CN1823578A

CN1823578A - 植物负压给水***

Info

Publication number: CN1823578A
Application number: CN 200510045890
Authority: CN
Inventors: 宋毅夫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2006-08-30

Abstract

植物负压给水***：是由负压给水头、零压阀及管道***组成，利用土壤张力特性，实现植物对水分连续自动获取，改变间歇灌溉概念，变“灌”为“给”，变“断续”为“连续”，变人给的“被动”为植物获取的“主动”，节能、节水、精准、高效***投资将大幅减少。***不分大小同时保证管道中有水，零压阀能将压力管道中水位变为零压，末级管道水面低于地面，负压给水头高于末级管道水位但可连续按最佳土壤湿度向植物供水，能适时适量满足植物需水量，促进植物生长，增加栽培收获。负压给水头不堵塞，使用寿命长，运行成本更低，设备埋设地下，有利田间植物栽培管理。可应用于：农作物、蔬菜、林木、花卉、果树、牧草、球场草坪等植物类自动给水。

Description

植物负压给水***

所属技术领域

本发明涉及一种植物栽培与农田灌溉技术，农业现代化技术：精准农业，可应用于：农作物、蔬菜、林木、花卉、果树、牧草、球场草坪等植物类需水自动给水。

背景技术

由于我国的13亿人口，随着国民经济发展与人民生活水平提高，我国的多种资源显露出明显不足，其中水、能资源更显严重缺乏。2003年农业用水3433亿立方米，占总用水量的64.5％。截止2003年底，全国有效灌溉面积达到8.38亿亩；节水灌溉2.9亿亩，农业用电780亿千瓦时占全国总用电4.81％。

而我国灌溉水利用系数平均45％，发达国家在80-90％左右，埃及灌溉水利用系数70％。为扭转这一落后面貌，我国节水灌溉发展必须以提高灌溉水有效利用系数为中心，在“中国节水灌溉规划”中提出到2020年使我国灌溉水有效利用系数由.45提高到.7，使我国灌溉生产接近发达国家水平。

我国加入世贸后，农业又面临世界农业市场的挑战，农业向精准高效发展，美国八十年代初提出精准农业的概念和设想，九十年代初进入生产实际应用，部分技术和设备已经成熟和成型，在英国、德国、荷兰、法国、加拿大、澳大利亚、巴西等国家都有开展精准农业研究和应用的报道。日本、韩国等国家近年来已加快开展精准农业的研究工作，我国也已在各地开展试点。

该发明在节水、节能、精准、高效上满足了植物需水要求，为我国农业灌溉的节水、节能、精准、高效上发挥作用。愿对推动我国农业水利现代化起到作用。

该发明利用植物水分生理特性，利用土壤张力特性，实现植物对水分连续自动获取。

发明内容

植物负压给水***是利用植物水分生理特性，利用土壤张力特性(见附图一A)，实现植物对水分连续自动获取，改变间歇灌溉概念，变“灌”为“给”，变“断续”为“连续”，变人给的“被动”为植物获取的“主动”。植物负压给水***是利用土壤张力将管道中水吸取到负压给水头中，然后再吸取到土壤中，代替现有灌溉中“喷灌、滴灌、渗灌、地面灌”有压灌溉，称为负压代替有压(见附图一B)，达到《节能》；以负压给水下土壤的非饱和运动，替代现有灌溉土壤的重力水运动，减少土壤渗漏和蒸发损失，达到《节水》；以植物连续主动从管道中需要多少吸取多少需给平衡，代替现有间歇式灌溉，造成忽多忽少状态，达到《精准》，最终得到《高效》。植物负压给水***与灌溉***不同之处，可以总结为三变三替一高效。

植物负压给水***的物理体系核心是由“负压给水头”与“零压阀”组成，其它水泵、管道与现有灌溉***一致。而自动控制部分简单，管道部分是靠水压驱动“零压阀”，不需要电磁阀与电缆。***不分大小是连续向管道中给水，只泵站靠压力控制自动启闭全***(见附图四、五)，会大大促进农业灌溉现代化发展。

植物负压给水***可应用于：农作物、蔬菜、林木、花卉、果树、牧草等植物类需水自动给水。

植物负压给水***可应用于：不限地形，可平原，可山地。

植物负压给水***可应用于：可旱田，可水田。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

植物负压给水***是利用土壤张力，将水由低于给水头的水管中吸取到给水头中，这一过程称“负压吸水”，土壤由给水头中吸取水称“负压给水”，给水头张力是按植物生长最佳土壤张力设计，土壤中张力与给水头张力平衡，土壤水分就不再增加，当植物从土壤吸取水分，张力失去平衡，负压给水头继续向土壤中供水，再达到新的平衡；如植物不从土壤中吸取水分，负压给水头就停止供水。该***给水多少决定植物需要，靠生物需水自然规律达到给水的自动化，从而做到了植物需水的科学精准。对植物从土壤水分中吸取水分的“力”、“能”、“势”、“位”等概念早在1907年(见文献1)后续40年间世界各国有多人研究，直至今天，人们只限于这一过程理论解释、数值测定、界线界定、测定方法上，没有应用这一原理制作物理***，作为满足植物生长的需要。植物负压给水***填补这一空白，它使满足植物需水要求不仅有“灌”、“浇”、“喷”、“滴”的有压形式，又多了一种“给”、“供”负压方法，“灌”、“浇”、“喷”、“滴”的方法模拟了自然界降雨行为，而“给”、“供”负压方法模拟了自然界地下潜水对植物的给水行为。

负压给水关键一是如何获得负压，在自然界潜水对植物的给水，是靠土壤毛管力，将低于根系1-2米多地下水吸到地面，植物负压给水***的核心技术是“负压给水头”，负压给水头模拟土壤张力，将管道中水吸引到给水头中，该发明负压给水头是由砂、石英、水泥或陶土、废瓷颗粒加工制作。使负压给水头张力与植物生长适宜湿度时的土壤张力相当，负压给水头张力控制了对土壤的给水强度，使土壤湿度维持在最佳状态。

负压给水关键二是如何创造负压条件，把与负压给水头一平水位称为零压，低于负压给水头的水位是负压。与喷滴要求压力才能灌溉相反，负压给水头，需要负压条件，即管道水位要低于负压给水头，植物才能得到生长适宜湿度，如果在有压下，土壤水将处在饱和状态，植物会受渍而成涝灾。附图一中给出在二级给水***中，只要设一水池，使水面低于地面，既能满足负压需要，但如何在山地供水***中创造负压条件，是负压给水***的第二难题，该发明是发明“零压阀”来完成的(见附图三)。在山地供水***中，要使山上有水，必需将水加压送到山上，这样不能直接把有压水接到负压给水头上，如果负压给水头中是有压水，土壤就处在饱和状态。“零压阀”是将管道中有压水变成零压，再将零压水送到负压给水头下面，变成负压(见附图五)。零压阀工作原理就是浮球阀原理，但零压阀上还装有调节阀和通气阀，是三阀合一，是特制的植物负压给水***管道阀(见附图三)。

负压给水关键三是如何让负压给水头产生负压，这是工艺过程，在每段给水开始时必需排出管道内空气并使负压给水头充水，方法是要将管道和负压给水头充满水，如附图一B中所示的启动水压力曲线，该状态停留3分钟，后使水压维持在附图一B工作压力曲线状态。应注意是要保证管道***无漏气处，方能使***产生负压。

本发明的有益效果是：植物与常规灌溉***比，①变“灌”为“给”，变“断续”为“连续”，变人给的“被动”为植物获取的“主动”；以“负压”替“有压”，以土壤水“非饱和”替“饱和”，以“需给平衡”替“忽高忽低”，三变三替就产生节能、节水、精准、高效。②对于小型灌溉***由于连续给水，正套***设备设计流量缩小4-7倍；大型灌溉***，原设计是采用轮灌，而负压给水***连续给水，轮灌区管道缩小了轮灌次数的倍数，而总管道不变，可见***投资将大幅减少。③由于适时适量满足植物需水，促进植物生长，增加栽培收获。④与喷滴灌比，负压给水头不存在堵塞，石质材料制成，使用寿命长，运行成本更低。⑤负压给水***所有管网和负压给水头都埋设地下，有利田间植物栽培管理。

附图说明

附图一植物负压给水***原理与实现示意图

附图二负压给水头效果图

附图三零压阀效果图

附图四植物负压给水***示意图(小形平原区)

附图五植物负压给水***示意图(山区或大给水***)

具体实施方式

植物负压给水***用料：

负压给水头：采用砂、石英、水泥或陶土、废陶粒、石英、成孔剂或塑料与陶粒复合材制作。

零压阀：采用塑料或铝合金或铸铁制作。

关键技术1负压给水头：《多材质多级系列配方》，为满足不同土壤与植物需水要求，可利用砂、石英、水泥或陶土、废陶粒、石英、成孔剂或塑料与陶粒复合材，通过改变颗粒组成与粘结剂用量及成型压力可形成系列产品，其中陶瓷制品烧制，塑料复合材由热压或拉制而成，产品指标以材质、透水率、供水面积区分，在植物负压给水***中负压给水头由细塑料管连接到支管上(见附图四)。

关键技术2零压阀：《三阀合一》，零压阀是由浮球阀、注水阀、进气阀三阀组成。浮球阀是保证支管处在零压状态，它由进水管、出水管、阀体、活塞、拨杆、浮球、阀盖组成(见附图三)。注水阀安装在进水管上方，是一个截止阀，通过阀门向负压给水头中注水。进气阀又与注水阀结合，注水阀旋杆是管状(见附图三放大图B)，旋杆管上通注水阀旋钮与空气相通(见附图三放大图D)，旋杆管下通注水阀板(见附图三放大图C)与零压阀内相通(见附图三放大图E)。注水阀旋钮带外丝扣，旋钮上再加装带内丝扣帽盖(见附图三放大图A)，旋转帽盖可打开或封闭旋钮上气孔(见附图三放大图D)。

关键技术3负压操作程序：《负压操作》，给水开始时打开注水阀向支管放水，使管内水位上升至“负压给水头”顶部，达到水位三分钟后，关闭注水阀，水位会自动回落到工作水位。此时再打开进气阀，使零压阀内处于大气压下。此操作可手动完成，也可作成电磁阀结构，实现自动控制，自动控制也只需一根电缆全***同时动作。

主要文献表：

书名	作者	出版
书名	作者	出版	1土壤物理条件与植物生长2植物生理学讲座3农业水文学	B.T.Shaw翻译：朱祖祥等古谷雅春等等翻译：程炳嵩施成熙粟宗嵩主编	科学出版社1965年科学出版社1979年农业出版社1984年。

Claims

1.一种“植物负压给水***”，由负压给水头、零压阀及管道***组成，其特征是：利用植物水分生理特性，利用土壤张力特性，实现植物对水分连续自动获取，改变间歇灌溉概念，变“灌”为“给”，变“断续”为“连续”，变人给的“被动”为植物获取的“主动”，该发明物理体系核心是由“负压给水头”与“零压阀”组成，***不分大小是连续向管道中给水，末级管道水面低于地面，负压给水头高于末级管道水位，可应用于：农作物、蔬菜、林木、花卉、果树、牧草、球场草坪等植物类自动给水，也可用于水田湿润给水。

2.根据权利要求1所述的植物负压给水***，负压给水头《多材质多级系列配方》，其特征是：为满足不同土壤与植物需水要求，可利用砂、石英、水泥或陶土、废陶粒、石英、成孔剂或塑料与陶粒复合材，通过改变颗粒组成与粘结剂用量及成型压力可形成系列产品，其中陶瓷制品烧制，塑料复合材由热压或拉制而成，产品指标以材质、透水率、供水面积区分，在植物负压给水***中负压给水头由细塑料管连接到支管上。

3.根据权利要求1所述的植物负压给水***，零压阀《三阀合一》，其特征是：零压阀是由浮球阀、注水阀、进气阀三阀组成，浮球阀是保证支管处在零压状态，它由进水管、出水管、阀体、活塞、拨杆、浮球、阀盖组成；注水阀安装在进水管上方，是一个截止阀，通过阀门向负压给水头中注水；进气阀又与注水阀结合，注水阀旋杆是管状，旋杆管上通注水阀旋钮与空气相通，旋杆管下通注水阀板与零压阀内相通，注水阀旋钮带外丝扣，旋钮上再加装带内丝扣帽盖，旋转帽盖可打开或封闭旋钮上气孔。

4.根据权利要求1所述的植物负压给水***，操作程序《负压操作》，其特征是：给水开始时打开注水阀向支管放水，使管内水位上升至“负压给水头”顶部，达到水位三分钟后，关闭注水阀，水位会自动回落到工作水位，此时再打开进气阀，使零压阀内处于大气压下，此操作可手动完成，也可作成电磁阀结构，实现自动控制。