一种立体栽培系统、栽培方法及除湿装置

技术领域

本发明涉及植物工厂技术领域，尤其涉及一种立体栽培系统、栽培方法及除湿装置。

背景技术

植物工厂作为目前最高水平的设施农业生产方式，是继温室栽培之后发展而成的一种高度专业化、现代化的设施农业。采用多层立体栽培系统进行立体栽培的植物工厂可以在不影响平面栽培的条件下，通过搭架等方式进行分层栽培，充分利用空间，可以进行单位耕地面积的增产。因此，对于多层立体栽培系统的研究，已成为植物工厂技术领域近年来的研究重点。

例如公开号为CN114747396A的中国专利公开了一种植物工厂的多层立体栽培系统，如说明书附图1所示，包括两个相对设置的栽培架及若干栽培盘，栽培架设置有多层栽培格，栽培架相对的一侧设置有多条行走槽，位于同一高度的条行走槽均配合滑动连接有搬运小车；搬运小车的左右两边均安装有行走轮，搬运小车的上端设置有用直线电机驱动滑动的电磁铁吸条，栽培盘的四边均设置有磁吸铁片；栽培架的前侧设置有安装架，安装架内设置有两条相对设置的升降输送带，升降输送带的外侧设置有多条支撑条，安装架内安装有用于驱动升降输送带运动的驱动电机，安装架的前侧安装有多个第一电动推拉杆，第一电动推拉杆的后端设置有第一电磁铁推拉条。

例如公开号为CN113141921A的中国专利公开了一种植物工厂的可移动立体多层栽培系统，涉及植物栽培技术领域。该专利提供的技术方案包括固定板，固定板的下端面螺纹连接支撑板的上端面，支撑板的下端面螺纹连接角钢，角钢的两侧焊接安装滚轮的一端，滚轮的另一端卡接安装连接杆的两端，连接杆的周侧交错安装有X向滚轴和Y向滚轴，固定板的内部安装植物箱，固定板前端面焊接安装升降器，固定板的两侧下端均安装有灌溉装置。

例如公开号为CN115281003A的中国专利公开了一种立体多层栽培设施及其种植箱，属于蔬菜种植技术领域，包括具有横梁和立柱的呈框架式的支撑架，支撑架高度方向设置有多层用于安放种植箱的种植层，横梁和/或立柱上沿其长度方向设置有储水管道，支撑架上围绕种植层设置有滴灌主管，滴灌主管与储水管道连通，滴灌主管和/或储水管道连接有用于连通种植箱的滴灌支管，储水管道的高度高于种植箱的高度，滴灌支管设置有通断开关。

但是多层立体栽培系统因层数多、高度高而导致栽培区域环境在高度方向上分布不均匀的问题。

植物工厂内空气相对湿度决定了植物冠层和周围空气之间的水蒸气压力差，影响植物叶面的蒸发。相对湿度直接影响着设施内作物蒸腾，进而导致光合强度受影响与高湿病害的发生。相对湿度低，作物叶面蒸发量大，严重时导致根部供水不足，作物体内水分减少、细胞萎缩、气孔率降低、光合作用产物减少。相对湿度高，作物叶面的蒸发量小，严重时植物体内水分过多，导致茎叶膨大，影响产量，且易发生高湿病害。不同的植物品种及所处不同生长期都有与其适宜的空气湿度范围。

温室通风率较高，温室内多余的水分一般能及时地排出室外，不易造成高湿环境。但是如果为了维持室温降低通风率时，室内相对湿度就会上升。传统的除湿方式是将空调放置在一个位置，这种方式导致湿度分布不均匀，且对流难以直达冠层，使水分难以及时运移。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

多层立体栽培系统的层数多，高度高，在栽培植物时，常常因为植物的蒸腾作用、营养液的挥发而导致栽培区域中的湿度增加，并且由于照明光源的发热，植物的呼吸作用等原因使得栽培区域中的温度相较于栽培区域外的温度较高，从而在栽培区域中形成暖湿气流。由于暖湿气流会在自然条件下上升，从而导致多层立体栽培系统栽培植物时，湿度随着高度的增加而增加。

由于多层立体栽培系统栽培植物时，栽培区域的环境湿度在高度方向上分布不均匀，因此在调节多层立体栽培系统中栽培区域的环境湿度时，需要对不同层的植物进行针对性地除湿。

针对现有技术之不足，本发明提供了一种栽培方法。所述栽培方法至少包括：

确定栽培植物的品种、栽培的立体栽培系统、该植物所处的生长阶段、适宜该植物该生长阶段的湿度；

将所述植物栽入所述立体栽培系统各栽培层；

确定所述立体栽培系统各栽培层的湿度；

根据所述栽培系统各栽培层的湿度和适宜该植物该生长阶段的湿度选择湿度调节方案；

根据所述湿度调节方案进行所述栽培植物在该生长阶段的生长并在生长阶段改变时重新确定湿度调节方案。

优选地，本发明通过确定所述植物的品种及其所处的生长阶段，确定栽培在所述立体栽培系统各栽培层中植物的湿度需求，并通过确定所述立体栽培系统各栽培层的湿度，对不同栽培层进行针对性地除湿，使得各栽培层的湿度可以促进植物的生长。

根据一种优选实施方式，在将所述植物栽入所述立体栽培系统各栽培层时，优先根据所述植物的湿度需求进行栽培，使得所述植物在所述立体栽培系统的垂直方向上规律性分布。

优选地，在自然条件下，因植物的蒸腾作用、营养液的挥发等原因挥发至空气中的水分向上传递，使得栽培层的湿度随着栽培层高度的增加而增加。优选地，在进行多层植物栽培时，可以根据不同品种和/或不同生长阶段的植物在湿度需求上的差异，将植物栽培至立体栽培系统各栽培层，使得植物按照湿度需求在所述立体栽培系统的垂直方向上分布成一定规律。优选地，植物在所述立体栽培系统的垂直方向上可以按照湿度需求随着栽培层高度的增加而增加的方式设置，从而减小各栽培层环境湿度与植物湿度需求间的差值，进而降低湿度调节难度，可以更快地将栽培层环境湿度调节至植物生长所需的湿度需求。

优选地，植物在所述立体栽培系统的垂直方向上的分布可以是按照植物冠层湿度需求成一定规律，或者植物冠层与上层植物的底层的湿度需求不同来划分。

根据一种优选实施方式，所述湿度调节方案至少包括：将当前栽培层中的水分传输至另一栽培层中的第一除湿方案，以及对栽培层中的水分进行回收的第二除湿方案。

优选地，本发明将各栽培层的植物生长环境连通，在对植物生长环境的湿度进行调节时可以将水分从环境湿度高于植物湿度需求的部分输送至环境湿度低于植物湿度需求的部分，从而提高立体栽培系统对水的利用效率。

根据一种优选实施方式，所述栽培方法还包括：在培养所述植物的过程中，根据所述栽培系统各栽培层的湿度和适宜该植物该生长阶段的湿度调节所述植物所处的栽培层。

优选地，在培养所述植物的过程中，当植物的湿度需求改变时，本发明还可以将植物转移至环境湿度接近或满足植物湿度需求的栽培层中，从而完成对植物生长环境的湿度调节。

根据一种优选实施方式，在培养所述植物的过程中，监测植物所处的生长阶段。在生长阶段改变时重新确定适宜该植物在相应生长阶段的湿度，并重新确定湿度调节方案和/或所述植物所处的栽培层。

优选地，在培养所述植物的过程中，对植物所处的生长阶段进行持续监测，从而在植物因所处生长阶段改变导致湿度需求改变时，及时对植物的环境湿度进行调节，确保植物所处环境的湿度可以促进其生长发育。

本发明还提供一种立体栽培系统。所述立体栽培系统至少包括栽培架。所述栽培架在垂直方向上通过至少两个用于提供植物栽培区域的栽培板划分出至少两个栽培层。所述栽培板上设置有若干贯穿所述栽培板的换气单元和监测所述栽培层湿度的湿度传感器。所述换气单元和所述湿度传感器电信号连接控制单元。所述控制单元通过所述湿度传感器获取所述栽培系统各栽培层的湿度并结合所述植物的湿度需求选择湿度调节方案。所述控制单元根据所述调节方案控制所述换气单元运行，将该栽培层中的水分传输至另一栽培层，以调节该栽培层的湿度。

立体栽培系统的多层种植模式，导致各栽培层的植物在垂直方向上的分布距离较近，单一栽培层中植物根际和冠层所处的环境不可避免地会受到相邻栽培层的影响。在培养植物的过程中，植物生长环境的稳定性是保证植物品质的重要因素。

优选地，本发明提供的立体栽培系统在调节植物生长环境湿度时设置的湿度调节方案不仅仅是对单一栽培层中的湿度进行调节，还涉及多层植物之间在垂直方向上的环境连通性和交互性。优选地，在调节单一栽培层中的环境湿度时，所述控制单元可以通过所述换气单元将该栽培层中的水分传输至另一栽培层。优选地，换气单元在将栽培层中的水分传输至另一栽培层的过程中，不仅实现了对栽培层环境湿度的调节，还促进了气流在植株冠层以下的部位的流通。优选地，本发明在调节栽培层湿度的同时促进植株冠层以下的气流流通，不仅可以迁移滞留在叶片表面的高湿高温的空气以维持植物正常的蒸腾作用，还可以对植株冠层以下区域中的二氧化碳进行补充增加植物的光合作用效率，进而促进植物生长。

根据一种优选实施方式，所述立体栽培系统还包括用于采集植物图像并电信号连接所述控制单元的图像采集装置。所述控制单元对所述图像采集装置采集的植物图像进行分析，以确定所述植物所处的生长阶段，进而确定适宜该植物该生长阶段的湿度。在所述植物所处的生长阶段改变时，所述控制单元重新确定湿度调节方案。

优选地，所述控制单元对所述图像采集装置采集的植物图像进行分析，以确定所述植物所处的生长阶段。所述控制单元确定所述植物所处的生长阶段后可以通过访问预存的关于植物不同生长阶段生长湿度需求的数据，以确定植物所处生长阶段的湿度需求。优选地，所述控制单元在确定植物的湿度需求发生改变后对植物的环境湿度进行调节，确保植物所处环境的湿度可以促进其生长发育。

根据一种优选实施方式，所述立体栽培系统还包括设置在所述栽培层侧壁并与所述控制单元电信号连接的除湿装置。所述控制单元根据所述调节方案控制所述除湿装置的运行，以吸收所述栽培层中的水分，从而调节该栽培层的湿度。

优选地，所述除湿装置至少包括通过冷凝管道连接的进风口和出风口。优选地，所述除湿装置运行时产生从所述进风口流入，经过所述冷凝管道后，从所述出风口流出的气流。优选地，流入所述进风口的气流将所述栽培层中的水分吸入所述除湿装置中，冷凝管道将气流中的水分凝结，使得从所述出风口流出所述除湿装置的气流携带的水分减少，从而对所述栽培层进行除湿。

根据一种优选实施方式，所述栽培板与所述栽培架活动连接。在植物生长阶段改变时，所述控制单元能够发送将所述生长阶段改变的植物移动至另一栽培层的指令至所述立体栽培系统配置的移动机构或第三方，以将植物转移至环境湿度接近或满足植物湿度需求的栽培层中，从而完成对植物生长环境的湿度调节。

优选地，所述栽培板通过移动机构与所述栽培架活动连接。所述移动机构与所述控制单元电信号连接。在植物生长阶段改变时，所述控制单元能够发送指令至所述移动机构，以调节所述植物所处的栽培层。优选地，所述移动机构可以是电动导轨等设备。优选地，所述栽培板通过移动机构在栽培架竖直方向上移动。优选地，当植物的湿度需求改变时，所述移动机构可以将植物转移至环境湿度接近或满足植物湿度需求的栽培层中，从而完成对植物生长环境的湿度调节。

优选地，所述控制单元还可以与搬运机器人、工作人员佩戴的智能终端等第三方电信号连接。所述控制单元在确定植物的湿度需求发生改变后能够发送将植物转移至环境湿度接近或满足植物湿度需求的栽培层中指令至第三方，使得第三方对植物进行转运，从而实现对植物生长环境的湿度调节。

本发明还提供一种除湿装置。优选地，所述除湿装置至少包括进风口、出风口和冷凝管道。优选地，进风口和出风口通过冷凝管道连接。优选地，所述除湿装置运行时产生从所述进风口流入，经过所述冷凝管道后，从所述出风口流出的气流。优选地，流入所述进风口的气流将所述栽培层中的水分吸入所述除湿装置中，冷凝管道将气流中的水分凝结，使得从所述出风口流出所述除湿装置的气流携带的水分减少，从而对所述栽培层进行除湿。

优选地，所述除湿装置用于对植物冠层进行除湿。所述除湿装置至少包括：设置在植物冠层附近的进风口，设置在植物根系附近的出风口，连接所述进风口和所述出风口的冷凝管道以及设置在所述冷凝管道两侧的半导体制冷片。所述进风口和所述出风口配置有风扇；所述除湿装置利用所述风扇产生从所述进风口流入，经过所述冷凝管道后，从所述出风口流出的气流。优选地，流入所述进风口的气流将植物冠层附近的水分吸入所述除湿装置中并通过所述冷凝管道将水分凝结，使得从所述出风口流出的气流携带的水分减少，从而实现对植物冠层的除湿。

附图说明

图1是现有技术公开的一种植物工厂的多层立体栽培系统的示意图；

图2是本发明提供的一种优选实施方式的除湿装置的正视简化模块连接关系示意图；

图3是本发明提供的一种优选实施方式的除湿装置的俯视简化模块连接关系示意图；

图4是本发明提供的一种优选实施方式的栽培系统的通信示意图；

图5是本发明提供的一种优选实施方式的栽培系统的简化示意图；

图6是本发明提供的一种优选实施方式的栽培板的简化示意图。

附图标记列表

101：栽培架；102：栽培板；103：换气单元；104：湿度传感器；105：控制单元；106：图像采集装置；107：除湿装置；109：连接单元；110：控制模块；111：风扇；112：半导体制冷片；113：进风口；114：出风口；115：冷凝管道；116：排水口；117：壳体。

具体实施方式

下面结合附图1至6进行详细说明。

实施例1

在采用如图1所示的多层立体栽培系统的植物工厂中，空气中水分的来源主要是植物的蒸腾作用。也就是如果能够发明一种直接作用在植物冠层的除湿设备，就可以极大程度地实现在近水分来源区域直接调节植物工厂中种植环境的空气湿度的作用。

本实施例提供了一种除湿装置107。参见图2和图3，优选地，除湿装置107可以包括进风口113、出风口114和冷凝管道115。优选地，进风口113和出风口114通过冷凝管道115连接。优选地，除湿装置107运行时产生从进风口113流入，经过冷凝管道115后，从出风口114流出的气流。优选地，流入进风口113的气流将栽培层中的水分吸入除湿装置107中，冷凝管道115将气流中的水分凝结，使得从出风口114流出除湿装置107的气流携带的水分减少，从而对栽培层进行除湿。

优选地，除湿装置107设置有壳体117，以容纳进风口113、出风口114和冷凝管道115。优选地，壳体117设置为矩形。优选地，冷凝管道115通过弯曲排布的方式增加管道长度，并且铺设成一个平面。优选地，除湿装置107还包括设置在冷凝管道115两侧的半导体制冷片112。优选地，半导体制冷片112覆盖冷凝管道115。优选地，冷凝管道115通过弯曲排布的方式增加位于半导体制冷片112区域中的管道长度，从而增加冷凝管道115对气流中水分的冷凝时长，以提升冷凝效果。

优选地，除湿装置107在进风口113和出风口114内设置有风扇111，并且风扇111与除湿装置107配置的控制模块110电信号连接。优选地，当控制模块110收到除湿指令时，控制模块110启动风扇111，产生从进风口113流入，经过冷凝管道115后，从出风口114流出的气流，以对栽培层进行除湿。

优选地，进风口113设置在植物冠层附近，使得除湿装置107对栽培层进行除湿产生的气流可以直接作用在植物冠层附近，从而在植物种植环境中湿度最高的区域将栽培层中的水分吸走，进而提高除湿效率。

优选地，除湿装置107在出风口114处还设置有排水口116。优选地，经冷凝管道115冷凝后的水，可以通过排水口116回流至植物的培养基质中，或者流向回收装置中，从而实现对栽培用水的节约。特别是针对建立在沙漠等干旱且缺少耕地地区的植物工厂而言，节约用水十分重要。

在除湿装置107运行时，从进风口113流入经过冷凝管道115后从出风口114流出的气流，进入栽培层后再从进风口113流入除湿装置107，从而形成循环流动的除湿气流。优选地，进风口113和出风口114交错设置。优选地，进风口113和出风口114设置在除湿装置107同一矩形侧面的对角线处，从而增大了除湿气流的流动范围，增加了循环气流对栽培层中水分的冲击，促进了空气中水分的迁移，进而提升了除湿装置107的除湿效率。

优选地，出风口114设置在植物根系附近，相对干燥的除湿气流流出出风口114后，可以在植物根茎间流动，然后经植物冠层流入进风口113。

在植株密集种植的情况下，植株冠层以下的部位常常因为植株的相互遮挡导致叶片间的通风不畅，导致叶片表面高湿高温的空气滞留，使得植物的蒸腾作用下降甚至停止，植物难以将钙离子运输至叶片，从而诱发烧心病等病变。由于植物的光合作用，叶片附近的二氧化碳不断被消耗，并且由于植株冠层以下的部位的气流不足，使得叶片附近的二氧化碳得不到补充，从而降低了植物的光合作用效率，进而影响植物生长。

优选地，从出风口114流出的除湿气流可以促进植株冠层以下的气流流通。特别是在植物密集种植且冠层繁茂的情况下，从出风口114流出的除湿气流不仅可以迁移滞留在叶片表面的高湿高温的空气以维持植物正常的蒸腾作用，还可以对植株冠层以下区域中的二氧化碳进行补充增加植物的光合作用效率，进而促进植物生长。

优选地，除湿装置107还设置有连接单元109。优选地，连接单元109可以通过磁吸、铆接等方式与如图1所示的多层立体栽培系统的架体连接，从而对相应栽培层中的湿度进行调节。

实施例2

本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。

本实施例提供了一种立体栽培系统。立体栽培系统至少包括栽培架101。参见图4至图6，优选地，栽培架101在垂直方向上通过至少两个用于提供植物栽培区域的栽培板102划分出至少两个栽培层。立体栽培系统的栽培层数通常在数层至数十层之间，优选地，本实施例中的立体栽培系统可以设置三个栽培层，也可以设置其他数量的栽培层。优选地，栽培架101在垂直方向上通过三个用于提供植物栽培区域的栽培板102划分出三个栽培层。优选地，各栽培板102上设置有若干贯穿栽培板102的换气单元103和监测栽培层湿度的湿度传感器104。换气单元103和湿度传感器104电信号连接控制单元105。控制单元105通过湿度传感器104获取栽培系统各栽培层的湿度并结合植物的湿度需求选择湿度调节方案。控制单元105根据调节方案控制换气单元103运行，将该栽培层中的水分传输至另一栽培层，以调节该栽培层的湿度。优选地，所述换气单元103可以是贯穿栽培板102的换气扇。优选地，换气扇可以通过改变转动方向的方式产生流向栽培板102下方或者上方的气流。

优选地，立体栽培系统还包括设置在栽培层侧壁并与控制单元105电信号连接的除湿装置107。控制单元105根据调节方案控制除湿装置107的运行，以吸收栽培层中的水分，从而调节该栽培层的湿度。

优选地，湿度调节方案至少包括：将当前栽培层中的水分传输至另一栽培层中的第一除湿方案，以及对栽培层中的水分进行回收的第二除湿方案。

优选地，立体栽培系统还包括用于采集植物图像并电信号连接控制单元105的图像采集装置106。控制单元105对图像采集装置106采集的植物图像进行分析，以确定植物所处的生长阶段，进而确定适宜该植物该生长阶段的湿度。在植物所处的生长阶段改变时，控制单元105重新确定湿度调节方案。

优选地，立体栽培系统的多层种植模式，导致各栽培层的植物在垂直方向上的分布距离较近，单一栽培层中植物根际和冠层所处的环境不可避免地会受到相邻栽培层的影响。在培养植物的过程中，植物生长环境的稳定性是保证植物品质的重要因素。

优选地，本发明提供的立体栽培系统在调节植物生长环境湿度时设置的湿度调节方案不仅仅是对单一栽培层中的湿度进行调节，还涉及多层植物之间在垂直方向上的环境连通性和交互性。优选地，在调节单一栽培层中的环境湿度时，控制单元105可以通过换气单元103将该栽培层中的水分传输至另一栽培层。优选地，换气单元103在将栽培层中的水分传输至另一栽培层的过程中，不仅实现了对栽培层环境湿度的调节，还促进了气流在植株冠层以下的部位的流通。优选地，本发明在调节栽培层湿度的同时促进植株冠层以下的气流流通，不仅可以迁移滞留在叶片表面的高湿高温的空气，以维持植物正常的蒸腾作用，从而降低植物的发病概率，还可以对植株冠层以下区域中的二氧化碳进行补充增加植物的光合作用效率，进而促进植物生长。

优选地，控制单元105对图像采集装置106采集的植物图像进行分析，以确定植物所处的生长阶段。控制单元105确定植物所处的生长阶段后可以通过访问预存的关于植物不同生长阶段生长湿度需求的数据，以确定植物所处生长阶段的湿度需求。优选地，控制单元105在确定植物的湿度需求发生改变后对植物的环境湿度进行调节，确保植物所处环境的湿度可以促进其生长发育。

优选地，除湿装置107至少包括通过冷凝管道115连接的进风口113和出风口114。优选地，除湿装置107运行时产生从进风口113流入，经过冷凝管道115后，从出风口114流出的气流。优选地，流入进风口113的气流将栽培层中的水分吸入除湿装置107中，冷凝管道115将气流中的水分凝结，使得从出风口114流出除湿装置107的气流携带的水分减少，从而对栽培层进行除湿。

优选地，栽培板102通过移动机构与栽培架101活动连接。移动机构与控制单元105电信号连接。在植物生长阶段改变时，控制单元105能够发送指令至移动机构，以调节植物所处的栽培层。优选地，移动机构可以是电动导轨等设备。优选地，栽培板102通过移动机构在栽培架101竖直方向上移动。优选地，当植物的湿度需求改变时，移动机构可以将植物转移至环境湿度接近或满足植物湿度需求的栽培层中，从而完成对植物生长环境的湿度调节。

优选地，控制单元105还可以与搬运机器人、工作人员佩戴的智能终端等第三方电信号连接。控制单元105在确定植物的湿度需求发生改变后能够发送将植物转移至环境湿度接近或满足植物湿度需求的栽培层中指令至第三方，使得第三方对植物进行转运，从而实现对植物生长环境的湿度调节。

实施例3

本实施例是对实施例1和实施例2的进一步改进，重复的内容不再赘述。

本实施例提供了一种栽培方法。

栽培方法至少包括：

确定栽培植物的品种、栽培的立体栽培系统、该植物所处的生长阶段、适宜该植物该生长阶段的湿度；

将植物栽入立体栽培系统各栽培层；

确定立体栽培系统各栽培层的湿度；

根据栽培系统各栽培层的湿度和适宜该植物该生长阶段的湿度选择湿度调节方案；

根据湿度调节方案进行栽培植物在该生长阶段的生长并在生长阶段改变时重新确定湿度调节方案。

优选地，本发明通过确定植物的品种及其所处的生长阶段，确定栽培在立体栽培系统各栽培层中植物的湿度需求，并通过确定立体栽培系统各栽培层的湿度，对不同栽培层进行针对性地除湿，使得各栽培层的湿度可以促进植物的生长。

优选地，在将植物栽入立体栽培系统各栽培层时，优先根据植物的湿度需求进行栽培，使得植物在立体栽培系统的垂直方向上规律性分布。

优选地，在自然条件下，因植物的蒸腾作用、营养液的挥发等原因挥发至空气中的水分向上传递，使得栽培层的湿度随着栽培层高度的增加而增加。优选地，在进行多层植物栽培时，可以根据不同品种和/或不同生长阶段的植物在湿度需求上的差异，将植物栽培至立体栽培系统各栽培层，使得植物按照湿度需求在立体栽培系统的垂直方向上分布成一定规律。优选地，植物在立体栽培系统的垂直方向上可以按照湿度需求随着栽培层高度的增加而增加的方式设置，从而减小各栽培层环境湿度与植物湿度需求间的差值，进而降低湿度调节难度，可以更快地将栽培层环境湿度调节至植物生长所需的湿度需求。

在植物工厂中，特别是在使用立体栽培系统的植物工厂中，由于立体栽培系统设置的层数较多、从而导致植物工厂的高度较高，进而导致立体栽培系统在高度方向上的温湿度分布出现分层现象。优选地，在使用立体栽培系统栽培植物时，可以根据不同植物在不同生长阶段的生长适宜温度，对栽培植物进行划分。优选地，根据生长适宜温度的高低将栽培植物划分为低温、中温和高温三组；在使用立体栽培系统栽培植物时，高温组的植物栽培在上层，低温组的植物栽培在下层，中温组的植物栽培在高温组和低温组之间，使得各栽培层植物的生长适宜温度，在竖直方向上按照从上至下逐渐降低的规律分布。

优选地，在不同温度环境下，各栽培层中水分凝结成露珠的情况也存在差异。虽然在一般情况下湿热的空气自然上升使得立体栽培系统在竖直方向上的湿度随着高度的增加而增加，但是当整个植物工厂中的环境温度不足以使位于下层的植物产生的水分上升至上层时较高栽培层的湿度并不一定高于较低栽培层的湿度。

优选地，当植物工厂中的环境温度至少包括第一环境温度和第二环境温度。优选地，在第一环境温度下，植物由蒸腾作用等释放至生长环境中的水分可以自然上升，使得立体栽培系统在竖直方向上的湿度随着高度的增加而增加。优选地，在第二环境温度下，植物由蒸腾作用等释放至生长环境中的水分难以顺利上升，并且在不施加外部干扰措施的情况下，植物由蒸腾作用等释放至生长环境中的水分还可能在植物叶片等区域凝结成露珠。

优选地，在第一环境温度下，立体栽培系统可以根据植物湿度需求从低到高的顺序将植物自下而上栽入各栽培层，使得栽入立体栽培系统最下层栽培层的植物的湿度需求最低，栽入立体栽培系统最上层栽培层的植物的湿度需求最高，并且在植物生长至一定阶段出现其所处栽培层的湿度与该植物的生长适宜湿度不符的情况后，立体栽培系统将该植物转移至拥有适合其生长的湿度的栽培层。

优选地，在第二环境温度下，立体栽培系统中各栽培层的水分难以移动至其他栽培层，立体栽培系统配置的换气单元103和除湿装置107可以在栽培层中的湿度超过预设值时将栽培层中的水分吸收并将其输送至环境湿度低于预设湿度的栽培层，从而对植物的环境湿度进行调节，确保植物所处环境的湿度可以促进其生长发育。

优选地，第一环境温度和第二环境温度可以根据栽培植物的种类以及植物工厂的温度等因素设定。

优选地，植物在立体栽培系统的垂直方向上的分布可以是按照植物冠层湿度需求成一定规律，或者植物冠层与上层植物的底层的湿度需求不同来划分。

优选地，在同一立体栽培系统可以栽培不同品种和/或不同生长阶段的植物。优选地，在将植物栽入立体栽培系统各栽培层时，可以根据植物湿度需求从低到高的顺序将植物自下而上栽入立体栽培系统各栽培层，使得栽入立体栽培系统最下层栽培层的植物的湿度需求最低，栽入立体栽培系统最上层栽培层的植物的湿度需求最高，使得植物在立体栽培系统的垂直方向上成栽培层越高植物湿度需求越高的规律性分布。

以小麦为例，小麦在不同生长阶段的湿度需求不同。已知小麦的生长阶段可以分为株高不超过5cm的育苗阶段，株高超过5cm未抽穗的营养积累阶段，以及可以观察到小麦麦穗时的生殖发育阶段。已知小麦在育苗阶段，营养积累阶段，生殖发育阶段的湿度需求分别为80％，75％，70％。

优选地，在利用立体栽培系统栽培小麦时，处于生殖发育阶段的小麦植株种植在最下层，处于育苗阶段的小麦设置在最上层，处于营养积累阶段的小麦种植在立体栽培系统的中层。优选地，为便于理解，将三个栽培板102，自下而上称为第一栽培板、第二栽培板、第三栽培板；三个栽培层也自下而上称为第一栽培层、第二栽培层、第三栽培层。优选地，处于生殖发育阶段的小麦植株种植在第一栽培层，处于营养积累阶段的小麦种植在第二栽培层，处于育苗阶段的小麦种植在第三栽培层。

优选地，湿度调节方案至少包括：将当前栽培层中的水分传输至另一栽培层中的第一除湿方案，以及对栽培层中的水分进行回收的第二除湿方案。

优选地，本发明将各栽培层的植物生长环境连通，在对植物生长环境的湿度进行调节时可以将水分从环境湿度高于植物湿度需求的部分输送至环境湿度低于植物湿度需求的部分，从而提高立体栽培系统对水的利用效率。

优选地，控制单元105通过设置在各栽培板102上的湿度传感器104采集各栽培层的湿度，并将采集到的湿度与各栽培层的湿度需求进行比较，根据比较结果选择除湿方案。

优选地，当立体栽培系统中同时存在环境湿度高于植物湿度需求和环境湿度低于植物湿度需求的栽培层时，控制单元105选择第一除湿方案将环境湿度高于植物湿度需求的栽培层中的水分传输至环境湿度低于植物湿度需求的栽培层中。优选地，当立体栽培系统中仅存在环境湿度高于植物湿度需求的栽培层时，控制单元105选择第二除湿方案将对环境湿度高于植物湿度需求的栽培层中的水分进行回收。优选地，当立体栽培系统中仅存在环境湿度低于植物湿度需求的栽培层时，控制单元105发送加湿指令给工作人员或者立体栽培系统配置的加湿设备对栽培层进行加湿。

优选地，当第一栽培层的环境湿度超过70％，第二栽培层的湿度低于75％时，第三栽培层的环境湿度超过80％时，控制单元105选择第一除湿方案对第一栽培板、第二栽培板以及第三栽培板上配置的换气单元103进行调控，使得第一栽培板和第二栽培板上配置的换气单元103产生向上流动的气流，第三栽培板上配置的换气单元103产生向下流动的气流，从而将第一栽培层和第三栽培层中的水分迁移至第二栽培层中，在降低第一栽培层和第三栽培层环境湿度的同时，增加第二栽培层环境湿度。

优选地，由于立体栽培系统的多层种植模式导致各栽培层的植物在垂直方向上的分布距离较近，使得第二栽培板与第一栽培层中植物冠层的距离较近。当第二栽培板上配置的换气单元103产生向上流动的气流时，第二栽培板上配置的换气单元103产生的气流可以将第一栽培层中植物冠层因蒸腾作用产生的水分迅速转移至第二栽培层，以提高第二栽培层中的湿度。

优选地，第一栽培板和第三栽培板上配置的换气单元103产生的气流在促进水分向第二栽培层中迁移的同时，也促进了空气在植物根茎之间的流通。

在植株密集种植的情况下，植株冠层以下的部位常常因为植株的相互遮挡导致叶片间的通风不畅，导致叶片表面高湿高温的空气滞留，使得植物的蒸腾作用下降甚至停止，植物难以将钙离子运输至叶片，从而诱发烧心病等病变。由于植物的光合作用，叶片附近的二氧化碳不断被消耗，并且由于植株冠层以下的部位的气流不足，使得叶片附近的二氧化碳得不到补充，从而降低了植物的光合作用效率，进而影响植物生长。

优选地，第一栽培板和第三栽培板上配置的换气单元103产生的气流可以促进第一栽培层和第三栽培层中植株冠层以下的气流流通。特别是在植物密集种植且冠层繁茂的情况下，第一栽培板和第三栽培板上配置的换气单元103产生的气流不仅可以迁移滞留在叶片表面的高湿高温的空气以维持植物正常的蒸腾作用，还可以对植株冠层以下区域中的二氧化碳进行补充增加植物的光合作用效率，进而促进植物生长。

优选地，湿度传感器104可以设置在植物冠层附近。优选地，控制单元105通过湿度传感器104对各栽培层中植物的蒸腾作用进行检测，利用换气单元103对各栽培层中植物冠层因蒸腾作用产生的水分进行定向交换或转移，使得每个栽培层中的植物都保持最佳的蒸腾作用，并且通过定向交换或转移植物蒸腾产生的水分的方式来调节各栽培层的湿度，实现对水的循环利用，从而节约用水，对于建立在沙漠等干旱且缺少耕地地区的植物工厂而言，对水分进行循环利用十分必要。

优选地，当第一栽培层的环境湿度超过70％，第二栽培层和第三栽培层的环境湿度满足植物湿度需求时，控制单元105选择第二除湿方案对除湿装置107的工作方式进行调节。优选地，响应于控制单元105的调节，除湿装置107的进风口113在第一栽培层中植物冠层附近区域产生流入除湿装置107的气流，在除湿装置107的出风口114在第一栽培层中植物根部附近区域产生流出除湿装置107的气流。

优选地，进风口113设置在植物冠层附近，使得除湿装置107对栽培层进行除湿产生的气流可以直接作用在植物冠层附近，从而在植物种植环境中湿度最高的区域将栽培层中的水分吸走，进而提高除湿效率。

优选地，除湿装置107的排水口116可以通过一个三通阀门同时连接至第一栽培层中的土壤和水回收装置。优选地，经冷凝管道115冷凝后的水，可以通过排水口116回流至第一栽培层中的土壤中。优选地，除湿装置107将冷凝的水输送至土壤中，为第一栽培层中的土壤补充水分，使得第一栽培层中的土壤保持湿润，从而促进植物根系吸收土壤中的无机盐离子。优选地，除湿装置107为第一栽培层中的土壤补充水分还可以防止第一栽培层中的土壤因缺水而板结，进而使得植物根系的吸水率下降。

优选地，从出风口114流出除湿装置107的气流在第一栽培层中植物根部附近区域流动，可以在第一栽培层中的土壤水分趋近饱和时促进水分的挥发，防止植物因土壤含水量过高而影响植物根系的呼吸作用。

优选地，出风口114设置在靠近植物根系附近区域中，相对干燥的除湿气流流出出风口114后，可以在植物根茎间流动，然后经植物冠层流入进风口113。优选地，从出风口114流出的气流可以促进植株冠层以下的空气流通。特别是在植物密集种植且冠层繁茂的情况下，从出风口114流出的气流不仅可以迁移滞留在叶片表面的高湿高温的空气以维持植物正常的蒸腾作用，还可以对植株冠层以下区域中的二氧化碳进行补充增加植物的光合作用效率，进而促进植物生长。

优选地，栽培方法还包括：在培养植物的过程中，根据栽培系统各栽培层的湿度和适宜该植物该生长阶段的湿度调节植物所处的栽培层。优选地，在培养植物的过程中，当植物的湿度需求改变时，本发明还可以将植物转移至环境湿度接近或满足植物湿度需求的栽培层中，从而完成对植物生长环境的湿度调节。优选地，在培养植物的过程中，监测植物所处的生长阶段。在生长阶段改变时重新确定适宜该植物在相应生长阶段的湿度，并重新确定湿度调节方案和/或植物所处的栽培层。

优选地，在培养植物的过程中，对植物所处的生长阶段进行持续监测，从而在植物因所处生长阶段改变导致湿度需求改变时，及时对植物的环境湿度进行调节，确保植物所处环境的湿度可以促进其生长发育。

优选地，当控制单元105通过图像采集装置106观测到第二栽培层中的小麦抽穗后，可以确定第二栽培层中的小麦从营养积累阶段进入生殖发育阶段，其湿度需求从75％转变为70％。

优选地，控制单元105可以通过判断第二栽培层中的环境湿度与70％的关系，选择除湿方案对第二栽培层中的环境湿度进行调节，使得第二栽培层中的环境湿度下降至70％。

优选地，控制单元105还可以发送将第二栽培层中的小麦转移至第一栽培层中指令至第三方，使得第三方将第二栽培层中的小麦转运至环境湿度接近或满足植物湿度需求的第一栽培层中，从而实现对植物生长环境的湿度调节。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。