窖藏式護苗裝置

李晨希 郭睿祺 張墨涵

春種、夏收、秋藏，聰明的湖南岳陽樟樹港人在年復一年的辣椒種植中，利用該地獨特的土質與得天獨厚的氣候條件，培育出“樟樹港辣椒”這一全國聞名的辣椒品牌。

通過調查我們發現，樟樹港辣椒種植過程中存在以下問題：從育苗到收獲的時間較長，為240多天；辣椒樹忌連作，但該地年年種植，影響了來年辣椒的品質與產量；育苗過程中需用到取暖設備，增加了辣椒種植的成本。

辣椒樹經過一年的生長可以木質化，如能“熬過”低溫霜凍天氣，來年可以照常開花結果，且過冬后的辣椒樹體內儲存的養分能改善來年辣椒的品質。然而，辣椒樹經一兩次霜凍就會被凍死。如何在氣溫10～15 ℃時使辣椒樹進行強迫性休眠，氣溫高于15 ℃時又能“蘇醒”，繼續生長？

本項目通過研究辣椒樹的安全過冬問題，設計了一種窖藏式護苗裝置，以期解決樟樹港辣椒樹的過冬難題。

一、設計辣椒樹休眠地窖

簡單的大棚無法對抗湖南冬季的低溫。為保持大棚恒溫，人們一般會為大棚鋪上塑料薄膜，但塑料薄膜大棚不僅造價昂貴，溫度提升與保溫效果也有限。如果安裝溫度調節系統，又會給農戶增加負擔。

我們設計了一個地窖，用保溫材料做頂。收獲樟樹港辣椒最后一批果后，對辣椒樹進行一定程度的修整，再將修整后的辣椒樹移入地窖。在冬季，依靠土壤的蓄熱功能，地窖內溫度能穩定在10～15 ℃，為辣椒樹休眠越冬提供了適宜的溫度條件。

二、設計供氧方式

（一）設計思路

二氧化錳與雙氧水反應可為地窖內的辣椒樹提供氧氣，反應生成的水能保持地窖環境的濕度。

（二）注意事項

植物休眠時，空氣中氧氣的濃度應保持在20%左右。利用氧氣傳感器檢測氧氣的濃度，當氧氣濃度低于20%時，電磁閥打開，讓雙氧水流過裝有二氧化錳的布包，產生氧氣。

三、設計處理二氧化碳的方式

利用二氧化碳傳感器檢測二氧化碳的濃度。當空氣中的二氧化碳濃度高于0.03%（體積分數）時，石灰水流入地窖的地溝，與沉積在底部的二氧化碳反應，生成碳酸鈣和水，既消耗了多余的二氧化碳，又增加了空氣的濕度。

四、設計光照補充裝置

（一）主光照裝置

地窖采用半陰半陽式結構，頂部用透光性較好的玻璃密封，滿足辣椒樹休眠時的光照需求。

（二）補充光照裝置

陰雨天光照時長不夠，可打開補充光照裝置。補充光照裝置由單片機控制。在陰雨天，每天10點、12點、14點、16點開啟，每次光照時長為30分鐘；在晴天，則每天10點、16點開啟，每次光照時長為20分鐘。

五、創新點

（一）研究辣椒樹的生長習性，創造性地提出將樟樹港辣椒樹一年生變為多年生，解決樟樹港辣椒因種植時間長、培育成本高、連作的問題。

（二）利用地窖的保溫功能，保障辣椒樹安全越冬，為其他農作物的越冬問題提供參考。

（三）利用雙氧水和二氧化錳反應生成的水和氧氣，調節地窖內的濕度及空氣中氧氣的含量。利用石灰水與二氧化碳反應，控制地窖內二氧化碳的濃度。利用地窖的頂部透光設計，為辣椒樹提供休眠時必要的光照。（指導老師：張鑫? ?劉成）

專家點評

窖藏式護苗裝置是一項具有創新精神與原創性的發明作品，其最大的特點是通過研究辣椒樹過冬問題，采用休眠的方式，首創了一種窖藏式護苗裝置，專門解決品牌辣椒樹的過冬難題。

其一，作品的立意、提出的觀點以及研究的方法等方面新穎；分析問題、實驗設計、技術路線、數據處理方法獨特。窖藏作業形式原本是應用于酒類儲藏，提升酒類品質的方法。窖藏具有冬暖夏涼、節能等特點。三位同學大膽采用這一方式，具有科學性與可行性。

其二，三位同學對科技創新具有濃厚的興趣，對科技創新研究工作的基本規律和方法有一定理解，相關基礎科學理論和知識掌握扎實、運用準確。

建議師生與相關企業或高校進行聯合攻關，使窖藏式護苗裝置盡快發展為鄉村振興的實用項目。現在提倡特色農業與發展特色經濟，該項目通過進一步研究，在小試、中試的基礎上，再進行大田試種，就可獲得完整的應用技術和成功經驗。