[发明专利]植物栽培系统

说明书

本申请是申请日为2007年09月10日、申请号为200780032327.5、名称为“植物栽培系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及植物栽培系统。更详细地说，本发明涉及使用能够与植物的根实质一体化的膜的植物栽培系统。进一步详细地说，本发明涉及在不使用装水或营养液的水耕槽的情况下供给用于栽培植物的水或营养液并在其中栽培植物的植物栽培系统。

根据本发明，在栽培植物体时，不需要传统的水耕槽(水耕槽用于装水或营养液并在其中栽培植物)，所以本发明能够节省下水耕槽材料费。

另外，设置水耕槽的情况下，需要水平不倾斜地安装水耕槽，所以需要花费很多费用，但根据本发明，则无需此费用，所以设备的成本低。

在本发明中，为了将土耕栽培(soil cultivation)或滴灌施肥(drip fertigation)中使用的大地土壤和植物隔开，在大地土壤上设置单独的不透水性材料，或设置在其上放有吸水性材料的不透水性材料，在不透水性材料上或在不透水性材料上的吸水性材料之上设置无孔性亲水性膜，由此在大地土壤上形成本发明的植物栽培系统。通过使植物在上述植物栽培系统的无孔性亲水性膜上生长，由此可以防止现有的土耕栽培或滴灌施肥中的问题，即，土壤中的微生物(如线虫等)、细菌类、病毒类等对植物的污染(这是连作土壤衰颓的原因)；土壤中残留农药等对植物的污染；盐分等在土壤表层的蓄积造成植物的生长发育抑制；以及肥料的流失造成地下水的污染等。

本发明能够解决由于植物的根与大地土壤直接接触所产生的上述问题。另外，本发明的植物栽培系统中水、肥料的用量极少，所以能够大幅降低植物栽培成本。

另外，通过利用本发明的植物栽培系统在水分抑制状态使植物生长，能够容易地改善该植物的品质。

另外，利用本发明的植物栽培系统，还能够减少植物中的硝态氮含量，植物中的硝态氮含量近年被视为问题。

背景技术

以往，利用自然条件(如太阳、土地、雨水等)，在户外通过田地栽培或者在室内通过温室栽培来栽培各种植物。在田地栽培和温室栽培中，从地表层到深处，土壤是连续的。因此，诸如线虫等有害微生物、细菌类在土壤中繁殖，这是连作土壤衰颓(連作障害)的主要原因，在这种情况下，需要对土壤消毒或进行所谓的土壤交换，在土壤交换中，用大量从其他地方运来的未被污染的土来替换本地的土。土壤消毒的典型方法是熏蒸法，但是用于熏蒸法的溴甲烷已被全面禁用，这使得难以进行土壤消毒。另外，使用大规模土壤交换在成本和客观实践上几乎是不可能的。

另外，过去大量使用的有机磷系农药污染了土壤，农药带来的农作物的污染问题已经非常严重。有机磷系农药难分解、难无毒化。因此要解决该问题，也需要大规模土壤交换。

在现有的施肥方法中，在大地中施加大量肥料作为基肥，然后在栽培期间一次施加等于1～2周量的肥料作为追肥。事实上，植物幼苗仅吸收少量肥料，随着植物的生长肥料吸收量增大，鉴于此，这种现有的施肥方法缺乏实效。因此现有的施肥方法不仅效率低，而且造成土壤中盐分蓄积。

土壤(特别是温室内的土壤)中的水分从土壤的下方向上方上升移动。灌溉时，在重力作用下水分暂时先将肥料成分带到了下方，但是停止灌溉后，土壤的水分再次向土壤的表面移动，并且盐分也一同被水分的移动带向土壤的表面。在土壤表面，仅水被蒸发掉。如此反复后，盐分蓄积在土壤表层。一般而言，在栽培系统中过量的盐越多，盐分蓄积的程度越高，蓄积的盐分成为了抑制植物生长的原因。这样的土壤状况与降雨量极少的漠境土的状况酷似。为了改善这种状况，只有使用大量的水冲掉蓄积的盐分的方法或者进行土壤交换的方法，这些方法均需要花费大的成本。

上述低效的施肥还是地下水污染的原因。适当的施肥量下，肥料(特别是氮肥)在土壤中被微生物分解，其中肥料依照如下顺序被氧化：

有机氮化合物→NH₄⁺→NO₂^-→NO₃^-。

但是，施肥量过多的情况下或者土壤中硝化细菌的活性弱的情况下，由于上述氧化过程不进行，以致NH₄⁺和NO₂^-在土壤中过度累积。NH₄⁺离子被吸附到带负电的土壤胶体表面，但NO₂^-不被土壤吸附，而从土壤中流失并造成地下水的污染。