温室智能装备系列之一百二十五温室大麦芽苗栽培机营养液变量控制系统设计＊

张 梅，沙德建，邹成俊，马 伟，段发民（1.成都农业科技职业学院，成都 611130；.成都农业科技中心，成都 610000；3.成都农业科技职业学院5G+智慧农业技术应用研究中心，成都611130）

大麦芽苗是一种用途很广泛的植物，其营养价值较高，可用来榨汁作为饮料，也可作为冬季鲜饲料提供给奶牛。富硒大麦芽苗是一种可以快速和高效补充人体硒元素的食物，在大麦苗生产过程中，通过精准控制温度、湿度、水分等条件，并增加营养液硒元素浓度可以实现富硒大麦芽苗的规模生产。

富硒大麦芽苗采用喷雾叶面肥的方式，促进芽苗吸收更多的硒元素，生产的芽苗品质更高。这种生产方式具有生长周期短，产量高的优点。芽苗相比正常蔬菜植株体积小很多，所需空间少，因此，大麦芽苗的生产适合采用密闭栽培机这种工厂化栽培的模式。通过成套装备为芽苗的生产提供一个高湿和遮光的环境，实现优质和高产芽苗的连续生产。文章设计了一种大麦芽苗栽培机营养液变量控制系统，以富硒大麦芽苗栽培为目标，设计了机械结构及相关控制系统。

系统工作原理

系统采用柜式结构，分为6 层，每个穴盘可独立控制水营养液喷洒的浓度和喷量，控制箱控制压力泵将营养液母液抽出，在管路中通过压力泵和水二次混合后，定量喷洒在穴盘的大麦芽苗上。关闭柜门后温室富硒大麦芽苗栽培机内部形成密闭空间，保持空间湿度和温度在适合的范围内，促进大麦生长。图1 是温室富硒大麦芽苗栽培机结构示意图。

系统设计

温室富硒大麦芽苗栽培工艺设计

大麦芽苗品种采用‘川大麦2 号’‘福大麦1 号’等，浸种11 h。选用长50 cm、宽35 cm 的金属穴盘，穴盘边缘高1.7 cm，每个穴盘播种150 g。富硒营养液母液选用安徽“硒无忧”粮食专用叶面肥，营养液母液配置时稀释500 倍，精准控制注入量每次35 mL，每天设定为3～5 次。喷雾喷头选用TG 实心锥形喷嘴。

品质指标设计

温室富硒大麦芽苗栽培的外观指标包含多次收割的芽苗的高度、密度、产量和颜色。生理指标包含麦苗叶片中的硒含量、叶绿素、蛋白质含量和SOD 酶活性。每次生产富硒大麦芽苗抽样在穴盘4 个角及中心分别取麦芽苗5 棵。

图1 温室富硒大麦芽苗栽培机结构示意图

图2 温室大麦芽苗栽培装置原理图

系统结构设计

该营养液变量控制系统采用0.6 mm 的镀锌板折弯加工，两层板间距为13 mm，采用隔热泡沫填充，每层穴盘放置板之间的间隔22 cm，喷头长度3.2 cm。整机高度为1.56 m，长为1.25 m，宽度为0.48 m。脚轮直径为62 mm，共有6个脚轮。整机外部采用烤漆处理，颜色为象牙白，油漆厚度0.6 mm。营养液喷雾回收槽深度12 cm。图2 为温室大麦芽苗栽培装置原理图。

系统控制设计

营养液变量控制系统采用自制单片机电路板控制，营养液喷洒时，所用营养液的浓度调控采用PWM 方式调控。浓度值为百分比值，设定值范围从30%～85%。系统总功率为165 W。营养液变量控制系统控制营养液喷雾开始有两种模式：一是喷雾开始时间和结束时间采用星期+开关时刻的方式，时刻精确到秒；二是采用日期+开始时间+时间长度的方式。图3 是系统控制原理图。

图3 系统控制原理图

应用效果

营养液变量控制系统于2020 年11 月在成都温江农业科技园温室基地开展了试验，结果表明，相比较放置在温室内其他地方的大麦芽苗，放置在栽培机中的大麦芽苗的生长速度和产量均提高了2 倍以上。所生产的大麦芽苗硒含量也明显增加。