基材的厚度，尤其是用在底部的防水基材的厚度，只需要一层较薄的采用预先发泡的泡沫珠粒制得的所述防水基材或所述导根层即可实现隔水透根效果。

生根，指植物正在生长的根系，正在发育的根系、或已经扎根秧苗开始生长。为了促使种植物生根突破所述防水基材，进一步地，在其中一个实施例中，所述防水基材或所述导根层采用预先发泡的泡沫珠粒制得，其中，预先发泡的泡沫珠粒包括体积比为90％至40％的普通泡沫珠粒及体积比为10％至60％的预制泡沫珠粒，所述预制泡沫珠粒为所述普通泡沫珠粒混合适量钙镁磷粉、纳米蒙脱石粉及/或腐殖酸粉沫得到。在其中一个实施例中，预先发泡的泡沫珠粒包括体积比为90％的普通泡沫珠粒及体积比为10％的预制泡沫珠粒，即按体积比，预先发泡的泡沫珠粒包括90％的普通泡沫珠粒及10％的预制泡沫珠粒。在其中一个实施例中，预先发泡的泡沫珠粒包括体积比为40％的普通泡沫珠粒及体积比为60％的预制泡沫珠粒。在其中一个实施例中，预先发泡的泡沫珠粒包括体积比为84％的普通泡沫珠粒及体积比为16％的预制泡沫珠粒。在其中一个实施例中，预先发泡的泡沫珠粒包括体积比为60％的普通泡沫珠粒及体积比为40％至60％的预制泡沫珠粒。在其中一个实施例中，预先发泡的泡沫珠粒包括体积比为70％的普通泡沫珠粒及体积比为30％的预制泡沫珠粒。其余实施例以此类推。在其中一个实施例中，所述防水基材或所述导根层采用预先发泡的泡沫珠粒及框架支撑结构共同制得。进一步地，在其中一个实施例中，所述适量以泡沫珠粒结块为标准；进一步地，在其中一个实施例中，所述适量以其上限能使泡沫珠粒结块为标准，亦即，只要泡沫珠粒能够结块，钙镁磷粉、纳米蒙脱石粉及/或腐殖酸粉沫的数量越多越好。这样的设计，有助于种植物生根，且在根系突破导根区域时获得额外的养分支持，一个例子如图1所示，更清晰的一个例子如图2所示，均在试验中获得正面效果，证明本申请各实施例的导根种植结构及保水种植装置的可实现性。

进一步地，在其中一个实施例中，所述导根层即所述导根区域内部设有大量中空腔室；这样一方面可以减轻所述导根种植结构的重量，另一方面可以促使根系易于通过所述导根区域；在其中一个实施例中，所述中空腔室的容积为0.01至0.05立方厘米。中空腔室不宜过大，以免影响结构的承载能力，中空腔室不宜过于微小；在其中一个实施例中，各所述中空腔室均匀分布。在其中一个实施例中，各所述中空腔室在生产时采用注气工艺实现，即注入气体形成大量的小小气泡，这是为了形成中空腔室而设计的工艺。进一步地，在其中一个实施例中，所述中空腔室内部填设有包膜颗粒复合生物肥、腐殖酸及/或生根肥等；这样可以更好地提供肥料养分，并且由于这些养分封闭在中空腔室中，尤其是包膜颗粒复合生物肥，保质期较长，也有利于根系发育。但是，在批量生产防水基材时实施填埋肥料时有一定难度，通常的做法是在生产时，也就是填放栽培基质例如基土时进行批量处理，在其中一个实施例中，采用特制工具来实现导根区域内部开设大量中空腔室及填设有包膜颗粒复合生物肥、腐殖酸及/或生根肥等肥料。特制工具的一面是板形，具有突出的排针或阵列针，针的长度约为导根区域厚度的33.33％至50％；针头膨大且具有凹入部，在使用时肥料撒上去，导根区域翻转盖上，然后特制工具和导根区域一同翻过来，稍微用力即可，由于针的长度很短所以不会戳穿导根区域。

在干旱地区，保水困难，因为环境干燥，加入土地里的水和营养会流失和蒸发等散失。创造完全的人工环境成本高，采用导根种植结构做成保水种植装置，方便与滴灌技术整合，可以做到最小的成本，最好的效果，而且对环境完全开放，环境中的水和营养照样可以吸收。首先需要对多种泡沫塑料进行选材上的考虑，这些原料必须是无毒无害，不危及生物安全，通常我们选择聚乙烯硬质泡沫塑料，对于一些软质泡沫塑料、半硬质(或半软质)泡沫塑料也可以使用，常用的泡沫塑料有聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯等。并且发泡的倍率要高，因作物品种不同，倍率系数不同。在一个实施例中，用三分之一的发泡珠与钙镁磷和纳米蒙脱石粉作表面处理。并且要做表面粗糙化处理，例如用切片法形成比较粗糙的表面。

在其中一个实施例中，所述防水基材全体均为所述导根区域。这样可以简化生产工艺。或者，进一步地，在其中一个实施例中，所述防水基材具有边框，所述导根区域容置于所述边框内；这样的设计，一方面易于安装导根种植结构，另一方面也有利于提升安装强度，使得防水基材承载效果更好。进一步地，在其中一个实施例中，所述防水基材具有边框，一承载层、导根层、另一承载层顺序置于所述边框内；这样的设计，一方面易于安装导根种植结构，另一方面也有利于提升安装强度，使得防水基材承载效果更好，再一方面可以形成一个能够整体结构进行包装、运输及使用，非常方便。

在其中一个实施例中，所述防水基材朝向种植物的一侧全部具有所述粗糙表面。粗糙表面的设计有助于在细微环境形成大量的凹凸不平表面，有助于根部穿过防水基材到达外部环境。进一步地，在其中一个实施例中，所述粗糙表面具有规则分布的凸起及/或所述粗糙表面具有规则分布的凹坑。进一步地，在其中一个实施例中，所述粗糙表面具有杂乱分布的凸起及/或所述粗糙表面具有杂乱分布的凹坑。在其中一个实施例中，对于泡沫塑料的防水基材或导根区域设计，较为易于实施的是凹坑，只要用预制凸版压一下即可，也可以压擦几下，使得所述粗糙表面形成大量微观凹凸不平结构，易于根系突破防水基材的导根区域。

在其中一个实施例中，一种保水种植装置，其包括上述任一实施例所述导根种植结构。上述保水种植装置，采用了具有防水基材的导根种植结构，避免水分和养分流失到外部尤其是地下，防水基材一方面能够承载种植物及其栽培基质，另一方面能够使根部穿过所述防水基材，因此不妨碍根的生长，又具有避免水土肥流失防止水和肥浪费的效果，粗糙表面的设计有助于在细微环境形成大量的凹凸不平表面，有助于根部穿过防水基材到达外部环境。这样的设计，无论是定制还是移栽都适用。

在其中一个实施例中，所述保水种植装置还设有围框结构，所述导根种植结构设置于所述围框结构的底部，并且所述导根种植结构与所述围框结构共同形成一个无盖空箱体。这样可以直接往里面填装栽培基质例如栽培土等，然后以播种、插苗、扦插等方式栽培种植物。在其中一个实施例中，所述围框结构采用隔水挡板围合形成；这样具有更好的小环境防治水分养分流失效果。在其中一个实施例中，所述围框结构与所述导根种植结构一体成型设置，且所述围框结构的厚度小于所述导根种植结构；或者，。在其中一个实施例中，所述围框结构与所述防水基材一体成型设置，且所述围框结构的厚度小于所述防水基材；或所述围框结构与所述导根区域一体成型设置，且所述围框结构的厚度小于所述导根区域，这样可以节省工序，快速制造，并且节约围框结构的耗材。

为了更好地留住水分，在其中一个实施例中，所述围框结构采用隔水挡板围合形成；所述保水种植装置还设有盖板，所述盖板盖设于所述围框结构的顶部。这样可以防止水分蒸发。进一步地，在其中一个实施例中，所述盖板设有通孔，所述通孔用于透出所述种植物，例如透出所述种植物的茎叶等部分到外部环境。进一步地，所述通孔为可扩张孔，用于适应种植物的成长；进一步地，在其中一个实施例中，所述盖板于所述通孔的边缘部位设有减薄层，所述减薄层用于在所述种植物生长中受力破裂或者由种植户施力破裂，以使所述种植物易于透出所述通孔。这样的设计，可以形成一个密封体系，避免水分从栽培基质上方蒸发；还能够适应种植物的成长，不会造成阻碍。在其中一个实施例中，盖板一般单独设置，围框结构一般与导根区域一体成型形成无盖空箱体，盖板与无盖空箱体配合使用，如果不用盖板的话也可以铺设薄膜。

为提升生产效率，进一步地，在其中一个实施例中，所述保水种植装置为所述导根种植结构一体成型制成的中空箱体。在使用时可以戳破顶部插秧或者播种即可。在其中一个实施例中，所述保水种植装置为所述导根种植结构一体成型制成的中空箱体，且箱底的厚度大于箱壁的厚度，箱壁的厚度大于箱顶的厚度。这样的设计，一方面节约了材料，降低了材料成本；另一方面提升了生产效率，可以快速生产提供大量合规保水种植装置以供应客户；再一方面能够达到保水保肥的技术效果。在配合滴灌系统使用时，可以从箱壁或箱顶戳入箱体内部。更实用的一个实施例是，所述保水种植装置为所述导根种植结构一体成型制成的中空箱体。

进一步地，在其中一个实施例中，所述保水种植装置还设有框架管体，所述框架管体固定于所述围框结构的壁部或顶部，且所述框架管体具有位于所述围框结构外部的输入端，所述输入端用于接入外部的滴灌系统；所述框架管体还设有连通所述输入端的管道结构，所述管道结构用于输送源自所述滴灌系统的滴灌液，包括水及/或肥液；所述管道结构开设有至少一个低于所述围框结构的顶部且低于播种深度或育秧深度1至3厘米的滴灌口。滴灌口的大小根据常规地下滴灌方式设计即可，通常不宜过小以免堵塞。进一步地，在其中一个实施例中，所述管道结构于所述滴灌口处设有单向膜或滤网，以免土粒堵塞滴灌口。在其中一个实施例中，所述管道结构开设有多个所述滴灌口；进一步地，在其中一个实施例中，每一所述滴灌口对应一播种位置或者育秧位置设置。即，预计有多少秧苗，就设计多少个滴灌口，或者预计播多少种，就设计多少个滴灌口。这样可以确保每一种植物得到精确的滴灌供给，包括水与肥等。

考虑到有微量水分可能会随着根系流出，在其中一个实施例中，所述围框结构的底部还设有承托部，所述导根种植结构设置于所述承托部上。在其中一个实施例中，所述围框结构的底部下方还延伸设有保水区，所述保水区的侧壁上部开设有溢流孔。在其中一个实施例中，所述围框结构的底部还设有承托部，所述导根种植结构设置于所述承托部上；且所述围框结构的底部下方还延伸设有保水区，所述保水区的侧壁上部开设有溢流孔。在其中一个实施例中，所述保水种植装置底部是防水材料制成的保水区，保水区的侧壁上部开设有溢流孔以免过漫淹根，溢流孔一般较小，孔径小于2～3厘米，如果太小的话很容易堵塞；保水区的上方是所述围框结构的底部，围框结构的底部处设有所述防水基材，围框结构也是用防水材料做成的，保水种植装置的顶部是盖板，这样设计，可以留住养分和水分，特别适合应用于干旱地区，在内蒙古已经流转了1200万亩沙漠，亟待保水种植技术去治理沙化，本申请各实施例特别适合应用于这些地区；还适用于水生种植留住养分。且该保水种植装置特别适合配合滴灌系统使用，完美状态下可达到滴水不漏，根系自由生长。

需要说明的是，本申请的其它实施例还包括，上述各实施例中的技术特征相互组合所形成的、能够实施的导根种植结构及保水种植装置，无论是直接种植还是栽培之后移植都非常方便。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。