技术领域
[0001] 本
发明属于农业领域，具体涉及一种
植物无土栽培的装置，及其制备和应用。
背景技术
[0002] 水耕栽培技术(即
水培)属于无土栽培的范畴。水耕栽培的最早概念来自1840年的无机质营养学说，认为植物的根可以吸收溶解在水中的无机质物而发育，1860-1865年间Sachs及Knop做植物的灰分分析知道N、P、K、Ca、Mg、S、Fe为植物生长必要元素，并以这几种元素组成的化学物质溶解于水中，将植物根浸在溶液中而获得成功。1930年美国加州大学W.F.Gericke率先将水耕栽培商业化,并正式命名为”hydroponics”。第二次世界大战期间，美军在太平洋岛屿发生蔬菜供应的困难，即采用了水耕栽培从事生产，战后美军驻日军也在东京设置了22平方米的水耕栽培，提供美军的需要，因此日本在水耕栽培方面有相当的发展。除此之外，荷兰、美国、丹麦、挪威等国家也取得快速发展，近年在台湾等地发展也较快。由于我国
土壤资源丰富多样，适宜性广泛，所以种植业主要依赖土壤，因而水培发展较为缓慢。但随着土地、水资源严重匮乏的出现，水培的优点显得尤为突出，一方面可以避免水分大量的渗漏和流失，使得难以再生的水资源得到补偿，另一方面垂直种植业可以缓解日益严峻的耕地压
力，所以它必将在我国粮食、蔬菜、花卉市场占有越来越大的份额，成为未来农业的必由之路。
[0003] 此外，在科学研究中，因为土壤中成分复杂，对实验的干扰因素较大，无法监测单一因子对植物的影响作用。水培技术往往做为唯一的研究手段可以深入探究植物的营养代谢、非
生物胁迫下应激反应等科学问题。
[0004] 但是在科学研究及工厂化中，水培技术都暴露出一些问题。
[0005] 一是育苗到成苗过程中，要经历移苗过程。即先在培养皿或海绵上让
种子萌发，随后待其长到一定高度后，再移到更大的培养瓶或定制板上来。这一方面消耗了人力和时间成本，另一方面在移栽过程中，由于根系幼嫩，极易造成根系损伤，进而使植物萎蔫严重至死亡。
[0006] 二是目前在实验室中及工厂化中，往往采用
泡沫做为
支撑材料。泡沫材料一方面不利于空气中的
氧向
营养液中扩散，水中的溶氧量是根系呼吸的必要条件，而如果水中的氧气浓度不足，那么植物一旦进行无氧呼吸，将直接导致烂根而使植物死亡。另一方面，泡沫材料由于强度偏低对大型植物支撑力度不够，尤其是工厂化时，还需架设支撑物以支持定植板的重量。鉴于泡沫材料的缺点，有科研机构用不锈
钢网做为支撑材料，但是
不锈钢网可将光线透过营养液，容易在植物根部着生绿藻，增加不可控制的干扰因素，影响实验结果的准确性。
发明内容
[0007] 针对本领域存在的不足之处，本发明的目的是提供一种水培定植板。
[0008] 本发明的另一目的是提出一种水培定植板的制备方法。
[0009] 本发明的第三个目的是提出所述水培定植板的应用。
[0010] 实现本发明上述目的的技术方案为：
[0011] 一种水培定植板，包括主体支撑材料、附着材料和培养基，从上向下依次布置为附着材料、主体支撑材料、培养基；或，从上向下依次布置为附着材料、主体支撑材料、附着材料、培养基(上下是按栽植时放置的方位)。
[0012] 其中所述主体支撑材料为片状的多孔材料，所述主体支撑材料的材质包括但不限于Nomex、
铝、芳纶
纤维、纸、玻璃纤维布、环氧基
碳纤维
复合材料、
聚合物。
[0013] 主体支撑材料上的孔可以是三
角形、矩形、五边形、圆形、
正弦波形等形状。
[0014] 优选地，所述主体支撑材料为蜂窝材料。
[0015] 六角形的蜂窝结构，密合度最高、所需材料最简。例如主体支撑材料可以为Nomex蜂窝、铝蜂窝、芳纶纤维蜂窝、纸蜂窝、玻璃纤维布蜂窝、环氧基
碳纤维复合材料蜂窝、聚合物蜂窝等。其中Nomex蜂窝材料具有最大化的强度，为植物生长提供有力支撑。
[0016] 其中，所述附着材料为片状的碳纤维、PVC材料、聚乙烯材料、聚丙烯材料中的一种，所述附着材料上开有培养孔，附着材料上的孔可以是三角形、矩形、五边形、圆形、不规则形状；所述培养基含有植物生长基质和支撑成分，所述支撑成分包括但不限于琼脂、植物凝胶、
硅树脂中的一种或多种。
[0017] 所述的培养基为兼具支撑特点且包含植物生长必须物质的培养基质。植物生长基质的选择为本领域已知的技术手段。
[0018] 根据成本、承重量等因素可选用碳纤维、PVC材料、聚乙烯材料、聚丙烯材料、铝
合金、钢、木板、石材、聚
氨酯、聚酯、玻璃材料做为附着材料，碳纤维(carbon fibre)，是一种具有很高强度和模量的耐高温纤维，成本稍高；成本较低的植物纤维等材料附着在蜂窝材料上之后，抗压、抗冲击能力也较好，已经可以满足大部分植物所需。
[0019] 优选地，所述主体支撑材料的厚度为2mm-200mm。
[0020] 所述水培定植板的制备方法，包括步骤：
[0021] 将主体支撑材料和
流体状态的培养基放在模具中，待培养基
固化，则得到主体支撑材料和培养基的
复合体的操作，以及
[0022] 将附着材料粘接到所述主体支撑材料的一面或两面的操作。
[0023] 本发明优选技术方案之一为，将主体支撑材料放在模具中，再注入0.1～2cm高度的流体状态的培养基；或，向模具中注入0.1～2cm高度的流体状态的培养基，再放入主体支撑材料。
[0024] 本发明的另一优选技术方案之一为，将粘接了附着材料的主体支撑材料放在模具中，再注入0.1～2cm高度的流体状态的培养基；或，向模具中注入0.1～2cm高度的流体状态的培养基，再放入粘接了附着材料的主体支撑材料。
[0026] 本发明还提出所述水培定植板在各类植物无土栽培、
植物工厂中的应用，所述植物无土栽培包括在失重环境下的无土栽培。
[0027] 应用本发明所述水培定植板进行植物无土栽培中的方法，包括步骤：
[0028] 把植物种子放入水培定植板上的培养孔内，将水培定植板架在培养容器上，置于恒温恒湿环境中。所述恒温恒湿环境具体可以为培养间或
培养箱。
[0029] 本应用方法，省去了移苗的操作步骤，简化了植物栽培操作，不可控因素也因之减少，提高了水培的可靠性。
[0030] 本发明的有益效果在于：
[0031] 本发明提出的新型水培装置，选取了新型的蜂窝材料，复合上面的附着材料，既能透气，同时又不透光，还能有效支撑大型植物。
[0032] 应用本发明的水培定植板，种子在培养基上萌发，萌发后省去了移苗的过程，简化了植物栽培操作，提高了水培的可靠性。
附图说明
[0033] 图1是
实施例1主体支撑材料、附着材料和培养基的分解结构示意图。
[0034] 图2是实施例1主体支撑材料、附着材料和培养基组合成的水培定植板的结构示意图。
[0035] 图3是实施例3主体支撑材料、附着材料和培养基的分解结构示意图。
[0036] 图4是实施例3主体支撑材料、附着材料和培养基组合成的水培定植板的结构示意图。
[0037] 其中：1-主体支撑材料，2-附着材料，201-培养孔，3-培养基。
具体实施方式
[0038] 现以以下实施例来说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0039]
说明书中使用的手段，如无特别说明，均为本领域常规的技术手段。
[0040] 实施例1：
[0041] 本实施例提出一种水培定植板，由主体支撑材料1、附着材料2和培养基3组合而成，其结构见图2，按照栽植时的放置方式，从上向下依次布置为附着材料、主体支撑材料、培养基；三层材料分解图见图2。
[0042] 本实施例中，主体支撑材料1为具有六角形蜂窝的Nomex板，厚度为5mm，附着材料2为碳纤维板，厚度为0.5mm，该附着材料质轻、不透明，上面开有直径20mm的培养孔201。
[0043] 水培定植板的制备过程为：
[0044] 1)将主体支撑材料放在模具中，模具的深度为3cm，从蜂窝孔中注入0.5cm高度的溶液状态的琼脂培养基(
温度40～90℃范围内均可)；待琼脂培养基冷却成为固体时，则与主体支撑材料结合在一起。
[0045] 2)附着材料的形状、尺寸和主体支撑材料相同，，将附着材料粘接到所述主体支撑材料的表面(没有培养基的一面)。
[0046] 应用实施例1：水稻种植
[0047] 选取饱满的水稻种子,直接
播种到实施例1定植板上,直接放入恒温恒湿环境中，2-3天就可萌发,萌发率100％,成活率100％,持续种植一个月左右，每周更换营养液，无绿藻着生。
[0048] 对比例1：水稻种植
[0049] 同样选取饱满的水稻种子，对种子表面消毒后，播种在传统培养基上，封口，放入恒温恒湿环境中，2天后萌发，萌发率100％，之后用
镊子将萌发的种子转移到
铁网水培板上，因为镊子损伤
幼苗根部，使得部分幼苗损伤，成活率80％左右，持续种植一个月左右，每周更换营养液，第二周根系生长后，即有绿藻在幼苗根部着生，且无法在不伤害根系的情况下,通过冲洗等方式去除干净。
[0050] 对比例2：水稻种植
[0051] 同样选取饱满的水稻种子，播种在铁网水培板上，一周左右萌发，萌发率90％，持续种植一个月左右，每周更换营养液，第二周根系生长后，即有绿藻在幼苗根部着生，且无法在不伤害根系的情况下,通过冲洗等方式去除干净。
[0052] 实施例2
[0053] 本实施例的水培定植板，由主体支撑材料1、附着材料2和培养基3组合而成，其结构见图2。三层材料分解图见图2。
[0054] 本实施例中，主体支撑材料1为具有六角形蜂窝的铝蜂窝板，厚度为10mm，附着材料2为PVC板，厚度为0.5mm，白色不透明，上面开有直径40mm的培养孔201。
[0055] 水培定植板的制备同实施例1。
[0056] 应用实施例2
[0057] 培养基为MS琼脂培养基；种子为番茄种子。营养液为霍格兰氏液(Hoagland Solution，1950)。
[0058] 把番茄种子放入培养孔，并将装置架在培养容器上，放进恒温恒湿
温室。待3-5天后植物种子在培养基上萌发、生长。并可以穿过固体培养基，伸入营养液内，琼脂固体培养基也可以在植物生长过程中被吸收，并不造成污染。这样就省去了移苗的过程，节省了时间，也减少移动对植物根系造成的损伤。
[0059] 番茄
收获后，去除植株，清理主体支撑材料1和附着材料2，可重复使用。
[0060] 实施例3：
[0061] 本实施例提出一种水培定植板，由主体支撑材料1、两层附着材料和培养基3组合而成，其结构见图4。按照栽植时的放置方式，从上向下依次布置为附着材料2、主体支撑材料1、附着材料2、培养基4；四层材料分解图见图3。
[0062] 本实施例中，主体支撑材料1为具有六角形蜂窝的Nomex板，厚度为5mm，附着材料2为碳纤维板，厚度为0.5mm，该附着材料质轻、不透明，上面开有直径20mm的培养孔201。两层碳纤维板可获得更大的支撑强度。
[0063] 水培定植板的制备过程为：
[0064] 1)附着材料的形状、尺寸和主体支撑材料相同，将附着材料粘接到所述主体支撑材料的上下两面。
[0065] 2)将粘有碳纤维板的主体支撑材料放在模具中，模具的深度有3cm，从培养孔中注入0.5cm高度的溶液状态的琼脂培养基(温度40～90℃范围内均可)；待琼脂培养基冷却成为固体时，则与主体支撑材料结合在一起。
[0066] 本水培定植板采用和应用实施例2同样的方法栽植番茄。
[0067] 以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的
权利要求书确定的保护范围内。
