[发明专利]一种适于深地高温环境的农作物种植生态系统

说明书

本发明提供了一种适于深地高温环境的农作物种植生态系统，属于植物栽培技术领域。本发明的深地农业生态系统是位于地下100～5000米任意深度范围的地下空间，其由人造空间与原有深地空间组成，在人造空间内设置作物种植区域，所述原有深地空间与人造空间相互连通形成半封闭式空间结构；在所述生态系统中构建有包括温度控制系统、水分控制系统、气体控制系统和光照控制系统。本发明通过各种人工调控手段，能够很好对深地的高温环境进行合理调控，实现了深地高温环境的有效调控，基本实现了种植作物的存活，给深地农业的开展提供了参考和方向。

技术领域

本发明涉及一种植物种植系统，特别涉及一种适于深地高温环境的农作物种植生态系统。

背景技术

现有的研究表明，影响植物生长的因素主要有以下几点：(1)光照；(2)温度；(3)水分；(4)二氧化碳；(5)矿质营养。为了促进植物的生长，提高作物的产量，以及在植物无法生长的季节顺利进行植物育苗和栽培，大量人工构建的植物种植系统已广泛应用于植物栽培和生产中。这些植物种植系统大多是通过调控上述五种因素来满足植物生长所需，如目前广泛使用的温室，就是一种在地面上构建的人工生态种植系统，其能够很好克服植物由于南北地域的差异，以及克服作物因季节属性而无法进行栽培和生产的缺陷。但是这套种植系统均采用构建封闭式的区域，通过对封闭式区域内的环境因素进行人工调控，从而实现植物培育的目标，其环境调控手段由于与地表环境相差不大，调控方式较简单。

随着中国航天工程的发展与科技的进步，涉及太空环境的种植系统也不断被开发出来，其是在太空环境中设置一个密闭的栽培舱，通过模拟植物在标准环境下的生长条件来实现在太空上进行植物的种植，并结合太空中特有的辐射环境进行植物突变的培育。这类太空种植系统也均采用封闭式的区域，通过在封闭式区域内搭建人工种植环境完成植物的生长培育，虽然太空环境与地表环境有较大差异，但是由于构成封闭式的系统，太空种植系统的环境调控手段也不受太空环境的影响，可以直接参考地表温室的构建方法，比较容易实现。

对于目前的人工生态系统的构建而言，主要是基于温室进行构建，太空系统的成本相比更高，由于不像地表方便固定，其搭建也较为困难，因此地表温室构建而成的人工生态系统越来越多。但是由于温室内的作物种类较多，农作物需求量大，温室的占地面积往往较广；另一方面，由于不同的物种对环境的要求反差较大，如石榴、向日葵等喜阳植物和蕨类、菌类等喜阴植物的培育就需要不同的温度和光控制系统，这就需要构建不同体系的温室场所或者组建更多数量的封闭空间来实现各物种的栽培。温室的构建已经占据了相对大量的土地面积，而目前我国的现状表明，土地面积极其昂贵，特别是对于人口稠密的城市地区，用于办公室、住宅建设或基础设施建设的土地已极其匮乏，因此在温室搭建时所面临的土地面积大量占用的问题成为制约农作物种植开发的一大影响因素。

更为严重的是，我国现有国情呈现出的人口快速增长、环境遭受污染、极端气侯变化以及食品结构变化越来越导致现有的土地资源严重不足，植物种植体系不得不面临向地下发展，已有基于浅地或地窖环境的人工种植系统被开发出来。然而地表附近的浅地范围(一般认为深度小于50米)受地面影响较大，很多土壤已被各种重金属或盐碱等物质污染，地面环境变化容易对浅地带来直接的影响，因而必须要开发深地种植系统，才能更好地避免地面环境变化对植物造成的影响。由于深地环境(一般认为深度在100米以上)有相对独立的小环境循环，其与地面环境不相互影响，利于进行控制，且不易受现有环境的制约，因而具有极大的开发空间。快速构建深地农业种植体系，已成为利于植物栽培的发展目标。

然而开展深地农业有着较大的局限性，深地环境有别于地表环境，在100米以下的深地中基本没有植被可以生长的土壤，大多是以岩石或破碎的岩层为主；且深地不同于地表中的温室，在地下是一个完全没有光照的环境，深地中的二氧化碳气体缺乏，含有较多的天然气和甲烷等含碳量高的有机气体，植物无法进行光合作用。