窖藏式護(hù)苗裝置

李晨希 郭睿祺 張墨涵

春種、夏收、秋藏，聰明的湖南岳陽樟樹港人在年復(fù)一年的辣椒種植中，利用該地獨(dú)特的土質(zhì)與得天獨(dú)厚的氣候條件，培育出“樟樹港辣椒”這一全國聞名的辣椒品牌。

通過調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)，樟樹港辣椒種植過程中存在以下問題：從育苗到收獲的時(shí)間較長，為240多天；辣椒樹忌連作，但該地年年種植，影響了來年辣椒的品質(zhì)與產(chǎn)量；育苗過程中需用到取暖設(shè)備，增加了辣椒種植的成本。

辣椒樹經(jīng)過一年的生長可以木質(zhì)化，如能“熬過”低溫霜凍天氣，來年可以照常開花結(jié)果，且過冬后的辣椒樹體內(nèi)儲(chǔ)存的養(yǎng)分能改善來年辣椒的品質(zhì)。然而，辣椒樹經(jīng)一兩次霜凍就會(huì)被凍死。如何在氣溫10～15 ℃時(shí)使辣椒樹進(jìn)行強(qiáng)迫性休眠，氣溫高于15 ℃時(shí)又能“蘇醒”，繼續(xù)生長？

本項(xiàng)目通過研究辣椒樹的安全過冬問題，設(shè)計(jì)了一種窖藏式護(hù)苗裝置，以期解決樟樹港辣椒樹的過冬難題。

一、設(shè)計(jì)辣椒樹休眠地窖

簡單的大棚無法對抗湖南冬季的低溫。為保持大棚恒溫，人們一般會(huì)為大棚鋪上塑料薄膜，但塑料薄膜大棚不僅造價(jià)昂貴，溫度提升與保溫效果也有限。如果安裝溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，又會(huì)給農(nóng)戶增加負(fù)擔(dān)。

我們設(shè)計(jì)了一個(gè)地窖，用保溫材料做頂。收獲樟樹港辣椒最后一批果后，對辣椒樹進(jìn)行一定程度的修整，再將修整后的辣椒樹移入地窖。在冬季，依靠土壤的蓄熱功能，地窖內(nèi)溫度能穩(wěn)定在10～15 ℃，為辣椒樹休眠越冬提供了適宜的溫度條件。

二、設(shè)計(jì)供氧方式

（一）設(shè)計(jì)思路

二氧化錳與雙氧水反應(yīng)可為地窖內(nèi)的辣椒樹提供氧氣，反應(yīng)生成的水能保持地窖環(huán)境的濕度。

（二）注意事項(xiàng)

植物休眠時(shí)，空氣中氧氣的濃度應(yīng)保持在20%左右。利用氧氣傳感器檢測氧氣的濃度，當(dāng)氧氣濃度低于20%時(shí)，電磁閥打開，讓雙氧水流過裝有二氧化錳的布包，產(chǎn)生氧氣。

三、設(shè)計(jì)處理二氧化碳的方式

利用二氧化碳傳感器檢測二氧化碳的濃度。當(dāng)空氣中的二氧化碳濃度高于0.03%（體積分?jǐn)?shù)）時(shí)，石灰水流入地窖的地溝，與沉積在底部的二氧化碳反應(yīng)，生成碳酸鈣和水，既消耗了多余的二氧化碳，又增加了空氣的濕度。

四、設(shè)計(jì)光照補(bǔ)充裝置

（一）主光照裝置

地窖采用半陰半陽式結(jié)構(gòu)，頂部用透光性較好的玻璃密封，滿足辣椒樹休眠時(shí)的光照需求。

（二）補(bǔ)充光照裝置

陰雨天光照時(shí)長不夠，可打開補(bǔ)充光照裝置。補(bǔ)充光照裝置由單片機(jī)控制。在陰雨天，每天10點(diǎn)、12點(diǎn)、14點(diǎn)、16點(diǎn)開啟，每次光照時(shí)長為30分鐘；在晴天，則每天10點(diǎn)、16點(diǎn)開啟，每次光照時(shí)長為20分鐘。

五、創(chuàng)新點(diǎn)

（一）研究辣椒樹的生長習(xí)性，創(chuàng)造性地提出將樟樹港辣椒樹一年生變?yōu)槎嗄晟鉀Q樟樹港辣椒因種植時(shí)間長、培育成本高、連作的問題。

（二）利用地窖的保溫功能，保障辣椒樹安全越冬，為其他農(nóng)作物的越冬問題提供參考。

（三）利用雙氧水和二氧化錳反應(yīng)生成的水和氧氣，調(diào)節(jié)地窖內(nèi)的濕度及空氣中氧氣的含量。利用石灰水與二氧化碳反應(yīng)，控制地窖內(nèi)二氧化碳的濃度。利用地窖的頂部透光設(shè)計(jì)，為辣椒樹提供休眠時(shí)必要的光照。（指導(dǎo)老師：張鑫? ?劉成）

專家點(diǎn)評

窖藏式護(hù)苗裝置是一項(xiàng)具有創(chuàng)新精神與原創(chuàng)性的發(fā)明作品，其最大的特點(diǎn)是通過研究辣椒樹過冬問題，采用休眠的方式，首創(chuàng)了一種窖藏式護(hù)苗裝置，專門解決品牌辣椒樹的過冬難題。

其一，作品的立意、提出的觀點(diǎn)以及研究的方法等方面新穎；分析問題、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、技術(shù)路線、數(shù)據(jù)處理方法獨(dú)特。窖藏作業(yè)形式原本是應(yīng)用于酒類儲(chǔ)藏，提升酒類品質(zhì)的方法。窖藏具有冬暖夏涼、節(jié)能等特點(diǎn)。三位同學(xué)大膽采用這一方式，具有科學(xué)性與可行性。

其二，三位同學(xué)對科技創(chuàng)新具有濃厚的興趣，對科技創(chuàng)新研究工作的基本規(guī)律和方法有一定理解，相關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)理論和知識(shí)掌握扎實(shí)、運(yùn)用準(zhǔn)確。

建議師生與相關(guān)企業(yè)或高校進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，使窖藏式護(hù)苗裝置盡快發(fā)展為鄉(xiāng)村振興的實(shí)用項(xiàng)目?，F(xiàn)在提倡特色農(nóng)業(yè)與發(fā)展特色經(jīng)濟(jì)，該項(xiàng)目通過進(jìn)一步研究，在小試、中試的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行大田試種，就可獲得完整的應(yīng)用技術(shù)和成功經(jīng)驗(yàn)。