溫室智能裝備系列之一百二十五溫室大麥芽苗栽培機營養液變量控制系統設計＊

張 梅，沙德建，鄒成俊，馬 偉，段發民（1.成都農業科技職業學院，成都 611130；.成都農業科技中心，成都 610000；3.成都農業科技職業學院5G+智慧農業技術應用研究中心，成都611130）

大麥芽苗是一種用途很廣泛的植物，其營養價值較高，可用來榨汁作為飲料，也可作為冬季鮮飼料提供給奶牛。富硒大麥芽苗是一種可以快速和高效補充人體硒元素的食物，在大麥苗生產過程中，通過精準控制溫度、濕度、水分等條件，并增加營養液硒元素濃度可以實現富硒大麥芽苗的規模生產。

富硒大麥芽苗采用噴霧葉面肥的方式，促進芽苗吸收更多的硒元素，生產的芽苗品質更高。這種生產方式具有生長周期短，產量高的優點。芽苗相比正常蔬菜植株體積小很多，所需空間少，因此，大麥芽苗的生產適合采用密閉栽培機這種工廠化栽培的模式。通過成套裝備為芽苗的生產提供一個高濕和遮光的環境，實現優質和高產芽苗的連續生產。文章設計了一種大麥芽苗栽培機營養液變量控制系統，以富硒大麥芽苗栽培為目標，設計了機械結構及相關控制系統。

系統工作原理

系統采用柜式結構，分為6 層，每個穴盤可獨立控制水營養液噴灑的濃度和噴量，控制箱控制壓力泵將營養液母液抽出，在管路中通過壓力泵和水二次混合后，定量噴灑在穴盤的大麥芽苗上。關閉柜門后溫室富硒大麥芽苗栽培機內部形成密閉空間，保持空間濕度和溫度在適合的范圍內，促進大麥生長。圖1 是溫室富硒大麥芽苗栽培機結構示意圖。

系統設計

溫室富硒大麥芽苗栽培工藝設計

大麥芽苗品種采用‘川大麥2 號’‘福大麥1 號’等，浸種11 h。選用長50 cm、寬35 cm 的金屬穴盤，穴盤邊緣高1.7 cm，每個穴盤播種150 g。富硒營養液母液選用安徽“硒無憂”糧食專用葉面肥，營養液母液配置時稀釋500 倍，精準控制注入量每次35 mL，每天設定為3～5 次。噴霧噴頭選用TG 實心錐形噴嘴。

品質指標設計

溫室富硒大麥芽苗栽培的外觀指標包含多次收割的芽苗的高度、密度、產量和顏色。生理指標包含麥苗葉片中的硒含量、葉綠素、蛋白質含量和SOD 酶活性。每次生產富硒大麥芽苗抽樣在穴盤4 個角及中心分別取麥芽苗5 棵。

圖1 溫室富硒大麥芽苗栽培機結構示意圖

圖2 溫室大麥芽苗栽培裝置原理圖

系統結構設計

該營養液變量控制系統采用0.6 mm 的鍍鋅板折彎加工，兩層板間距為13 mm，采用隔熱泡沫填充，每層穴盤放置板之間的間隔22 cm，噴頭長度3.2 cm。整機高度為1.56 m，長為1.25 m，寬度為0.48 m。腳輪直徑為62 mm，共有6個腳輪。整機外部采用烤漆處理，顏色為象牙白，油漆厚度0.6 mm。營養液噴霧回收槽深度12 cm。圖2 為溫室大麥芽苗栽培裝置原理圖。

系統控制設計

營養液變量控制系統采用自制單片機電路板控制，營養液噴灑時，所用營養液的濃度調控采用PWM 方式調控。濃度值為百分比值，設定值范圍從30%～85%。系統總功率為165 W。營養液變量控制系統控制營養液噴霧開始有兩種模式：一是噴霧開始時間和結束時間采用星期+開關時刻的方式，時刻精確到秒；二是采用日期+開始時間+時間長度的方式。圖3 是系統控制原理圖。

圖3 系統控制原理圖

應用效果

營養液變量控制系統于2020 年11 月在成都溫江農業科技園溫室基地開展了試驗，結果表明，相比較放置在溫室內其他地方的大麥芽苗，放置在栽培機中的大麥芽苗的生長速度和產量均提高了2 倍以上。所生產的大麥芽苗硒含量也明顯增加。