[發(fā)明專利]微納米氣泡加氧滴灌系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410089776.5
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN103858730A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 李云開;劉秀娟;王克遠;周云鵬;徐飛鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學
• 主分類號: A01G25/02
• 分類號: A01G25/02;A01G25/16;C02F1/78
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種滴灌系統(tǒng)及方法，特別是關于一種微納米氣泡加氧滴灌系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

水肥一體化技術(shù)是目前干旱缺水地區(qū)最有效的一種灌溉方式，將作物所需水、肥一同施加到作物根系，對于節(jié)水節(jié)肥和增產(chǎn)已經(jīng)取得了較好的效果。我國水肥一體化技術(shù)的發(fā)展和應用已經(jīng)發(fā)展到相當成熟的階段，要想進一步提高果實的品質(zhì)和產(chǎn)量以及更進一步增加節(jié)水、節(jié)肥的效果，需要尋求新的方法。

作物的根系需要充足的氧氣進行有氧呼吸來維持自身的新陳代謝和整個植株的生長發(fā)育。根系缺氧會導致根系呼吸作用減弱，由有氧呼吸轉(zhuǎn)換為無氧呼吸，根系生長停止，離子運移減慢，根系液流失控，進而影響整個作物的生長和產(chǎn)量。國內(nèi)外眾多學者探索性地提出了加氧滴灌系統(tǒng)，將氧氣和肥料一起加入灌溉水中，可以有效緩解根區(qū)缺氧問題。從目前來看，氧源主要集中在空氣源和純氧源兩種形式，純氧源效果更好，增產(chǎn)和提質(zhì)效果更為明顯，但目前常用的注氣方式氣泡較大，在土壤中保存的時間短，利用效率低。部分學者也為了增強加氧的持久性，提出利用純氧微納米氣進行加氧滴灌，例如：中國專利CN202823183U公開了灌溉水增氧設備，用于增加灌溉水源的溶氧量，以空氣或純氧為氧源，取得良好的效果，是一次有益的嘗試。但是，只能用于給水源增氧，無法直接接入灌溉管道直接使用，也會使灌溉和營養(yǎng)液中的好氧微生物和一些藻類快速生長，這樣會增加灌水器堵塞的風險。

另一方面，臭氧的滅菌消毒作用已經(jīng)在很多行業(yè)都得到了廣泛的應用，它幾乎對所有病菌、病毒、霉菌、真菌及原蟲、卵囊都具有明顯的滅活效果，切滅菌時間來說，迅速無比。臭氧溶解于水中形成臭氧水，幾乎能夠消殺水中一切對人體有害的物質(zhì)，還可以分解有機物及滅藻等；臭氧水可對瓜果蔬菜、肉類進行殺菌消毒，防腐保鮮，清除異味，同時具有降解瓜果、蔬菜表面殘留含磷農(nóng)藥的功能。采用臭氧水作為氧源可以為土壤補充氧氣的同時，也會對解決灌水器堵塞具有良好的控制作用，但采用微納米臭氧氣泡也會對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種將純氧和臭氧有機結(jié)合以達到加氧、殺菌和抗堵效果的微納米氣泡加氧滴灌系統(tǒng)及方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種微納米氣泡加氧滴灌系統(tǒng)，其特征在于，它包括一進水總管，所述進水總管的出水端并聯(lián)連接第一支路和第二支路，所述第一支路上通過管路依次連接一水泵、一穩(wěn)壓罐和一管道泵；所述第一支路在所述穩(wěn)壓罐的進口端為一伸入其內(nèi)的噴嘴，所述穩(wěn)壓罐的頂部設置一穩(wěn)壓閥；所述管道泵的出口管路上設置一壓力表；所述第二支路上依次連接一流量調(diào)節(jié)閥和另一壓力表；所述第一支路與所述第二支路匯合成一出水總管；所述第一支路位于所述水泵的進口處通過一電磁閥連接一氣泵的出口，所述氣泵的進口通過管路分別連接一純氧源和一臭氧源；在所述純氧源與所述氣泵之間的管路上依次設置一單向閥和一氣體流量計；在所述臭氧源與所述氣泵之間的管路上依次設置另一單向閥和另一氣體流量計；所述管道泵電連接一變頻柜，所述變頻柜通過另一電磁閥電連接一配電箱，所述配電箱電連接一可編程控制器；所述流量調(diào)節(jié)閥、壓力表、另一壓力表、電磁閥、另一電磁閥、氣體流量計、另一氣體流量計、水泵、管道泵和配電箱分別電連接所述可編程控制器。

所述進水總管上設置有一總管流量傳感器，所述第一支路上設置有一支路流量傳感器，所述總管流量傳感器和支路流量傳感器分別電連接所述可編程控制器。

所述噴嘴采用90°彎折結(jié)構(gòu)，其中水平段為平直的管狀結(jié)構(gòu)，垂直段為向噴口端漸縮的結(jié)構(gòu)，且收縮部分的截面為長方形或圓形；所述噴嘴收縮后的直徑為所述第一支路管路直徑的1/6～1/3。

所述噴嘴收縮部分的長度為2～4毫米。

一種微納米氣泡加氧滴灌方法，其包括以下步驟：

1）啟動氣泵，可編程控制器控制電磁閥導通，根據(jù)具體滴灌情況選擇打開純氧源管路上的單向閥或臭氧源管路上的單向閥，氣體在氣泵的作用下進入第一支路，與水在水泵的進口處初步混合，與相應氧源連接的相應管路上的氣體流量計實時對氧源提供的氣體流量進行測量，并將測量結(jié)果實時反饋給可編程控制器；水氣混合物經(jīng)過水泵以及連接水泵出口的管路，進入穩(wěn)壓罐并由噴嘴噴射出，噴射出的水氣混合物中的氣體即是微納米級；

2）穩(wěn)壓閥對穩(wěn)壓罐中的水氣混合物進行調(diào)壓至水壓穩(wěn)定后，水氣混合物從穩(wěn)壓罐出口流出，并經(jīng)由管道泵流入管道泵的出口管路；