[發明專利]一種滴灌加氧方法及裝置

有效

• 申請號: 201110411130.0
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN102487784A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 李云開;張慶龍;徐飛鵬;賈瑞卿
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: A01G25/02
• 分類號: A01G25/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

技術領域

本發明涉及一種灌溉方法及裝置，特別是關于一種適用于鹽堿地區溫室作物的滴灌加氧方法及裝置。

背景技術

作物生長的最佳環境必須能夠為作物的光合作用和呼吸作用提供足夠的CO₂(二氧化碳)和O₂(氧氣)。作物根呼吸時需要消耗大量O₂，如果O₂供給不足會影響作物根系的生長和土壤的呼吸，減少作物對水分和養分的吸收以及向冠層營養的傳輸，O₂嚴重不足會導致作物窒息死亡。O₂在水中擴散速度非常慢，通常情況下，土壤中O₂儲備可以滿足作物根呼吸的需求，但是當作物灌溉后，水的侵入不僅減少了土壤孔隙率中O₂的儲備，阻礙了土壤中氣體與大氣的交換，而且土壤中飽和的水分也使得O₂向根區擴散受到限制。由于在灌溉后的一段時間內土壤水分處于飽和狀態，使得作物根區出現缺氧區和低氧區，持續的飽和狀態會由于O₂向作物根區擴散的減少而使根功能的有效性受到限制，尤其對鹽堿化土壤的影響更為顯著。對于鹽堿化土壤來說，土壤顆粒彌散，土壤結構遭到破壞而透水性能變差，極大地減少了O₂存在的空間和向根部的擴散，如果直接向作物根區加施O₂，O₂會在煙囪效應作用下從加氣點逃脫。現有的地下滴灌(Subsurface?Drip?Irrigation，SDI)系統容易實現加氣與灌溉的結合，使加氣的水直接輸送到作物根區，SDI也是目前向作物根區加氣的唯一方法。

現有技術中的田間空氣注射器是利用文丘里原理將空氣中的O₂加入灌溉水流后通過SDI系統將O₂輸送到作物根區，雖然空氣注射器向作物根區加氧極大發掘了作物增產的潛力，但是也存在以下不足：1、運行不穩定，空氣注射器是根據文丘里原理運行的，即通過閥門控制注射器進出口的壓力使兩側形成壓力差，進而控制進入灌溉水的空氣量，空氣注射器安裝于水泵后面，當水流流速不穩定時必然造成注射器兩側壓力的改變，通過閥門來調節壓力的精度也比較低，不穩定的壓力很難保證進入灌溉水中空氣濃度的穩定性；其次，壓力管道內存在的氣體也會造成系統運行的不穩定性，主要是指：①由于輸水管路中存在氣體，水阻增大，嚴重時形成“氣堵”流量達不到設計值；②管路內氣囊隨水流動時，坡度、管壁粗糙度變化及彎管、變徑等各類管路配件的影響，造成水流速的變化，使氣囊兩端壓差改變，進而引起管道中壓力急劇升降，嚴重時會造成水錘引發爆管。2、使用范圍具有局限性且耗能大，由于空氣注射器將空氣直接加于灌溉水中，空氣在水中溶解度較小，地表灌溉時空氣容易從灌水點逃逸，因此只適用于地下滴灌，注射器過流水力損失大，吸入空氣時，進出口兩側需要保持一定工作壓差，壓力損失較大，從面造成較大的能耗。3、成本較高，首先是投入成本較高，進口的空氣注射器的價格在5000元左右，一次投入過高，一般農戶難以承受，其次是運行維護成本高，加氧時注射器進出口需要保持一定的壓力差，耗能較大，運行成本高。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種運行穩定、使用范圍廣、耗能低且成本低廉的滴灌加氧方法及裝置。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種滴灌加氧方法，它包括以下步驟：1)設置一包括有水桶、加氧桶、滴灌管網和聯動裝置的滴灌加氧裝置，將水桶通過水泵連接水源，將加氧桶通過管路連接含氧原液，將水桶和加氧桶通過管路連接滴灌管網，將聯動裝置的連桿一端設置在加氧桶內，將聯動裝置的浮球桿一端設置在水桶中，將浮球桿的另一端通過一滑塊套設在連桿的另一端，且在所述滑塊上設置一控制其與所述連桿相對滑動的螺釘；2)當作物移苗至溫室進行首次灌水處理時，擰緊滑塊上的螺釘，啟動水泵，采用滴灌管網的滴灌管位于地表的方式進行灌水處理；3)當作物需要再次進行灌水處理時，首先對作物及滴灌管進行起壟處理，然后啟動水泵，采用滴灌管網的滴灌管位于地下的滴灌方式，且同時根據灌水總量分階段松開滑塊與連桿之間的螺釘，向作物區進行灌水加氧處理；4)根據作物的生長情況，重復步驟3)，直至作物成熟。

所述步驟3)中，將一次灌溉的灌水總量分成三個階段：①第一階段，先將灌水總量的1/4滴灌到作物區；②第二階段，松開滑塊上的螺釘，將灌水總量的1/2滴灌到作物區的同時，通過聯動裝置向作物區加氧；③第三階段，擰緊滑塊上的螺釘，將水桶中剩余的水滴灌到作物區。