一种荒漠地区的生态循环系统
技术领域
本发明涉及一种荒漠地区的生态循环系统，属于农业技术领域。
背景技术
现有的农业生产是一种开放式的生产模式，因此存在各种弊端，受外界环境影响较大，例如：遇上洪涝、飓风、冰雹、雪灾、蝗虫等自然灾害时，农作物的收成大打折扣。另外，现有的地面种植技术较常用的是：基地种植、大棚种植、温室种植，但都存在很大弊端。以1万亩耕地面积种植矮稻100年的成本花费及产量为例：基地种植：万亩基地100年的农药消耗成本，5批次的大型植保无人机成本、重型农机的购置成本(按20年报废标准)、以及油耗成本、设备维护费用高昂；同时也存在污染土地、水源、生态等问题；并且由于没有隔离保护的设施，遇上干旱、洪涝、蝗虫等自然灾害时损失巨大，是成本高污染代价大的有损生产技术。大棚种植：1万亩大棚的建设成本、10-15年/次，1万亩大棚更换更新建设成本、1-3年/次万亩大棚透光膜、地膜的购置成本、万亩大棚100年的农药消耗成本；生产成本高昂的同时污染土地、水源和生态；并且由于隔离保护设施的薄弱，遇上洪涝、飓风、冰雹、雪灾、蝗虫等灾害时，大棚设施以及农作物被破坏，产生的经济损失将更加巨大，是高成本、高风险、高污染的有损生产技术。
荒漠，主要是指地面完全被沙所覆盖、植物非常稀少、雨水稀少、空气干燥的荒芜地区以及干旱缺水、植物稀少的地区。荒漠地域大多是沙滩或沙丘，沙下岩石也经常出现。有些荒漠是盐滩，完全没有草木。我国荒漠化现状也十分严重，为世界上荒漠化较为严重的国家之一，我国的荒漠化土地主要分布在西北、东北和华北地区等13个省市区，累计荒漠化面积达2.62×108km2。占整个国土面积的27.4％，全国近4亿人口收到荒漠化的影响，沙漠的治理迫在眉睫。针对现有沙漠土壤化技术的缺陷，特别需要干旱荒漠风沙化土地整治方法，以解决现有技术的不足，为此，本发明人提出了一种封闭式的新型农业生产模式，打破了传统的农业生产模式，同时，还解决治理沙漠化问题。
发明内容
本发明提出了一种新式农业生产模式，通过单个或多个综合功能的多层建筑体作为该模式的实施载体，该模式可以整合不同领域，组合多种技术把农业生产与开发荒漠结合，农业生产的同时治沙；推动农业脱地化发展，创造一种脱离地面种植的新农业生产模式。
本发明采用以下技术方案实现本发明的目的：
一种荒漠地区的生态循环系统，所述系统由外部制水装置、空气制水装置以及单个或多个综合功能的多层建筑体；所述建筑体分为上中下三个部分，上部为蓄水区、中部为培育区、下部为备用区，所述建筑体的蓄水区之间通过管道相连；所述蓄水区用于储备水源，所述培育区用于种植农作物以及养殖昆虫，所述建筑物培育区楼层的地板、天花板设有小型洞口通道，作为养殖昆虫穿越楼层的通道；所述备用区用于储备农作物或者用于置换培育区土壤；所述外部制水装置位于所述建筑体的外侧，且与所述蓄水区通过管道连通；所述空气制水装置位于所述培育区，且与所述蓄水区通过管道相连接。
本发明之所选择建筑体作为本发明的实施载体，是由于建筑物安全强度高，能防御恶劣天气，动物，蝗虫灾害，可将内部空间与外界环境之间进行隔离，当外界环境恶劣，不适合农业生产条件时，建筑物内部不受外界环境的影响依旧照常进行农业生产活动。
本系统的外部制水装置可利用有限的水资源不受限的长期为所述建筑物的农业生产提供水源，例如，将本系统设置在西部地区，可通过高空云团制水装置利用高空云团制备水源，通过电热设备煮雪熬水获取水源，以及使用抽水机抽取河流、湖泊、水井中的水源。解决了西部地区水源匮乏的问题。本发明利用西部地区的条件通过建筑物内部构造结合技术；实施循环生态种养方案；实现可调可控的无损化生产，解决西部农植用水、开荒治沙的难题，全方位降本增效。
建筑体之间的蓄水区采用管道技术相互连接，把建筑体之间储蓄的水源互相连通组成网络结构。
培育区内采用滴灌、雾培、水培、土培等方法，由于滴灌技术可节约60％～70％的用水量，因此优选滴灌方法。例如：采用土培时，通过控制、改变土壤的成分、比例、肥力、pH值等条件，结合温、湿、光、气的控制技术，可任意培育世界上任何品种的作物、植物。
在培育区放置货架，在多层货架上培养农作物，货架可根据实际种植面积进行调整，多层货架增加了空间面积，通过建筑体楼层数量以及货架层数实现双重的空间叠加，积累种植面积，例如：占地千亩的建筑体，假设使用三层的货架培育，只需5层培育区便能叠加出1万亩的种植面积，大大节省了实际种植面积。本发明的培育区适合种植各类植物，例如：部分培育区专门种植名贵草药、花卉，有记载的中西草药、花卉有数十万种之多，其中不乏名贵的草药、花卉，例如郁金香、藏红花；其中优质的藏红花堪比贵金属且是消耗品。培育区可同时种养数个或多个品种，且品种之间的功能作用相互配合，提供了更好的生态修复，提高了经济效益。所述部分培育区专门消耗社会上的厨余垃圾养殖蚯蚓，消耗垃圾的同时，大量生产蚯蚓、蚯蚓土。
在培育区室内空气制水装置，通过该装置将植物蒸发在室内的水分回收循环利用，可延长蓄水的使用周期。因此，上述生态循环系统，通过系统内部与外部的制水装置结合自然环境补充农作物水源，达到内部缓慢用，外部持续补，边用边补的持续性补水的效果，解决了荒漠地区农植用水紧缺问题。
室内设置的光照控制装置可调控植物生长光合作用所需的光源，该装置还可以调节光照条件，使得建筑体内的植物的生长不受日然条件的限制，通过调控光照条件控制植物的生长周期。例如：在白天，但通过关闭光照营造夜晚，让培育物暂停光合作用，保持呼吸作用，或在夜晚，通过开启光照营造白天，让培育物保持光合作用，实现目的。培育区通过对温度、湿度、光源的完全可控，可以同时培育绿植、菌类、昆虫、动物，实现混合培育；作为优选方案。
本发明在所述建筑体内设置了昆虫养殖区，优选地，所述昆虫养殖区为蜜蜂养殖区，本发明采用室内高密度蜜源养蜂，一年四季产花，一年四季产密。由于传统的养蜂技术是任其发展，蜂虫野外采蜜，十数公里的飞行往返等于一次有效作业，采蜜量低，时间成本大，工作效率低廉；以前文的举例，占地千亩的建筑物使用3层的货架培育草药、花卉既能得到1万亩种植面积的高密度蜜源；采集蜂通过上下飞越楼层采蜜的方式工作，在相对小的室内空间内，达到再缩减飞行时间，缩短飞行距离；极限提高工作效率；发展巨型化、巨大化蜂巢产蜜；实现人类目前为止，室内高密度蜜源养蜂技术的理论、项目、产业零的突破。
本发明在所述建筑体内设置了速降井管道。所述速降井管道用以投放收集作物；包括但不限于：粮食、谷物、蔬菜、秸秆、牧草、青贮。
本发明的生态系统还可以用于开荒治沙。通过在建筑体种植、培育、能制造生产各种治沙产品；或结合其它治沙技术、固沙技术、生态修复技术、生物质能技术、生物工程等技术、达到直接或间接治沙或其它目的；例如草方格沙障技术、甘草治沙改土技术、植物纤维粘合剂改土技术、各种治沙先锋林、混合林都可以在培育区内培育再移植到荒漠上；例如种植稻米，结合生物工程技术，稻米可以提炼白蛋白；我国白蛋白药物年缺口3800吨，每年大量进口；生产出的秸秆可以作草料畜牧产出牛粪改良沙土结构或培育蚯蚓或结合生物质能技术产氢，也可直接作草方格沙障直接固沙，通过结合生物工程技术的方式稻米提炼药物产生巨大经济效益，秸秆同时也治理沙漠。本发明可以灵活到需要树就在培育区种树、需要改良土壤、沙壤结构就培育专门的改良剂。
本发明在在所述建筑体安装通信基站，太阳能电板，风力发电，蓄能系统；结合5G通信技术、量子密匙通信技术、物联网技术、AI机器人技术、大数据；把蓄水区的存水，培育区的温湿光气，培育物的状态，荒漠的实况，一切数据化；达到信息化、自动化、系统化、云端治沙。
本发明建筑物备用区可作为仓库，就地储粮；或储备优质肥力土壤，置换培育区土壤实现休耕,达到藏粮于地，藏粮于技；亦可作其它治沙物资，产品的调度仓库或临时生产线，远处发来的生产线设计图，本端的3D打印机就开始打印生产线，完善应急机制，实现应急生产、治沙。
本发明的有益效果为：本发明的生态循环系统将内部空间与外界荒漠地区的环境隔离，在系统内部实施循环生态种养。通过内部与外部的制水装置结合自然环境补充，达到内部缓慢用，外部持续补，边用边补；保障农业生产能随时有水、稳定补水、大量蓄水、精准控水、循环用水、相互调水，解决了荒漠地区农植用水紧缺问题。本发明还可以用于开荒治沙，可以获得各种治沙产品。
附图说明
图1为本发明生态循环系统示意图。
具体实施方式
为了更加简洁明了的展示本发明的技术方案、目的和优点，下面结合具体实施例和附图详细说明本发明的技术方案。
本发明提供一种荒漠地区的生态循环系统，如图1所示，包括由外部制水装置5、空气制水装置4以及单个或多个综合功能的建筑体构成；所述单元分为上中下三部分，上部为蓄水区1、中部为培育区2、下部为备用区3，所述建筑体分为上中下三个部分，上部为蓄水区、中部为培育区、下部为备用区，所述建筑体的蓄水区之间通过管道相连；所述蓄水区用于储备水源；所述培育区用于种植农作物以及养殖昆虫，所述建筑物培育区楼层的地板、天花板设有小型洞口通道，作为养殖昆虫穿越楼层的通道；所述备用区用于储备农作物或者用于置换培育区土壤；所述外部制水装置位于所述建筑体的外侧，且与所述蓄水区通过管道连通；所述空气制水装置位于所述培育区，且与所述蓄水区通过管道相连接。
本发明生态循环系统的使用方法，首先将外部环境与作物培养环境进行隔离，通过外部制水装置收集水源并将其储存于蓄水区中，当培育区的作物需要水源灌溉时，通过滴灌、雾培、水培、土培等方法给作物灌溉；然后，通过培育区的内部空气制水装置收集作物通过呼吸作用蒸发在空气中的水分，将收集到的水分输送到蓄水区，使得培育区的水分能循环利用。
进一步地，培育区的作物培养于多层货架上，货架具有多层结构，可根据所需的培育面积调整货架的数量；所述培育区的农作物可为草药或花卉，例如郁金香、藏红花；所述培育区采用厨余垃圾或/和蚯蚓土作为所述农作物的土肥来源。同时，还可以结合灭菌性生物农药技术能永久性杜绝杀虫剂、除草剂、灭菌剂的农药成本；结合水肥一体化技术，还能节约50％的肥料成本，即使培育过程产生微量污染也会隔绝污染源于自然环境，生态环保。
进一步地，在所述培育区设置光照控制装置6，本发明通过在培育区设置光照控制装置调节培育区的光照条件，来控制农作物的光合作用。
进一步地，所述循环生态系统还包括在所述功能单元中设置速降井管道(图中未示出)。本发明使用所述速降井管道用以投放收集作物。
本发明只需一次性投入建设成本，建筑体通过楼层数量以及货架培育实现双重的空间叠加，积累种植面积；占地千亩的建筑物，假设使用三层的货架培育，只需5层培育区便能叠加出1万亩的种植面积；并且由于建筑物的安全强度高，隔离效果好，能防御恶劣天气，动物，蝗虫灾害；结合灭菌性生物农药技术能永久性杜绝杀虫剂、除草剂、灭菌剂的农药成本；结合水肥一体化技术，还能节约50％的肥料成本，即使培育过程产生微量污染也会隔绝污染源于自然环境，生态环保；同时建筑物淘汰植保无人机，速降井淘汰重型收集农机，建筑设施无需频繁维护，利用西部地区条件，种植的作物晒干、风干的效率更快；达到降低成本，无损化生态生产。系统中整个闭环环节实现在经济、生态方面相互配合、循环、全面开花；其中厨余垃圾变为宝，蚯蚓可生物生态修复，也可作水产饲料；蚯蚓土可作生态肥土培育草药、花卉以及其它绿植，也可作为土壤改良剂改善荒漠沙壤结构，修复生态；草药、花卉本身是具备高经济价值的消耗品、药品、观赏物，同时作为蜜源发展新的养蜂技术；蜂虫、蜂巢也可产生经济效益。
本发明通过在建筑体内种植、培育、能制造生产各种治沙产品；或结合其它治沙技术、固沙技术、生态修复技术、生物质能技术、生物工程等技术、达到直接或间接治沙或其它目的；例如草方格沙障技术、甘草治沙改土技术、植物纤维粘合剂改土技术、各种治沙先锋林、混合林都可以在培育区内培育再移植到荒漠上；例如种植稻米，结合生物工程技术，稻米可以提炼白蛋白；我国白蛋白药物年缺口3800吨，每年大量进口；生产出的秸秆可以作草料畜牧产出牛粪改良沙土结构或培育蚯蚓或结合生物质能技术产氢，也可直接作草方格沙障直接固沙，通过结合生物工程技术的方式稻米提炼药物产生巨大经济效益，秸秆同时也治理沙漠。
本发明还安装通信基站，太阳能电板，风力发电，蓄能系统；结合5G通信技术、量子密匙通信技术、物联网技术、AI机器人技术、大数据；把蓄水区的存水，培育区的温湿光气，培育物的状态，荒漠的实况，一切数据化；达到信息化、自动化、系统化、云端治沙。
本发明的建筑物备用区可作为仓库，就地储粮；或储备优质肥力土壤，置换培育区土壤实现休耕，达到藏粮于地，藏粮于技；亦可作其它治沙物资，产品的调度仓库或临时生产线，远处发来的生产线设计图，本端的3D打印机就开始打印生产线，完善应急机制，实现应急生产、治沙。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
