[发明专利]用于测量植物生长条件的装置及方法

说明书

本发明提供了用于在基质内测量植物生长条件的装置(10)和方法。使用探针(16、18)的第一和第二线性阵列，获得基质性质的多个测量结果。使用在基质中不同水平面的多个测量结果然后将这多个测量结果组合，从而更精确地获得植物生长条件。

技术领域

本发明涉及在植物生长基质中植物生长条件的检测。特别地，但不限于，本发明涉及设计用于使用人造植物生长基质(例如矿物棉基质)的装置。

背景技术

近年来，植物生长的管理与操纵日益专业化且精确控制。曾经应用于大田的灌溉策略也只是为了弥补雨水的缺乏，但是植物需要在小组内逐渐供给水，或者甚至个别的目的就是仔细地控制植物生长条件。

例如，据认识到的是灌溉策略对植物生长具有定性的影响。如本领域已知的是，生殖生长是指促进产生花/果实的生长类型，而在营养生长的过程中，植物产生更高比例的叶子和其他的绿色部分。当水和/或营养素相对缺乏时，促进植物进行生殖生长，而当水和/或营养素供应充足时，促进植物进行营养生长。营养生长使得植物的整体生物质大幅增加，而生殖生长提高了有助于产生果实或花的生长的比例。

因此可以看出，精确控制植物生长的条件可用于操纵生长类型朝着所期望的结果发展。然而，如果想要以该相当精细的水平完成控制，那么植物生长条件的测量就是至关重要的。

已经提议的这样精确控制的一个具体的情况是使植物在矿物棉生长基质中生长。这种生长基质通常以连贯的插塞(plug)、块(block)、板或垫/毯的形式提供，并且一般包括粘结剂(通常是有机粘结剂)以提供产品的结构完整性。

通常，植物生长过程分为两个阶段来控制：由“繁殖者”控制的第一阶段，在该阶段中，植物由种子开始生长；以及由“栽培者”控制的第二阶段，在该阶段中，维持植物的生长并进行任意收割。例如，在番茄植物的情况中，繁殖者可将单个番茄种子播种于厚度约为25mm至30mm且半径约为20mm至30mm的圆柱状插塞中。在种子发芽之后，繁殖者将插塞置于立方体块中，以使根系和植株继续生长。然后培育位于块中的各植株，直至可将其由繁殖者移至栽培者的阶段。

由繁殖者获得块之后，栽培者将数个块置于单独的矿物棉板上，从而形成植物生长系统。除了矿物棉板中位于上表面的开口处(其用于接收种有植株的块)以及设于下表面的排水孔以外，矿物棉板的其他部分通常被包在金属箔内或其他不能渗透液体的层内。

在接下来随后的植物生长过程中，利用滴头(dripper)向系统提供水和营养素，其中滴头将含有水分和营养素的液体直接输送滴至所述块或者所述板中。植物通过根部吸收所述块和所述板中的水和营养素，并由此进行生长。未被植物吸收的水和营养素保存在基质系统中，或者通过排水孔被排出。如果合适的话，可以对排出的水和营养素进行消毒可以被消毒并随后再次使用。

期望的是提供能够用于感测这类型的植物生长系统中水和/或营养素的水平面的传感器。已经提出了一些合适的传感器，并且一些例子在国际专利申请WO 2010/031773中有所描述。该文献的图1示出了现有技术的水量计，其具有三个突出的探针，将所述探针插入到基质中从而测量诸如含水量等的特性。WO 2010/031773也描述了一种用于测量基质电容(根据电容可以推算出含水量)的方法，该方法通过在基质表面抵靠平板电极，而不是将探针插入到基质体内部来进行。EP 0392639描述了一种用于测量基质中的含水量的具有二十个内销的传感单元，所述内销在其周围设置有四个外销。US 2011/0273196描述了一种具有三个或六个钢销的无线环境传感器，所述钢销布置为在多个点与土壤相互作用，从而获得表示位于钢销与土壤之间的土壤的平均特性的单独的测量结果。

虽然这些方法解决了实用性，但是使用这些技术能够获得的信息受到限制。特别是，将理解的是在整个基质中含水量和其他特性不是匀一的。也就是说，在整个基质中，这样的特性通常是存在变化的。因此，由电感应来测量含水量和营养素水平的尝试太过于受限或者结果不定。