CN111727868B - 用于促进植物生长的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于促进植物(8)生长的装置和方法，所述装置包括传送带(2)，所述传送带可沿着传送路径(1)移动以便至少分段地运输植物(8)，所述植物(8)在沿着所述传送路径(1)移动的过程中至少暂时地通过营养供应源(9)供应营养并且由照明单元(10)照明。所述传送路径(1)在至少一个第一区段(7)中至少近似水平，并且在至少一个第二区段(6)中至少近似垂直。所描述的技术方案的特征在于，植物(8)在沿着传送路径(1)运输的过程中相对于传送带(2)至少暂时地固定，使得植物(8)的根部的至少一部分突出到位于传送带(2)的下表面下方的区域(19)中，而植物(8)的叶子和/或果实的至少一部分突出到位于传送带的与下表面相对的上表面上方的区域(20)中。通过使用模块化构造的传送带条，可以调整任意长度的生长期，或者确保植物组件具有合适的所需空间。

Description

用于促进植物生长的装置

本申请是中国申请号为201880050113.9、发明名称为“用于促进植物生长的装置”且申请日为2018年05月30日的专利申请(PCT申请号为PCT/EP2018/064182)的分案申请。

本发明涉及一种用于自动化植物栽培的装置，所述装置具有可沿传送路径移动且旨在至少分段地运输植物的传送带。当植物沿着在至少一个第一区段中至少近似水平地延伸和在至少一个第二区段中至少近似垂直地延伸的传送路径运输时，植物至少暂时地通过营养供应单元供应水和营养。

水培和气培(气雾)植物栽培已为人所知多年；特别是在过去的几十年里，这些植物栽培方法已被用于集中开发的栽培系统，特别是用于温室作物，例如番茄、黄瓜和生菜。在外界影响严格控制的完全装有空调的建筑物内大规模生产农产品也称为“室内种植”。

在这方面，存在已知的用于栽培植物系统，其中将植物布置在支架系统中并且在生长阶段期间以自动化的方式向其供应营养培养基。例如，在JP 2014-168420 A中描述了此类型的一种系统。在这种情况下，将待栽培的植物单独固定在水平面上的载体培养基中，并通过常规的营养培养基浸水和排水来供应水和营养。另外，植物通过直接附着在植物上方的荧光灯管或发光二极管LED进行人工照明。

此外，AT 250728公开了一种塔式温室形式的特殊温室。在这种情况下，最重要的是利用建筑物的高度来实现用于栽培植物的传送路径。所述温室具有多个蛇形布置的植物运输传送带；所述传送带以循环路径的形式存在，并具有上下偏转的滑轮，使得植物可以垂直地向不同的方向移动。为确保有效照明，垂直布置的传送带之间设有合适的荧光灯管。

自动化植物栽培的另一技术方案在US 2012/0279122 A1中有描述。所述系统具有以蛇形方式布置并部分垂直延伸的传送带。为了使传送带偏转，设置了相应的偏转滑轮。此外，还设有专用容器来运输植物；用于容纳种子或植物的载体材料位于所述容器中，所述容器通过特殊的钩元件钩入循环的传送带中。在这种情况下，所述的用于容纳植物的容器在传送带的整个范围上延伸，并且每个容器可以彼此相邻地容纳多株植物。

尽管能源需求增加，但与在田间的传统农业相比，已知的用于栽培植物的自动化系统具有许多优势。除了完全不受天气影响外，温室内的气候条件可以最佳地适应任何给定的植物，从而实现植物的持续生长。此外，由于特殊的水回收系统，种植植物所需的水量比在室外耕种的农田少得多。此外，需要的肥料相对较少，并且在完全装有空调的空间中培养植物可以使得植物在无需农药的情况下生长。

此外，使用垂直布置的传送路径实现了显着改善对可用表面积利用的优点。这是非常有利的，特别是在城市地区和具有相对少量的适于农业的表面积的发达国家，例如日本。

用于在完全装有空调的空间中进行自动化植物栽培的已知系统的问题通常在于，使所使用的系统适应于不同的植物相对复杂。当生长的植物改变时，必须考虑以下事实：在生长阶段，不同植物的大小在不同程度上和不同时间段内变化。已知的用于自动化植物栽培的系统难以适应任何给定的变化条件。此外，向植物提供所需的营养和水分而又不对叶片或根系造成损害通常会出现问题。

从已知的用于自动化植物栽培的现有技术系统和上述问题出发，本发明解决的问题是提供一种植物栽培系统，其允许以简单且适于植物生长阶段的方式栽培农作物和观赏植物，优选地在封闭空间中栽培。指定的技术方案旨在允许从播种种子到收割完全成熟的植物的植物栽培实际上完全自动化，特别是以相对简单的方式。此外，本发明旨在确保水和营养需求可以保持在最低限度。根据本发明的装置的特征在于简单的结构设计，其优选地可以使用用于建造自动化温室系统的已知系统部件来实现。

根据权利要求1，上述问题通过用于自动化植物栽培的装置得以解决。本发明使用的植物栽培方法在权利要求12中说明。本发明的有利实施例是从属权利要求的主题，并且在下面的描述中更详细地描述，部分参考附图。

本发明涉及一种用于促进植物生长，特别是用于自动化植物栽培的装置，所述装置包括传送带，所述传送带可以沿着传送路径移动并且旨在至少分段地运输植物。运输的植物在沿着传送路径移动的同时，至少被暂时照明并通过营养供应源供应营养和水，并且在沿着传送路径输送的同时，在至少一个第一区段中至少近似水平地移动并且在至少一个第二区段中至少近似垂直地移动。本发明的特征在于，在沿着传送路径的运输过程中，植物至少暂时地相对于传送带固定，使得植物的根部的至少一部分突出到位于传送带下表面下方的区域，同时植物的叶子和/或果实的至少一部分突出到位于传送带的与下表面相对的上表面上方的区域中，营养培养基供给设置在传送带下方，使得固定在传送带上的植物，特别是传送带下方的根部，通过气雾方式供应营养培养基。在这种情况下，本发明的基本特征是植物在其生长阶段被固定在传送带上，连续地移动并且至少暂时地沿着一个光源运输，并且营养培养基供给(特别是具有喷雾嘴的)与传送带的下表面间隔开，所述营养培养基供给确保了在所述区域中以气雾方式向植物供应营养培养基。此外，在移动期间，其优选地既垂直又至少水平地移动，在根部区域连续地供给营养。由于传送路径具有至少近似垂直向上和向下延伸的路径区段的特殊设置，植物在轨道上连续地重新排列，从而促进了植物的生长。

在本发明的具体实施例中，传送带至少在区域中包括载体材料，植物在沿着传送路径的运输过程中至少暂时固定在所述载体材料中。优选地，选择载体材料，使种子或植物牢牢地固定在适当位置，并且所述材料还可以分配和至少暂时储存水和/或营养培养基。由于根据本发明的装置至少暂时地近似垂直地传送植物，根据本发明的特定发展，在植物的生长阶段期间，可以沿着照明源和/或朝向所述照明源连续地移动植物，优选地，植物在垂直移动时立即被照明。有利地，位于传送带下表面的根部区域同时气雾地供应营养和水分。优选地，在植物垂直移动的同时，至少暂时地向根部区域进行气雾营养供应。在这方面，可以设想在传送路径的两个垂直延伸区段之间设置上偏转点，使得植物与传送带一起垂直向上移动，然后在经过偏转点之后垂直向下移动，植物从根部到枝条梢部的方向垂直于所述移动方向。

通常可以设想使用自然光和/或人造光进行照明，所述人造光由例如至少一个荧光灯管和/或LED组成的照明单元所产生。提供用于产生光的照明单元的优点在于，可以以选择性的方式，特别是以适于待生长的植物类型和/或与植物的生长对齐的方式来照明植物，并且在需要时在所有时间照明植物。根据本发明的特定发展，植物仅在传送路径的特定区域中被照明，特别是在植物垂直移动的选定区域中，并且特别优选地在整个垂直区域的一半以上，使得可以模仿昼/夜节奏。有利地，植物由垂直布置的LED板或其它照明系统照明。

根据特定的发展，照明单元被设计成使得植物在特别选定的传送路径区段被照明。有利地，植物在沿着传送路径的垂直区段连续向上移动时被照明。此外，有利的是植物在经过偏转点之后至少暂时不再被照明，特别是所述植物垂直向下移动之后。

在一个特别有利的实施例中，一旦所述植物垂直移动，就向固定在传送带上的植物，特别是传送带下方的根部气雾地供应营养培养基，当所述植物至少部分地通过浸浴池在下偏转点的区域中移动时，所述下偏转点位于传送路径的两个垂直延伸的区段之间，从而向在所述区域的植物(特别是根部)水培地供应营养。在具有垂直延伸的路径区段的蜿蜒或曲折的传送路径上，下和上偏转点或区域位于其间，从而连续地向植物供应营养和水分。优选地，使用营养培养基喷雾系统来对植物的根部进行气雾式浇水。通过如上所述设计的自动化植物栽培系统，优选地可以在传送带的下表面上连续地气雾式浇灌根部，而当传送带处于波谷阶段时，植物载体材料水培地浸入在下偏转点的区域中。

通过将植物固定在传送带上，可以对根部进行连续或至少长时间的气雾式浇水，而不会不必要地弄湿植物的叶子。通过这种方式，可以可靠地预防叶块病。传送带下方(尤其是沿着垂直传送路径区段)的大气温度和湿度由传感器系统进行监控，并且温度和湿度值由中央控制单元进行适当控制，从而可以可靠地避免在所述区域内出现过度的湿度。

有利地，确定传送路径的尺寸和/或调整传送带的行进速度，以使得传送带的单个上下运动以及其间的一个偏斜以及根部区域的同时下表面湿润被构造为一个模块，此类培养周期优选地在24小时内完成。模块化设计有利地使得有可能使用于自动化植物栽培的整个系统适应任何给定的要求，即适应任何给定的植物种类和/或生长阶段。通过排列模块延长传送带，可以容易地获得作物的完整生长期，每个模块可以根据营养需求、照明和表面积需求，适应给定植物生长阶段的需求。因此，根据本发明的优选实施例，传送路径的各个模块或区段与传送带一起被设计成使得有可能具体地改变位于两个垂直延伸的路径区段之间的下区段的长度。如果组装多个模块以形成整个系统，则近似垂直向下延伸的路径区段与近似垂直向上延伸的路径区段之间的距离随着植物的运输持续时间的增加而变宽是有意义的，使得所述距离适合于植物生长。通过有意地改变垂直延伸路径之间的距离，从而可以使所述距离适应固定在传送带上的植物的给定尺寸。

此外，作为上述实施例的替代或补充，可有利地设想通过改变各个植物固定在传送带上的点之间的距离来实现将用于自动化植物栽培的装置调整到给定植物的尺寸要求。优选地，为此目的设置机械元件，其确保各个固定点之间的距离可以根据需要进行调整。例如，可以设想的是，随着植物的运输持续时间的增加和植物的生长，各个固定点进一步分开，可以设想在不同位置的锁定位置。根据本发明的另一优选实施例，所述传送带包括可由聚氯乙烯(PVC)等多种材料制成的刚性线形板条。这种板条使植物易于固定，并同时具有高度的柔韧性，从而可以在偏转滑轮上引导传送带。

通过以这种方式将传送路径或传送带调整至植物变化的尺寸，可以满足植物不断增加的空间需求，并最大程度地减少了材料和能源的使用。这样，从经济和生态的角度来看，所述系统的运行效率特别高，因为例如在幼苗期的浇水和照明方面的开支大大减少。

在本发明的另一具体实施例中，传送路径或沿传送路径移动的传送带沿封闭的圆形或椭圆形路径移动。因此，在偏转点的区域中提供了两个垂直区段和两个水平区段，水平区段与垂直区段互连。通过改变传送带的垂直区段的长度，可以将这种植物栽培系统构造成至少实际上所需的高度。优选地，提供用于栽培移动的植物的内部气雾营养供应。这种植物栽培系统特别适用于栽培草莓、生菜、菠菜、芝麻菜和/或番茄。如果在下偏转点的区域中收割植物或果实，特别是借助于自动收割机，则可以进行有利的收割。

根据本发明的装置的另一具体实施例，设置有照明单元，其允许以选择性的、受控的方式用合适的波长来照明植物。在这种情况下，同样可以设想使照明适应植物和/或不同生长阶段的给定需要。这样，植物的照明特别适合于植物生长。根据另一个实施例，所述装置被设计成设有传送路径的照明区段和非照明区段。

此外，根据本发明的用于自动化植物栽培的装置优选地具有装配系统，通过所述装配系统，传送带和/或设置在传送带上的载体材料以自动化方式装配有至少一种种子和/或幼苗。还可以设想的是，在传送带的区域中设置收割模块，其允许已经生长到所需程度的植物，特别是叶子和/或果实得以收割。进一步优选地，根据本发明的装置具有如下区段，优选设置在收割模块的上游，所述区段对传送带进行清洁和/或消毒。

优选地，根据本发明的装置被设计成使得设置有装配单元和收割单元，在装配单元和收割单元之间，清洁和/或消毒系统，特别是蒸汽消毒系统，设置在传送带的运动方向上，以便在生长的植物收割后和重新装配之前对传送带进行清洁和/或消毒。

关于在传送带内或传送带上固定植物，原则上可以设想种子和/或幼苗通过载体材料直接或间接地固定在传送带内或传送带上。根据一可选实施例，传送带具有合适的植物容器，所述植物容器可装配有植物并通过紧固元件紧固到循环传送带。在这方面，可以设想，例如，传送带包含至少一个传送链，当植物沿着传送路径运输时，作为紧固元件的植物容器的钩就会钩入其中。因此，如果使用可连接到传送带上的植物容器，则优选地将所述容器从传送带或传送链上拆下以进行收割过程，在收割完成后进行清洁，并最终供应回装配系统。在传送带或传送带轨道的起点，将装配有种子或幼苗的相应植物容器再次钩入所述轨道。

除了用于自动化植物栽培的特定装置之外，本发明还涉及一种用于自动化栽培农作物或观赏植物的方法。

根据本发明的方法的基本特征在于，植物以牢固地固定在传送带上的方式运输，并且通过至少实际上垂直地运输，至少暂时地，与上下偏转点的偏转相结合，连续地在轨道上双向重新排列。此外，由于植物被固定地引导，确保连续的气雾式浇水是相对简单的，而植物的叶子不会被不必要地弄湿。因此，可以在很大程度上避免叶块病。叶片和根部区域在空间上分开的方式还允许更好地控制大气，并且可以可靠地避免过度的湿度。

此外，本发明的一个特别的优点在于，可以使传送路径或传送带适应植物的大小。优选地，这是通过机械地扩展固定点区域的传送带和/或扩展各个栽培模块之间的距离来实现的，以满足生长植物不断增长的空间需求。照明和浇水程序可根据植物之间的变化距离进行优化，从而可在设置和能耗方面节省大量成本。根据本发明的装置(其中具有垂直环状设计的栽培模块优选地以模块方式排列)允许植物以特别灵活、适合于植物的种植和生长阶段并且还经济的方式栽培。此外，分别在传送路径的起点和终点处与自动化装配单元和/或收割单元相结合，有利地可以节省大量成本。

在下文中，将基于实施例并参考附图更详细地描述本发明，而不限制一般发明构思，其中：

图1：是根据本发明的用于自动化植物栽培的装置的示意图；

图2：是适合用于自动化植物栽培的装置的传送带的平面视图；以及

图3：是根据本发明的用于植物栽培实验的植物栽培系统的演示器的示意图。

图1是根据本发明的用于自动化植物栽培的装置的示意图。所述装置的主要特征在于，植物8在沿着传送路径1运输的过程中固定在传送带2上，植物8的根部至少大部分位于传送带2的相对于叶片的另一侧。选择传送路径1的尺寸和传送带2的移动速度，使得植物8沿着传送路径1移动的时间段，从将种子或幼苗放置在传送带2上到从传送带2移走，对应于相应植物8的生长阶段。

关于传送路径1的布置，特别重要的是，固定在传送带2上的植物8分段地垂直向上和向下移动，而所述植物在各个垂直路径区段6之间至少暂时地水平移动，特别是在上和下偏转点4、5的区域中。

在传送路径1的起点处，设置有装配单元12，通过所述装配单元，传送带2的接收元件3分别装配有幼苗8。根据所述实施例的接收元件3各自具有载体材料18，优选为岩棉，其中植物8，特别是其根部固定在其中。一个主要特征是植物8的根部位于传送带2下方的区域19中，而叶子在传送带2上方的区域20中延伸。因此，根部和叶子分别所在的区域19、20在空间上彼此分开。此外，当植物8沿着传送路径1的垂直区段6移动时，根部位于通风空间中，在所述通风空间中植物8进行气雾加湿和营养供应过程9a。

由于传送路径1的特定设计，传送带2交替地垂直移动植物8直到上偏转点4，然后再次朝向下偏转点5下降。一旦植物8到达垂直路径6的下端，所述植物至少在短路径区段7上水平移动。在下偏转点5的区域中的所述移动期间，将载体材料与布置在其中的植物8的根部一起浸没在浸浴池9b中，使得植物8通过水栽的方式获得水分并供应营养。在所述的至少短暂的水平移动之后，植物8再次在传送路径1的下两个垂直路径区段6上移动，其中设有上偏转点4。当植物8沿着所述垂直路径区段6移动时，植物根部在传送带2的下表面再次进行气雾湿润9a。

传送路径1的如下区段称为模块或栽培模块，所述区段首先包括两个竖直区段6，在竖直区段6中植物8从底部移动到顶部，然后从顶部移动到底部，其次还包括设置在竖直区段之间的偏转点5。模块的配置和传送带2的速度的设置使得植物8在24小时内循环通过此类模块。整个系统又由实现给定植物8的完整生长阶段所需的模块数量组成。

此外，用于自动化植物栽培的装置具有照明单元10，照明单元10被设计成使得当沿着传送路径1移动时，植物8部分地被人工产生的光照明而部分地未被照明。在图1所示的实施例中，当植物8沿着垂直路径区段6在上偏转点4和下偏转点5之间向下移动时，植物8总是被照明。然而，当植物8沿着从底部延伸到顶部的路径区段移动时，设置有阴影阶段11。在这方面，覆盖照明单元10使得植物8不被照明。原则上，可以设想使照明的类型、强度和持续时间适应于给定类型的植物。在每种情况下，通过传感器和控制单元来控制或适当地调整照明。在图1所示的实施例中，将与分别向下延伸的竖直路径区段6相对布置的LED面板设置为照明单元10。

此外，图1所示的用于自动化植物栽培的装置具有调整单元21，使得每个由两个垂直路径区段6和布置在其间的上偏转点4组成的各个模块之间的距离能够适应各个植物8的生长尺寸。在图1中可以清楚地看到，当沿着传送路径1运输时，植物8的尺寸增大。在植物8生长的程度上，各个模块之间的距离增加，并且由于植物8有更大量的绿叶，照明适于光需求的变化。作为所述措施的补充，传送带2还设计成使得固定有植物的各个接收元件3之间的距离可以基于植物生长而改变。将结合图2描述可适于植物大小生长的传送带2的具体实施例。

在传送路径1的终点，设置有自动收割单元13，其从循环传送带2移走已经生长到正常尺寸的植物8。直接在收割单元13的上游，传送带2再次偏转，然后循环回到装配单元12。为了确保传送带2的所需清洁和消毒，沿着收割单元13和安装单元12之间的路径，首先清洁传送带2，然后通过蒸汽消毒系统14进行表面消毒。因此，传送带2以完全清洁和消毒的状态返回到装配单元12，所述装配单元使传送带2的各个接收元件3与载体材料18(至少在所述材料不能多次使用的情况下)以及种子或幼苗8重新装配在一起。

如图1所示，有利的是，如果各个接收元件3首先装配有载体材料18(假设所述材料不能重复利用)，并且在装配单元12中或在一个上游过程步骤中装配有一个种子或幼苗8，使得已经装配的接收元件3可放置在和/或紧固到传送带2上。

然而，通常还可以设想将接收元件3整合到传送带2中或至少牢固地连接到传送带2上，使得装配单元12仅将种子或幼苗8以及(如果需要)新鲜的载体材料18插入到接收元件3中。

在两种情况下，接收元件3可以已经设有载体材料18，种子或幼苗8通过装配单元12插入其中，或者传送带2的各个容器3可以装配种子或幼苗8，种子或幼苗8的根部已经在载体材料18中。

图2是传送带2的一部分的平面图，当植物8沿着传送路径1传送时，传送带2适合于植物8的生长。适当地调整各个接收元件3之间的距离是有意义的；这是因为，随着植物8的生长，特别是叶成分的增加，例如生菜的头部，因此，每棵植物8的表面积需求也在增长。为此，传送带2的各个接收元件3通过机械元件适当地分开，使得各个植物8具有更多的生长空间并得到充分的照明。

上述适应基本上通过改变接收元件3之间的距离来实现，在接收元件3中，植物8或其根部基于植物8在传送带2上所花费的时间而固定在载体材料18中。考虑到植物生长的程度和速度，当运输植物8时，各个容器之间的距离增加。在这方面，图2示出了传送带2的一部分以及固定在其上的植物8，其处于植物8的两个不同生长阶段。虽然图2a)中所示的植物8仍然在传送路径1的起点处并且相对较小，但是所述植物将在图2b)中所示的状态下收割并且因此已经达到相应的大小。为了考虑这种尺寸的增长，在图2b)中各个接收元件3之间的距离比图2a)中的相应距离大得多。

在图2所示的实施例中，传送带2具有传送链15，各个植物容器3通过合适的弹性运输带16固定到传送链15上。运输带16设计成使得平行运输带16之间的距离“A”和紧固到给定运输带16上的接收元件3之间的距离“B”都可以改变。尽管距离“A”的改变可以通过向外移动运输带16来实现，但是各个容器3之间的距离“B”通过沿纵向弹性拉长运输带16来改变。类似地，通过在接收元件3之间设置弹性连接元件17来实现到没有直接连接到运输带16的接收元件3的距离的增加，当运输带16移动时，弹性连接元件17相应地伸长。

通过将容器3的至少一部分钩到运输带16中，可以将容器3固定到运输带16上。还可以设想的是，至少部分容器3分别牢固地连接到运输带16上。

然而，如图2所示，并非所有的容器3都必须直接连接到运输带16上，但也可以通过弹性连接件17经由其它容器3间接连接到至少一个运输带16上。当植物8的运输时间增加时，运输带16移动分开并纵向伸长，例如通过将运输带围绕滚筒卷绕，所述滚筒通过运输机构沿着传送路径移动，使得容器3和其中的植物8之间的距离增加。在这方面，还可以设想的是，仅在各个接收元件3之间设置多个弹性可伸长的元件17，并且仅将这些外部容器3(即，位于图2中的拐角点处的容器3)向外拉出。类似地，容器3可以布置在弹性网中的不同位置处，或者相应的弹性网可以形成传送带2的至少一部分，根据需要，特别是基于植物生长，可以将网拉开，以便根据需要改变容器3之间的距离。

此外，可以设想的是，各个容器3不会由于弹性连接元件17的移动而移动，而是各个容器3可分别主动地单独移动。不考虑所选机制的类型，重要的是各个接收元件之间的距离在传送方向和与其垂直的方向上都改变，以便满足植物不断增长的空间需求。

为了检查技术可行性并证明根据本发明的解决方案的优点，构造了图3中示意性示出的演示器。所述演示器具有传送路径1，所述传送路径具有以椭圆形循环的传送带2，并且包括两个垂直路径区段6和两个水平路径区段7，一个在上偏转点4的区域中，另一个在下偏转点5的区域中。由于演示器的设计，传送路径1的水平路径区段7相对较短，并且限于传送带2的特定倒置区域。

传送带2具有由塑料材料制成的板条，优选地为聚氯乙烯(PVC)，其为卷帘元件的形式，并且在其上布置有植物8，使得根部突出到传送带2下方的区域19中，而叶子和/或果实突出到传送带2上方的区域20中。营养供应单元9包括用于气雾式营养供应9a的装置，营养供应单元9位于传送带的下方或位于以椭圆形方式循环的传送带2内。在所示的实施例中，气雾营养供应单元具有三个喷嘴24，其形式为连接到具有营养溶液罐25的循环水泵系统的无滴四喷头。

传送带2通过电动机22驱动，电动机22通过蜗杆驱动器23连接到传送带2。

为了照明植物，在传送带上方并与垂直路径区段6平行的区域20内，设置有LED的照明带作为照明单元10。驱动马达22和用作照明单元10的照明带连接到中央控制单元26，中央控制单元26使照明和植物沿着传送路径1移动的速度适应于所移动的给定植物的要求。例如，照明和黑暗或阴影阶段可以通过这种方式改变。图3所示的演示器安装在具有可变气候控制的气候室中，并用于不同生菜品种的生长实验。

从图3所示的演示器开始，可以设想使用所述演示器或至少类似设计的装置作为包括多个此类基本模块的植物栽培系统的基本模块。在此重要的是，可以再次根据给定的植物要求提供一种植物栽培系统，所述植物栽培系统确保垂直和水平路径6、7根据要求并因此以优化的方式布置。

使用图3所示的演示器，进行特定的植物栽培实验。使用来自Rijkzwaan公司的专业粒化生菜品种(ExpertiseRZ)作为种子材料。在第一步骤中，在营养液中在2cm岩棉块中并且在120μmol/s/m²的LED灯(蓝色/深红色)下生产所述品种持续11天。在所述期间内，白天温度设置为27℃，湿度65％，持续18小时；晚上温度设置为19℃，湿度55％，持续6小时。相应地，照明打开18小时，关闭8小时。

在第12天，将幼苗转移到演示器内，同时将所述幼苗转移到10cm岩棉块中进行水培NFT培养(NFT：营养膜技术)。蓝色和深红色LED灯带(来自Philips公司的GreenPower生产模块)可实现约135μmol/s/m²的照明。设计为5巴且间隔喷洒的喷雾系统(产自Netafim公司)用于气雾式营养供应，其中喷洒营养液5秒，然后停止喷洒4分钟。

通过稀释的5％硝酸将营养液的pH值设定在5.5和6.5之间，并且通过液体肥料(来自YARA公司)将营养物含量保持在0.8-1.0EC(电导率)。

在整个栽培阶段，通过逐渐移动传送带，使得植物在24小时内进行360度旋转。培养3周后，称量叶片生物量。

上述植物栽培实验的结果如下。如图3所示，在演示器系统中培养三周后，与LED照明下的标准水培NFT栽培相比，观察到叶片生物量显著增加(t-检验：0.03)，最高可达25％。此外，由于连续的轨道排列，形成了生菜的圆形且均匀的头部。相比之下，在垂直墙上静态和水平栽培的植物受到地球重力场的强烈影响，并且头部畸形。因此表明，根据本发明的实施例可以诱导良好的植物生长。

具体地，本申请涉及以下项目：

1.一种用于促进植物(8)生长的装置，包括传送带(2)，所述传送带可沿着传送路径(1)移动并且旨在至少分段地运输植物(8)，所述植物(8)在沿着所述传送路径(1)移动的过程中，至少暂时通过营养供应源(9)供应营养并由照明单元(10)照明，所述传送路径(1)在至少一个第一区段(7)中至少近似水平，以及在至少一个第二区段(6)中至少近似垂直，

其特征在于，所述植物(8)在沿着所述传送路径(1)运输的过程中相对于所述传送带(2)至少暂时地固定，使得所述植物(8)的根部的至少一部分突出到位于所述传送带(2)的下表面下方的区域(19)中，而所述植物(8)的叶子和/或果实的至少一部分突出到位于所述传送带的与所述下表面相对的上表面上方的区域(20)中；以及所述营养供应源(9)在位于所述传送带的所述下表面下方的区域(19)中包括用于对所述植物(8)进行气雾式供应营养的供应单元(9)，所述供应单元将营养培养基雾化和/或朝向所述传送带的所述下表面排放所述营养培养基。

2.根据项1所述的装置，其特征在于，所述传送带(2)至少在区域中包括载体材料(18)，所述植物(8)在沿着所述传送路径(1)运输的过程中至少暂时固定在所述载体材料(18)中。

3.根据项1或项2所述的装置，其特征在于，所述传送路径(1)在两个至少近似垂直的区段(6)之间包括下偏转点(5)。

4.根据项1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述传送路径(1)在两个至少近似垂直的区段(6)之间包括上偏转点(4)。

5.根据项1至4中任一项所述的装置，其特征在于，设置了至少部分自动化的装配单元(12)，所述装配单元(12)将植物种子和/或幼苗(8)装配在所述传送带(2)上。

6.根据项1至5中任一项所述的装置，其特征在于，沿着所述传送路径(1)布置至少一个由所述照明单元(10)照明的区段(11)和一个未被照明的区段。

7.根据项1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述传送路径(1)包括两个至少近似垂直延伸的区段(6)和两个各自连接所述垂直区段(6)的水平区段(7)，在沿着所述传送路径(1)移动的所述传送带(2)的相对的下表面之间设置至少一个用于向所述植物(8)气雾式供应营养培养基的供应单元。

8.根据项1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述传送带(2)包括多个可移动地互连的板条。

9.根据项1至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述营养供应源(9)具有至少一个包含营养溶液的浸浴池(9b)，至少所述植物(8)的根部沿着所述传送路径(1)至少分段地被引导通过所述浸浴路径。

10.根据项1至9中任一项所述的装置，其特征在于，至少设置有调整单元(21)，以改变所述传送路径(1)至少从顶部到底部近似垂直延伸的区段与所述传送路径(1)至少从底部到顶部近似垂直延伸的区段之间的距离。

11.根据项1至10中任一项所述的装置，其特征在于，模块由所述传送路径(1)至少从底部到顶部近似垂直延伸的区段与所述传送路径(1)至少从顶部到底部近似垂直延伸的区段形成，以及实现所述植物的生长阶段所需的多个模块通过接口元件互连，这取决于待生长的植物，特别是所述植物生长所必需的空间。

12.根据项11所述的装置，其特征在于，至少一个照明单元(10)整合到所述模块中。

13.根据项11或项12所述的装置，其特征在于，两个模块通过所述传送路径(1)的至少近似水平延伸的区段连接，所述区段的长度基于待生长的植物来选择。

14.根据项11至13中任一项所述的装置，其通过组装至少两个预先分组的模块来生产。

15.根据项1至14中任一项所述的装置，其特征在于，设置了至少部分自动化的收割单元(13)，其至少部分地将植物(8)从所述传送带(2)移除。

16.根据项1至15中任一项所述的装置，其特征在于，用于对所述传送带(2)进行清洁和/或消毒的清洁和/或消毒单元(14)布置在所述传送路径(1)的区域中，所述区域位于所述植物至少部分地从所述传送带(2)上移除的区域与植物种子和/或幼苗(8)固定在所述传送带(2)上的区域之间。

17.一种用于促进植物(8)生长的装置，其包括传送带(2)，所述传送带可沿着传送路径(1)移动并且旨在至少分段地运输植物(8)，所述植物在沿着所述传送路径(1)移动的过程中，至少暂时通过营养供应源(9)供应营养并由照明单元(10)照明，所述传送路径(1)在至少一个第一区段(7)中至少近似水平，并且在至少一个第二区段(6)中至少近似垂直，

其特征在于，所述植物(8)在沿着所述传送路径(1)运输的过程中相对于所述传送带(2)至少暂时地固定，使得所述植物(8)的根部的至少一部分突出到位于所述传送带(2)的下表面下方的区域(19)中，而所述植物(8)的叶子和/或果实的至少一部分突出到位于所述传送带的与所述下表面相对的上表面上方的区域(20)中，模块由所述传送路径(1)至少从底部到顶部近似垂直延伸的区段和所述传送路径(1)至少从顶部到底部近似垂直延伸的区段形成，以及实现所述植物的生长阶段所需的多个模块通过接口元件互连，这取决于待生长的植物，特别是所述植物生长所必需的空间，以及至少两个模块通过所述传送路径(1)的至少近似水平延伸的区段连接。

18.一种用于促进植物(8)生长的方法，其中所述植物(8)通过传送带(2)沿着传送路径(1)移动，以及在沿着所述传送路径(1)移动的过程中至少暂时地由营养供应源(9)供应营养并且由照明单元(10)照明，所述植物(8)在所述传送路径(1)的至少一个第一区段(7)中至少近似水平地并且在所述传送路径(1)的至少一个第二区段(6)中至少近似垂直地移动，

其特征在于，所述植物(8)在沿着所述传送路径(1)运输的过程中相对于所述传送带(2)至少暂时地固定，使得所述植物(8)的根部的至少一部分突出到位于所述传送带的下表面下方的区域(19)中，所述植物的叶子和/或果实的至少一部分突出到位于所述传送带的与所述下表面相对的上表面上方的区域(20)中。

19.根据项18所述的方法，其特征在于，当至少近似垂直地移动时，所述植物(8)至少暂时地通过气雾式供应水和/或营养。

20.根据项18或19所述的方法，其特征在于，当至少近似水平地移动时，所述植物(8)至少暂时地通过水培方式供应水和/或营养。

21.根据项18至20中任一项所述的方法，其特征在于，所述整个传送路径(1)至少暂时地被照明。

附图标记列表

1 传送路径

2 传送带

3 容器(接收元件)

4 上偏转点

5 下偏转点

6 垂直路径区段

7 水平路径区段

8 植物

9 营养供应单元

9a 气雾营养供应单元

9b 水培营养供应单元

10 照明单元

11 阴影阶段

12 装配单元

13 收割单元

14 清洗消毒单元

15 传送链

16 运输带

17 弹性连接元件

18 载体材料

19 传送带下方的区域

20 传送带上方的区域

21 调整单元

22 电动机

23 蜗杆驱动器

24 喷嘴

25 营养培养基罐

26 中央控制单元

Claims (10)

1.一种用于促进植物（8）生长的装置，包括传送带（2），所述传送带可沿着传送路径（1）移动并且旨在至少分段地运输植物（8），所述植物（8）在沿着所述传送路径（1）移动的过程中，至少暂时通过营养供应源（9）供应营养并使用自然光，和由照明单元（10）人工生成的光照射，所述传送路径（1）在至少一个水平路径区段（7）中至少近似水平，以及在至少一个垂直路径区段（6）中至少近似垂直，

其特征在于，沿着所述传送路径（1）移动的所述传送带（2）沿着闭合的椭圆形路径移动，从而在将垂直路径区段（6）互连的上偏转点（4）的区域中和下偏转点（5）的区域中发生偏转，在所述上偏转点（4）的区域中和所述下偏转点（5）的区域中，该椭圆形具有两个垂直路径区段（6）和与垂直路径区段（6）互连的水平路径区段（7），水平路径区段（7）比较短，并且限于所述传送带（2）的每个反转区域，通过改变所述传送带（2）的垂直路径区段（6）的长度，能够将植物生长系统的高度至少实际上设置为任何高度，

所述植物（8）在沿着所述传送路径（1）运输的过程中相对于所述传送带（2）固定，使得所述植物（8）的根部的至少一部分突出到位于所述传送带（2）的下表面下方的区域（19）中，而所述植物（8）的叶子和/或果实的至少一部分突出到位于所述传送带的与所述下表面相对的上表面上方的区域（20）中；

沿着所述传送路径（1）布置至少一个由所述照明单元（10）照明的区段（11）和一个未被照明的区段，所述照明单元（10）为与垂直路径区段（6）相对布置的LED板；

所述营养供应源（9）在位于所述传送带的所述下表面下方的区域（19）中包括用于对所述植物（8）进行气雾式供应营养的营养供应源（9），所述营养供应源将营养培养基雾化和/或朝向所述传送带的所述下表面排放所述营养培养基，所述营养供应源（9）具有至少一个包含营养溶液的浸浴池（9b）和用于气雾式营养供应（9a），至少所述植物（8）的根部沿着所述传送路径（1）至少分段地被引导通过浸浴路径；

当至少近似垂直地移动时，所述植物（8）至少暂时地通过气雾式供应水和/或营养。

2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传送带（2）至少在区域中包括载体材料（18），所述植 物（8）在沿着所述传送路径（1）运输的过程中至少暂时固定在所述载体材料（18）中。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，设置了至少部分自动化的装配单元（12），所述装配单元（12）将植物（8）装配在所述传送带（2）上。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传送带（2）包括多个可移动地互连的板条。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，设置有调整单元（21），以改变垂直路径区段（6）的长度。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，设置了至少部分自动化的收割单元（13），其至少部分地将植物（8）从所述传送带（2）移除。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，用于对所述传送带（2）进行清洁和/或消毒的清洁和/或消毒单元（14）布置在所述传送路径（1）的区域中，所述区域位于所述植物至少部分地从所述传送带（2）上移除的区域与植物（8）固定在所述传送带（2）上的区域之间。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置用于种植草莓，生菜，菠菜，芝麻菜和/或灌木番茄的用途。

9.一种用于促进植物（8）生长的方法，其中所述植物（8）通过传送带（2）沿着传送路径（1）移动，以及在沿着所述传送路径（1）移动的过程中至少暂时地由营养供应源（9）供应营养并且使用自然光，和由照明单元（10）人工生成的光照射，所述植物（8）在所述传送路径（1）的至少一个水平路径区段（7）中至少近似水平地并且在所述传送路径（1）的至少一个垂直路径区段（6）中至少近似垂直地移动，

其特征在于，沿着所述传送路径（1）移动的所述传送带（2）沿着闭合的椭圆形路径移动，并且在上偏转点（4）的区域和下偏转点（5）的区域中偏转，在所述上偏转点（4）的区域中和所述下偏转点（5）的区域中，该椭圆形具有两个垂直路径区段（6）和与垂直路径区段（6）互连的水平路径区段（7），水平路径区段（7）比较短，并且限于所述传送带（2）的每个反转区域，通过改变所述传送带（2）的垂直路径区段（6）的长度，能够将植物生长系统的高度至少实际上设置为任何高度，

所述植物（8）在沿着所述传送路径（1）运输的过程中相对于所述传送带（2）固定，使得所述植物（8）的根部的至少一部分突出到位于所述传送带的下表面下方的区域（19）中，所述植物的叶子和/或果实的至少一部分突出到位于所述传送带的与所述下表面相对的上表面上方的区域（20）中；

所述营养供应源（9）具有至少一个包含营养溶液的浸浴池（9b）和用于气雾式营养供应（9a），至少所述植物（8）的根部沿着所述传送路径（1）至少分段地被引导通过浸浴路径；

沿着所述传送路径（1）布置至少一个由所述照明单元（10）照明的区段（11）和一个未被照明的区段，所述照明单元（10）为与垂直路径区段（6）相对布置的LED板；

当至少近似垂直地移动时，所述植物（8）至少暂时地通过气雾式供应水和/或营养。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，改变所述传送带（2）的垂直路径区段（6）的长度。

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