瀑布跌落式设计？阳台种菜的新装置！
随着人们收入水平的不断提升和城镇化步伐加快，都市“微农业”作为传统农业的拓展与延伸悄然兴起。然而，作为家庭园艺“微农业”，市场销售的阳台水培装置种类少，且结构简单、实用与美观兼顾性差。本研究团队根据阳台空间特点和植物生长对环境的要求，设计出一款“菱形”阳台水培装置。该装置采用支架系统与营养液系统一体化设计，由立体支架、管道栽培槽、营养液循环系统等组成，营养液流动过程中通过与溶液表面空气接触、多级落差、瀑布跌落式设计等形式增加营养液含氧量，具有结构新颖、成本低廉、安装方便、实用性强等优点。
栽培架设计
装置基于三角形稳定性和阳台空间特点设计为菱形，共4 层，旨在充分利用阳台空间并增加栽培株数。同时，注重栽培架的新颖性、实用性、经济性和便于操作。
◆连接管
平面连接管采用两组类型，一组由斜四通加2 个15°弯头组成，另一组由水平四通加2 个30°弯头组成。四通与弯头、弯头与栽培管间用直径为50 mm PVC 排水管连接（图1）。
图 1 栽培管和连接管的平面布局
◆支架设计
立体支架采用营养液兼容性设计方案，既体现了本装置简洁、实用、新颖的特点，又节省了装置建造成本。如图2 所示，整个装置高约1.8 m，共4 层，最底层高50 cm，其上4 层之间距离均为40 cm。整个支架由直径为75 mm的国标PVC 排水管组成。为增加支架系统的牢固性，装置采用直径为75 mm 的国标PVC 排水管组成长方形底座。
图 2 支架和营养液循环系统的设计
营养液循环系统设计
装置采用的是营养液深液流模式，装置运行时液位深度3.65 cm，该模式中营养液含氧量控制技术是核心。本装置的营养液循环系统采用立体支架一体化设计，采取单向循环流动模式，营养液在栽培管循环流动过程中与空气进行氧气交换，提升营养液含氧量；同时，通过不同栽培层之间的落差设计、回流液以瀑布跌落的方式注入回液箱，增加水体与空气的氧气交换频率，实现增氧效果；另外进液口的落差设计，也起到了一定的增氧效果，运行时溶氧含量为6~8 mg/L。为保证营养液的单向流动，通过PVC 管内堵头人为阻断PVC 立柱管材的流通性。
间歇式循环流动是营养液栽培的通用模式，间歇式循环供氧不仅满足了植物根系对氧气的需求，而且能充足供给植物所需的矿质营养和水分。根据水体溶氧含量的变化规律和前期研究积累，本设计采取供液20 min，停40 min，昼夜循环模式，一方面保证营养液含氧量满足植物根系呼吸的要求，同时延长设备使用寿命，减少电能消耗。
装置可用于生菜等叶菜的种植，建议植株株高在35 cm 以下。
图 栽培装置在生菜和水晶菜种植上的应用