近年来,随着无土栽培技术及超声波雾化技术的迅猛发展,喷雾栽培技术已经成为无土栽培领域的研究热点之一,可以促使植物的快速生长,提高营养液的利用率,同时为植物根系观测的研究带来了一种形象直观、快速有效的方法,因此可以通过设计一种喷雾栽培装置,更有效的分析植物根系生长发育中的各种规律和影响因素,从而有助于对植物生长的整个过程进行有效的控制和管理,来促进植物的生长,也进一步使植物的产量和品质得到了提高。在无土栽培方式中,喷雾栽培通过其雾化的营养液小雾滴为植物根系提供充足的养分和氧气,是解决根系水气矛盾的一种最佳的栽培形式,这是它得以成功的生理基础,此栽培方式中植物根系悬挂生长在密闭、不透光的栽培箱内,雾状的营养液可以同时满足植物根系对水分、养分和氧气的需要。与此同时,喷雾栽培易于自动化控制,节省了大量的人力。目前,喷雾栽培的研究已取得了一定的进展,但是仍存在很多的问题制约其发展,应用于喷雾栽培的装置不多而且还不完善,自动化控制水平也不高,本论文依托国家自然科学基金项目“竹林地下根茎固土力学作用计算机模拟模型研究”(31060118),通过对植物根系生长特性的研究,结合喷雾栽培技术、自动控制理论和超声波雾化技术,设计并制作了一种基于超声雾化的自动喷雾栽培实验装置,既可以自动调节适宜植物根系生长的温湿度,又便于对植物根系进行观测,进而对植物根系的模拟仿真具有极其重要的意义。本论文的主要研究内容和成果包括：1.通过查阅大量的文献资料,学习喷雾栽培的相关内容,研究现状,以及一些相关的研究方法。分析了喷雾栽培过程中存在的问题,制约瓶颈等,从而得出了本课题的研究内容,研究侧重点以及研究意义。2.通过对现有喷雾栽培装置的研究,针对这些装置存在的不足,设计了一种自动喷雾栽培装置,包括栽培系统、营养液供给与调控系统、自动控制系统三个子系统,分别对这三个系统进行详细的设计,明确各个系统的具体工作。3.通过对压力式雾化和机械高速旋转雾化的分析,发现这两种雾化存在的问题,从而选择超声波雾化器来进行雾化,提高雾化效果。4.通过对植物根系生长特性的研究,设计了一种遮光装置,此装置位于栽培箱的外壁,选择不同的遮光材料,则有不同的固定方式,遮光装置不仅可以为植物根系提供密闭且适宜的生长环境,还方便对植物根系进行观测。5.由于温度对植物根系的生长起到至关重要的作用,因此设计了一种加热装置,是通过加热丝在PU管和三通管连接成的骨架上单股缠绕而成的,用于适当提高温度以适应植物根系的生长。6.对装置的各项性能做相关测试,选取生菜为实验对象,同时在相同外界条件下与压力式喷雾栽培、水培栽培的生菜进行对比,通过数据分析,得出相关结论。本论文设计的喷雾栽培装置,不仅为植物根系的生长提供适宜的温湿度环境和充足的养分,同时还可以直观观测植物根系,解决了传统喷雾栽培装置出现的瓶颈问题,有一定范围的通用性和广阔的发展前景。