[实用新型]一种菌菇叶菜互利协作的垂直农业生产设备及其生产系统

说明书

本实用新型技术方案公开了一种菌菇叶菜互利协作的垂直农业生产设备及其生产系统，包括栽培架；安装于栽培架中的菌菇种植盒、叶菜种植盒、营养液箱和LED光源；菌菇种植盒设有风扇；菌菇种植盒连接出风管，菌菇种植盒内菌菇所产生的二氧化碳通过出风管喷洒于叶菜种植盒中的叶菜表面。本实用新型通过将叶菜种植盒与菌菇种植盒集成在一个生态环境中，且叶菜种植盒最佳位置处于菌菇种植盒上方，可实现菌菇种植盒内菌菇类植物生成的高浓度二氧化碳被输送至叶菜种植盒中的叶菜类植物表面，实现菌菇叶菜互利协作的功能。高浓度二氧化碳有助于提高光合速率；而食用菌利用呼吸作用吸收氧气放出二氧化碳来积累有机物的特性，从而达到增产增效的目的。

技术领域

本实用新型涉及种植设备技术领域，尤其是涉及一种菌菇叶菜互利协作的垂直农业生产设备及其生产系统。

背景技术

据联合国2018年的预测，到2050年，世界总人口将突破97亿，其中50％以上人口将居住在城市地区。不断增加的人口对蔬菜和食品供应提出了越来越严峻的挑战，“世界性粮食危机”等话题经常见诸于报端。人工光源垂直农业技术为解决这一难题提供了可行思路，通过采用多层种植和人工光源照射的方式，垂直农业可以在室内实现周年连作地蔬菜生产，其单位面积年产量可达到一般农地的100倍以上(《都市农业中的LED照明》，作者古在丰树教授)。

垂直农业的多层种植的特点也使得单位土地面积内植被叶面积成数倍增长。垂直农业中最常种植的是叶菜类，它们在光照下利用细胞内叶绿体上进行的一系列复杂化学反应，将水和二氧化碳转换成有机物和氧气，即光合作用。

6CO₂+12H₂O→C₆H₁₂O₆+6O₂+6H₂O

光合作用过程分为光反应和暗反应两部分，前者捕获光子并经过光系统I和光系统II的电子传递过程为暗反应过程提供电子，光照是这一过程的核心外界条件；而暗反应则是包括卡尔文循环在内的一系列碳同化过程，即将二氧化碳和水转换成有机物，该过程受限于二氧化碳浓度。简言之，其他环境变量相同时，高二氧化碳浓度能够促进叶菜生长从而增产，低二氧化碳浓度不利于叶菜通过光合作用积累有机物。Kimball等的研究就表面垂直农业中当二氧化碳浓度从350ppm(约为空气中二氧化碳浓度)升高至700ppm时，可使蒸腾作用降低34％，作物产量提高约33％(Kimball B A,Idso S B.Increasing atmosphericCO₂:effects on crop yield,water use and climate[J].Agricultural watermanagement,1983,7(1-3):55-72.)。

包括各种菇类在内的食用菌、包括韭黄在内的部分植物等，生长过程中无光合作用,不进行固碳,是通过呼吸作用进行有机物积累，所以整个生产过程中会产生大量二氧化碳，并全部释放到空气中。研究表明，在生长环境适宜的情况下，二氧化碳排放量最高值为：草菇172.84mg/(g.h)、金针菇132.83mg/(g.h)、德国平菇124.67mg/(g.h)、猴头菇88.15mg/(g.h)、灵芝83.73mg/(g.h)、灰树花30.86mg/g.h(郭家选,赵永厚,沈元月.几种食用菌菌丝呼吸生理的研究[J].中国生态农业学报,2002(03):78-79.)。多数广泛栽培的食用菌属于好气性真菌，对二氧化碳浓度敏感，不同菌菇种类生长环境的最适二氧化碳浓度不同，但大体可按1000ppm为临界二氧化碳。此外，在高二氧化碳浓度的生长环境下，菌丝呼吸作用会受到明显抑制作用，从而影响食用菌产量与品质(毛军需,王澄澈.食用菌栽培环境中CO_2浓度调节的研究[J].食用菌,1991(01):13.)。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题是：垂直农业中叶菜产量受到环境中二氧化碳浓度的限制，高二氧化碳浓度可以提高产量。本实用新型采用生物循环的方法增加环境中的二氧化碳，同时可以进行食用菌的有效生产。