窖藏式护苗装置

李晨希 郭睿祺 张墨涵

春种、夏收、秋藏，聪明的湖南岳阳樟树港人在年复一年的辣椒种植中，利用该地独特的土质与得天独厚的气候条件，培育出“樟树港辣椒”这一全国闻名的辣椒品牌。

通过调查我们发现，樟树港辣椒种植过程中存在以下问题：从育苗到收获的时间较长，为240多天；辣椒树忌连作，但该地年年种植，影响了来年辣椒的品质与产量；育苗过程中需用到取暖设备，增加了辣椒種植的成本。

辣椒树经过一年的生长可以木质化，如能“熬过”低温霜冻天气，来年可以照常开花结果，且过冬后的辣椒树体内储存的养分能改善来年辣椒的品质。然而，辣椒树经一两次霜冻就会被冻死。如何在气温10～15 ℃时使辣椒树进行强迫性休眠，气温高于15 ℃时又能“苏醒”，继续生长？

本项目通过研究辣椒树的安全过冬问题，设计了一种窖藏式护苗装置，以期解决樟树港辣椒树的过冬难题。

一、设计辣椒树休眠地窖

简单的大棚无法对抗湖南冬季的低温。为保持大棚恒温，人们一般会为大棚铺上塑料薄膜，但塑料薄膜大棚不仅造价昂贵，温度提升与保温效果也有限。如果安装温度调节系统，又会给农户增加负担。

我们设计了一个地窖，用保温材料做顶。收获樟树港辣椒最后一批果后，对辣椒树进行一定程度的修整，再将修整后的辣椒树移入地窖。在冬季，依靠土壤的蓄热功能，地窖内温度能稳定在10～15 ℃，为辣椒树休眠越冬提供了适宜的温度条件。

二、设计供氧方式

（一）设计思路

二氧化锰与双氧水反应可为地窖内的辣椒树提供氧气，反应生成的水能保持地窖环境的湿度。

（二）注意事项

植物休眠时，空气中氧气的浓度应保持在20%左右。利用氧气传感器检测氧气的浓度，当氧气浓度低于20%时，电磁阀打开，让双氧水流过装有二氧化锰的布包，产生氧气。

三、设计处理二氧化碳的方式

利用二氧化碳传感器检测二氧化碳的浓度。当空气中的二氧化碳浓度高于0.03%（体积分数）时，石灰水流入地窖的地沟，与沉积在底部的二氧化碳反应，生成碳酸钙和水，既消耗了多余的二氧化碳，又增加了空气的湿度。

四、设计光照补充装置

（一）主光照装置

地窖采用半阴半阳式结构，顶部用透光性较好的玻璃密封，满足辣椒树休眠时的光照需求。

（二）补充光照装置

阴雨天光照时长不够，可打开补充光照装置。补充光照装置由单片机控制。在阴雨天，每天10点、12点、14点、16点开启，每次光照时长为30分钟；在晴天，则每天10点、16点开启，每次光照时长为20分钟。

五、创新点

（一）研究辣椒树的生长习性，创造性地提出将樟树港辣椒树一年生变为多年生，解决樟树港辣椒因种植时间长、培育成本高、连作的问题。

（二）利用地窖的保温功能，保障辣椒树安全越冬，为其他农作物的越冬问题提供参考。

（三）利用双氧水和二氧化锰反应生成的水和氧气，调节地窖内的湿度及空气中氧气的含量。利用石灰水与二氧化碳反应，控制地窖内二氧化碳的浓度。利用地窖的顶部透光设计，为辣椒树提供休眠时必要的光照。（指导老师：张鑫   刘成）

专家点评

窖藏式护苗装置是一项具有创新精神与原创性的发明作品，其最大的特点是通过研究辣椒树过冬问题，采用休眠的方式，首创了一种窖藏式护苗装置，专门解决品牌辣椒树的过冬难题。

其一，作品的立意、提出的观点以及研究的方法等方面新颖；分析问题、实验设计、技术路线、数据处理方法独特。窖藏作业形式原本是应用于酒类储藏，提升酒类品质的方法。窖藏具有冬暖夏凉、节能等特点。三位同学大胆采用这一方式，具有科学性与可行性。

其二，三位同学对科技创新具有浓厚的兴趣，对科技创新研究工作的基本规律和方法有一定理解，相关基础科学理论和知识掌握扎实、运用准确。

建议师生与相关企业或高校进行联合攻关，使窖藏式护苗装置尽快发展为乡村振兴的实用项目。现在提倡特色农业与发展特色经济，该项目通过进一步研究，在小试、中试的基础上，再进行大田试种，就可获得完整的应用技术和成功经验。