[发明专利]一种应用于空间蔬菜栽培的营养缓释膜囊

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于空间蔬菜栽培的营养缓释膜囊，主要用于长期空间站和载人深空探测飞船内蔬菜生长所需营养成分的提供。

背景技术

随着嫦娥1号、2号的成功发射，以及神五、神六、神七载人飞船的成功返回，我国载人航天进入了高速发展的阶段。我国的空间站建设计划已经开始实施，深空探测路线图也基本明确。在远离地球生态环境的空间站中，植物发挥着为人类提供新鲜蔬菜和心理慰藉的重要作用，空间植物栽培技术是长期空间站和载人深空探测中的必需的技术。

根区环境是制约植物生长的主要因素之一，担任着为植物提供营养、水分和氧气的重任。根区环境主要指根区所在的基质。在地球上用的最多的是天然土壤，但土壤中各种微生物和物质成分始终没有分析清楚，因此空间站主要采用物质成分明确的无机基质用来进行植物培养。目前，已有的基质有营养液、颗粒状基质、纤维状基质、固体材料、膜、凝胶。但是无论采用哪种基质培养，都要解决营养供给问题。

当前，营养的供给主要是使用各种无机药品配置含有适宜营养成分的营养液，直接或通过基质间接用于植物培养。随着植物的生长，营养液中的营养成分被不断的消耗，需要利用传感器测定需补充的量，来对营养液进行补充，但是目前的技术还无法解决传感器的技术问题。同时，在空间条件下进行营养液的配置不易操作。因此，只能储备一定量的营养液。这样不仅降低了空间利用率，同时大大提高了运输成本。俄罗斯一直致力于基质营养方面的研究，他们将营养物质储存在具有离子交换能力的纤维材料基质中。这种培养方式虽然一定程度上解决了营养供给问题，但是此材料能够储备的营养物质很少，只能满足一批植物的生长需求，同时也存在空间占用和运输问题，此外，这种基质材料目前还不能进行合理的回收利用。

发明内容

本发明创造的目的在于提供既易于运输和空间环境操作，又可提高空间利用率，同时能够满足植物营养需求的营养供给方式。

为了达到上述目的，采取的技术方案是：本发明主要由外部包裹的透析膜和包裹在透析膜内的高浓度营养液两部分组成。其中，高浓度营养液包含了能够满足植物生长所需的所有元素，营养元素的成分和比例可根据所培养的植物生长所需配置。透析膜是一种以浓度差为推动力的分离膜，根据被分离的溶质的粒径，透析膜上有相适应的孔径均匀的微孔。根据植物生长所需的适宜营养液浓度，对透析膜进行加工，使其可以控制膜内高浓度营养物质的释放速度，使膜外营养液适宜植物生长。将高浓度营养液使用透析膜包裹，从而制成简易、轻便的营养缓释膜囊。

本发明的有益效果是：可以完全根据植物自身对营养的需求，通过透析膜的浓度控制，进行营养成分的持续供给。所制备的营养缓释膜囊，不但质量轻、体积小、易于运输，而且可以投入到水中直接使用，操作简便，在空间环境条件下易于实现。此外，营养缓释膜囊内的高浓度营养液可被植物完全吸收，外部包裹的透析膜也可以重复利用，不会对环境造成污染。

具体实施方式

在使用的过程中，将营养缓释膜囊投入到水溶液中，在透析膜内外就会形成一定的浓度差。在浓度差推动力的作用下，膜内高浓度的营养液中的溶质即营养元素通过透析膜渗透到膜外溶液中。当外环境溶液浓度达到植物生长需求时，透析膜开始阻止营养物质的继续释放。随着植物的生长，外环境中的营养物质被不断地消耗，不能满足植物的生长需求，此时在膜内外重新形成利于营养物质释放的浓度差，允许膜内营养元素继续渗出，直到再次达到可满足植物生长需求的浓度为止。