CN107211715A - 一种生态农田***及构建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生态农田***及构建方法，所述生态农田***包括田间***、灌溉***和排水***，所述田间***分别与灌溉***和排水***连通；本发明通过排水‑水预处理‑灌溉的循环利用，能有效减少灌溉和养殖需水量，提高农田水利用效率；养殖沟塘和灌、排水池积蓄雨水，延缓暴雨汇流，减轻洪水灾害，同时动物‑植物相互依存，减少农药和化肥的使用，能够减轻污染。

Description

一种生态农田***及构建方法
技术领域
本发明属于农业生态技术领域，涉及一种生态农田***及构建方法。
背景技术
目前我国农田主要采用单一的农业种植技术，尤其在南方多雨地区，主要采用早稻和晚稻轮作、中稻和油菜轮作等模式，其基本特征表现为生态适应性较弱、产品结构单一、经济效益较低，不能有效的提高稻田的综合生产能力。随着农业技术的进步，越来越多的地方推广采用稻作农田养殖水产的模式，农田养殖是指利用稻田浅水环境辅以人为措施，既种稻又养殖鱼、虾、蟹等水产品，以提高稻田生产效益的一种生产形式。农田养殖使植物、动物二者互利共生，形成新的生态***，充分发挥农田的生产力，达到了提高经济效益的目的，同时减少了农药化肥的施用，减少面源污染。但目前的农田养殖大多为农田养殖不同水产品如虾、蟹、鱼等过程的技术方法。目前传统的农田可持续发展能力差且功能单一，灌排功能设计仅为了农作物的生长需求，不能满足农田养殖的要求。
发明内容
针对目前存在的问题，本发明提供一种新的生态农田***，该***能够同时满足农作物生长和水产品养殖的需要，还使植物以及动物构成了农田内不同类型的生物结构，将生态***的功能最大限度的发挥出来，使农田具备良好的自我净化功能与自我调控能力。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种生态农田***，所述生态农田***包括田间***、灌溉***和排水***，所述田间***分别与灌溉***和排水***连通；所述田间***包括养殖***和农作***，养殖***周围设置农作***，所述灌溉***包括依次连接的灌溉控制***、水预处理***和灌溉水池；灌溉控制***和灌溉水池设在农田外部，所述水预处理***设置在灌溉水池的进水口处，所述排水***包括排水控制***和排水池，所述排水控制***包括排水闸门和抽水泵，所述排水闸门设在田间***与排水***的连接处，抽水泵设在排水池中，排水池通过管道又和水预处理***连接，用于排水池的水再返回水预处理***实现水循环利用。
其中，所述养殖***包括养殖沟、养殖塘和拦网，所述养殖沟和养殖塘相连通，拦网设置在农田四周，用于防止养殖的生物逃脱。
所述养殖沟布设在整个田块中，平面布置为“田”或“口”形式。
根据鱼、虾、蟹等生存需要，养殖沟深度可设置为0.30-1.20cm，截面采用梯形、U形或矩形等形式。
所述养殖塘可以根据需要进行设置，一般面积为1-5m2，深度与养殖沟的深度相同。
所述灌溉控制***包括灌溉控制闸门、灌溉水泵、水质传感器和水位传感器，所述灌溉控制闸门设在灌溉水池与田间***连通的进水口处，灌溉水泵、水质传感器和水位传感器均设在灌溉水池中。
并且本发明的灌溉水池主要用于储存灌溉和养殖用水，其容积V灌总＝E+V养殖，其中V灌总为灌溉水池容积，E为作物灌水定额，V养殖为养殖时一次需水量。灌溉控制***用于监测和控制进入农田的水量、水位和水质。水预处理***主要对输送或汇集的外调水进行沉淀、过滤和吸附等预处理，使水质达到养殖和灌溉要求，水预处理***设置在灌溉水池的进水口处，主要由填料层(过滤层)和水生植物组成。
所述拦网选用可降解塑料、秸秆或人造纤维做成的网；或者通过种植密集作物形成拦网，拦网高度可设置为0.30-1.0m。
所述排水池主要用于储存农田排出的水，同时控制农田水位，在缺水时还可将排水池中的水引入灌溉水池循环利用，所述排水池的容积V排总＝V暴雨+V换水，其中V暴雨是暴雨时排入的水量，V换水是养殖时一次换水量。
本发明还提供了一种上述生态农田***的构建方法，具体包括如下步骤：
(1)首先根据需要选定田块，根据养殖需要确定田间养殖沟、塘的位置和型式，并根据外部水源的位置、地形和作物、养殖动物的种类分析计算确定灌溉水池、排水池的容积、进水口和出水口的布置及水预处理***的布置；
(2)根据步骤(1)的设计进行施工，建好灌溉水池、排水池、养殖沟、养殖塘，安装好水预处理***、灌溉控制***和排水控制***，构建用于养殖的生态农田待用；
(3)在农田养殖水产动物过程中，需要灌溉或养殖换水时，外调水源并通过水预处理***进行净化，水的pH值指标达标时通过灌溉水泵和灌溉控制闸门将水引入田间；在暴雨、农田退水或换水时通过排水控制***将水排入排水池，同时控制农田的水位；
(4)排水池的水再返回水预处理***实现水循环利用。
本发明方法具有如下优点：
1.通过生态农田***的灌溉***和排水***的构建，大大提高了农田养殖的水源、水质及排水的可靠性，有利于农田经营综合经济效益目标的实现。采用灌溉控制***和排水控制***使生态农田养殖更加精准和细化，能有效减少人工和不确定的成本。
2.通过排水-水预处理-灌溉的循环利用，能有效减少灌溉和养殖需水量，提高农田水利用效率；养殖沟塘和灌、排水池积蓄雨水，延缓暴雨汇流，减轻洪水灾害，同时动物-植物相互依存，减少农药和化肥的使用，能够减轻污染。
3.通过构建农田生态***，使植物、动物二者互利共生，有利于构建稳定的生物群落，维护生态平衡。
4.本发明均选用环保节能材料，较传统的混凝土、砂石等工程材料的使用，能有效减轻二次污染，施工简单，维护方便。
附图说明
图1为本发明实施例的平面布置示意图；
图2为养殖沟示意图；
图中：1-田间***；11-养殖沟；12-养殖塘；13-拦网；14-农作物；2-灌溉***；21-灌溉水池；22-过滤层；23-水生植物；24-灌溉控制闸门；25-灌溉水泵；26-水质传感器；27-水位传感器；3-排水***；31-排水池；32-排水闸门；33-抽水泵。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的具体实施例。提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
实施例1
一种生态农田***，如图1所示，所述生态农田***包括田间***1、灌溉***2和排水***3，所述田间***1分别与灌溉***2和排水***3连通；所述田间***1包括养殖***和农作***，养殖***周围设置农作***，所述灌溉***2包括依次连接的灌溉控制***、水预处理***和灌溉水池；灌溉控制***和灌溉水池设在农田外部，所述水预处理***设置在灌溉水池的进水口处，所述排水***包括排水控制***和排水池31，所述排水控制***包括排水闸门32和抽水泵33，所述排水闸门32设在田间***与排水***的连接处，抽水泵33设在排水池31中，排水池通过管道又和水预处理***连接，用于排水池的水再返回水预处理***实现水循环利用。
其中，所述养殖***包括养殖沟11、养殖塘12和拦网13，所述养殖沟11和养殖塘12相连通，拦网13设置在农作物14的四周，用于防止养殖的生物逃脱。
所述养殖沟11布设在整个田块中，平面布置为“田”形式。
根据鱼、虾、蟹等生存需要，养殖沟深度设置为0.80cm，截面采用梯形，如图2所示。
每个养殖塘的面积为2m2，深度与养殖沟的深度相同。
所述灌溉控制***包括灌溉控制闸门24、灌溉水泵25、水质传感器26和水位传感器27，所述灌溉控制闸门设在灌溉水池与田间***连通的进水口处，灌溉水泵25、水质传感器26和水位传感器27均设在灌溉水池中。
上述灌溉水池主要用于储存灌溉和养殖用水，其容积V灌总＝E+V养殖，其中V灌总为灌溉水池容积，E为作物灌水定额，V养殖为养殖时一次需水量。灌溉控制***用于监测和控制进入农田的水量、水位和水质。水预处理***主要对输送或汇集的外调水进行沉淀、过滤和吸附等预处理，使水质达到养殖和灌溉要求，水预处理***设置在灌溉水池的进水口处，主要由过滤层22和水生植物23组成，农作***主要种植农作物14，比如水稻，具体可以选择抗病虫害、抗倒伏的水稻品种。
其中，拦网13选用可降解塑料做成的网；拦网高度设置为0.80m。
本发明的排水池主要用于储存农田排出的水，同时控制农田水位，在缺水时还可将排水池中的水引入灌溉水池循环利用，所述排水池的容积V排总＝V雨水+V换水，其中V雨水是当地24小时最大降雨条件下生态农田范围内产生的径流量，V换水是养殖时一次换水量。
实施例2
一种生态农田***，如图1所示，所述生态农田***包括田间***1、灌溉***2和排水***3，所述田间***1分别与灌溉***2和排水***3连通；所述田间***1包括养殖***和农作***，养殖***周围设置农作***，所述灌溉***2包括依次连接的灌溉控制***、水预处理***和灌溉水池；灌溉控制***和灌溉水池设在农田外部，所述水预处理***设置在灌溉水池的进水口处，所述排水***包括排水控制***和排水池31，所述排水控制***包括排水闸门32和抽水泵33，所述排水闸门32设在田间***与排水***的连接处，抽水泵33设在排水池31中，排水池通过管道又和水预处理***连接，用于排水池的水再返回水预处理***实现水循环利用。
其中，所述养殖***包括养殖沟11、养殖塘12和拦网13，所述养殖沟11和养殖塘12相连通，拦网13设置在农田四周，用于防止养殖的生物逃脱。
所述养殖沟11布设在整个田块中，平面布置为“口”形式。
根据鱼、虾、蟹等生存需要，养殖沟深度设置为1.20cm，截面采用U形。每个养殖塘的面积为5m2，深度与养殖沟的深度相同。
所述灌溉控制***包括灌溉控制闸门24、灌溉水泵25、水质传感器26和水位传感器27，所述灌溉控制闸门设在灌溉水池与田间***连通的进水口处，灌溉水泵25、水质传感器26和水位传感器27均设在灌溉水池中。
所述的水预处理***设置在灌溉水池的进水口处，由过滤层22和水生植物23组成，农作***主要种植农作物14，比如水稻，具体可以选择抗病虫害、抗倒伏的水稻品种。
其中，拦网13通过种植密集作物(如水稻等)形成拦挡。
实施例3
一种生态农田***的构建方法，具体包括如下步骤：
(1)首先根据需要选定田块，根据养殖需要确定田间养殖沟、塘的位置和型式，并根据外部水源的位置、地形和作物、养殖动物的种类分析计算确定灌溉水池、排水池的容积、进水口和出水口的布置及水预处理***的布置；
(2)根据步骤(1)的设计进行施工，建好灌溉水池、排水池、养殖沟、养殖塘，安装好水预处理***、灌溉控制***和排水控制***，构建用于养殖的生态农田待用；
(3)在农田养殖水产动物过程中，需要灌溉或养殖换水时，外调水源并通过水预处理***进行净化，水的pH值指标达标时通过灌溉水泵和灌溉控制闸门将水引入田间；在暴雨、农田退水或换水时通过排水控制***将水排入排水池，同时控制农田的水位；
(4)排水池的水再返回水预处理***实现水循环利用。
具体地，如在江苏省常州地区进行稻田养蟹，选择一块面积为8亩(长×宽为90×60m)的田块，在田间开挖“田”字型的养殖沟，养殖沟宽120cm，沟深80cm；设置6个，养殖塘深80cm，面积为5m2；在田埂边种植黄豆等作物，在作物生长高度低于50cm时布设50cm高的拦网，当作物高度大鱼50m时撤掉拦网。
在田块一侧设置闸门与灌溉***连通，其中灌溉水池容积V灌总约为2000m3，灌溉水池深1.5m，面积为30×40m，灌溉水池进水口处设置不同粒径的砂石滤料层80cm，滤料层外种植宽为1-2m的水生植物净化带，水生植物以本地乡土作物为主，如芦苇、菖蒲、水葱等。在灌溉水池内安装布设灌溉水泵、水质传感器、水位传感器。
在田块与灌溉水池相对一侧布设排水池，通过排水闸门与田块连通。通过24小时最大雨量和养殖换水计算排水池体积取2000m3，与灌溉水池同等大小，排水池内布设抽水泵。排水池利用管道将水引入灌溉***，循环使用，减少需水量。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种生态农田***，所述生态农田***包括田间***、灌溉***和排水***，其特征在于，所述田间***分别与灌溉***和排水***连通；所述田间***包括养殖***和农作***，养殖***周围设置农作***，所述灌溉***包括依次连接的灌溉控制***、水预处理***和灌溉水池；灌溉控制***和灌溉水池设在农田外部，所述水预处理***设置在灌溉水池的进水口处，所述排水***包括排水控制***和排水池，所述排水控制***包括排水闸门和抽水泵，所述排水闸门设在田间***与排水***的连接处，抽水泵设在排水池中，排水池通过管道又和水预处理***连接，用于排水池的水再返回水预处理***实现水循环利用。
2.根据权利要求1所述的生态农田***，其特征在于，所述养殖***包括养殖沟、养殖塘和拦网，所述养殖沟和养殖塘相连通，拦网设置在农田四周，用于防止养殖的生物逃脱。
3.根据权利要求1所述的生态农田***，其特征在于，所述养殖沟布设在整个田块中，平面布置为“田”或“口”形式。
4.根据权利要求1所述的生态农田***，其特征在于，所述养殖沟深度为0.30-1.20cm，截面为梯形、U形或矩形。
5.根据权利要求1所述的生态农田***，其特征在于，所述养殖塘面积为1-5m2，深度与养殖沟的深度相同。
6.根据权利要求1所述的生态农田***，其特征在于，所述灌溉控制***包括灌溉控制闸门、灌溉水泵、水质传感器和水位传感器，所述灌溉控制闸门设在灌溉水池与田间***连通的进水口处，灌溉水泵、水质传感器和水位传感器均设在灌溉水池中。
7.根据权利要求1所述的生态农田***，其特征在于，所述水预处理***由过滤层和水生植物组成。
8.根据权利要求1所述的生态农田***，其特征在于，所述拦网选用可降解塑料、秸秆或人造纤维做成的网；或者通过种植密集作物形成拦网，并且拦网高度为0.30-1.0m。
9.根据权利要求1所述的生态农田***，其特征在于，所述排水池的容积V排总＝V暴雨+V换水，其中V暴雨是暴雨时排入的水量，V换水是养殖时一次换水量。
10.根据权利要求1～9任一项所述的生态农田***的构建方法，其特征在于，所述构建方法包括如下步骤：
(1)首先选定田块，建好灌溉水池、排水池、养殖沟、养殖塘，安装好水预处理***、灌溉控制***和排水控制***，构建用于养殖的生态农田待用；
(2)在农田养殖水产动物过程中，需要灌溉或养殖换水时，外调水源并通过水预处理***进行净化，水的pH值指标达标时通过灌溉水泵和灌溉控制闸门将水引入田间；在暴雨、农田退水或换水时通过排水控制***将水排入排水池，同时控制农田的水位；
(3)排水池的水再返回水预处理***实现水循环利用。
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