專利名稱：一種栽培灌溉作物的新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種栽培灌溉作物的新方法，其技術(shù)特征是，栽培在容器(


圖1-1)或地里(
圖1-2)的作物所需的水通過(guò)毛細(xì)管集束(
圖1-3)與水源(
圖1-6)或輸水主管道(
圖1-4)的水(
圖1-5)相連接取得。在毛細(xì)管吸水所能達(dá)到的高度內(nèi)，毛細(xì)管集束對(duì)作物單位時(shí)間輸水量與水壓大小無(wú)關(guān)，與毛細(xì)管集束橫截面積的大小和毛細(xì)管對(duì)水吸引力的大小有關(guān)。在沒(méi)有任何外加能量的情況下，毛細(xì)管集束能源源不斷的將水提升供給高于水源的植物生長(zhǎng)的需要；能將水壓高于植物根部的水轉(zhuǎn)化為無(wú)壓力的水，使水輸送均勻、穩(wěn)定、精確，無(wú)重力水產(chǎn)生，沒(méi)有水的浪費(fèi)。
眾所周知，目前灌溉作物的形式有漫灌、噴灌、微灌等，而微灌又分滴灌、微噴灌，涌泉灌及管道滲水。微灌技術(shù)比漫灌噴灌都能節(jié)約水，對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)，但尚有不足之處。一是受水壓影響。水壓越大流出的水就越多，除管道滲灌外，沒(méi)有正水壓的驅(qū)動(dòng)，微灌就停止，為保持水壓，就需要消耗能量；二是有重力水流失，當(dāng)水壓較大時(shí)，滴、噴、滲的水就越多，就會(huì)產(chǎn)生徑流水、重力水、使水流失浪費(fèi)。三是堵塞。涌泉灌及管道滲灌，由于受熱脹冷縮影響，埋入地下涌泉灌的管道孔易被泥土堵塞，管道滲灌也易被污染物細(xì)粒所堵塞、影響繼續(xù)灌溉。需要清洗才能重新運(yùn)作。四是管壁滲灌及孔眼滲灌都不適合在無(wú)土的地面、空中應(yīng)用，也不適合與盆栽連接耕作。五是最重要的，目前的所有灌溉方式都不能在無(wú)外壓、無(wú)外加能量的情況下，將低于作物相當(dāng)距離的水源進(jìn)行提升，對(duì)處高位的作物進(jìn)行有效的灌溉。
本發(fā)明力圖克服上述這些不足，采用毛細(xì)管集束與水源、輸水管道相結(jié)合的辦法，利用毛細(xì)管對(duì)水的吸引力，將水引至所栽培作物的根部活動(dòng)區(qū)，作物根毛可直接吸收；或毛細(xì)管束先將水引至土壤，再經(jīng)土壤的毛細(xì)管將水?dāng)U散，然后供植物吸收。根據(jù)科學(xué)家測(cè)定，植物根毛對(duì)水的吸收力相當(dāng)于15.2×105帕，大于毛細(xì)管對(duì)水的吸引力。
植物對(duì)水份的吸收打破了毛細(xì)管束對(duì)水份吸引的平衡現(xiàn)象，毛細(xì)管需再吸引水份建立新的平衡，使對(duì)植物的灌溉得以繼續(xù)進(jìn)行。植物的需水量調(diào)節(jié)著毛細(xì)管的輸水量。這種灌溉形式有別于目前任何一種灌溉形式。它的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是1.能將處于作物下方的水，在無(wú)外加能量的情況下，由毛細(xì)管吸收提升供作物吸收。毛細(xì)管將水吸引提升所能達(dá)到的高度，決定于水源位置的高低和毛細(xì)管對(duì)水吸引力的大小。
2.在無(wú)外加能量的情況下，能依靠毛細(xì)管集束與土壤毛細(xì)管或植物根毛的密接，完成水份的不斷轉(zhuǎn)移，最終完成灌溉過(guò)程。
3.毛細(xì)管束單位時(shí)間的供水大小，與水的壓力大小無(wú)關(guān)，只與毛細(xì)管集束所含毛細(xì)管數(shù)和毛細(xì)管對(duì)水吸引力有關(guān)，因此，所供應(yīng)的水能做到穩(wěn)定、均勻、定向、精確。沒(méi)有重力水產(chǎn)生，沒(méi)有水的浪費(fèi)。
4.毛細(xì)管束輸送出來(lái)的毛細(xì)管水易被土壤的毛細(xì)管吸收、擴(kuò)散，能使板結(jié)的土壤變得疏松、有利于作物根系活動(dòng)層生態(tài)環(huán)境的改善和空氣交流，使作物更好地生長(zhǎng)。
5.適用于一切栽培空間和地域。
這種栽培灌溉方式是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的先將毛細(xì)管集束制好。毛細(xì)管集束可用植物纖維、化學(xué)纖維、礦物纖維單獨(dú)或互相組合制成，只要吸水快、輸水能力強(qiáng)、耐酸堿、耐老化、實(shí)用價(jià)廉就可以。為了防止水份在毛細(xì)管集束輸送過(guò)程中的損失，毛細(xì)管集束要有不透水的外套、可用塑料薄膜或橡膠制成。毛細(xì)管集束與水接觸一端是開孔的，有利于水的進(jìn)入；與土壤或植物根系接觸的一端，毛細(xì)管集束露出外套，有利于水份轉(zhuǎn)移至土壤或直接被植物吸收。水源是通過(guò)輸水管道供應(yīng)時(shí)，毛細(xì)管束必須插入水管里，在插入交界處互相之間必須緊密銜接，以防止溢水。具體實(shí)施方案有一、水源(供水管道、儲(chǔ)水池)通過(guò)毛細(xì)管集束與栽培容器或土壤作物相連接。
此種情況要按栽種作物的密度、作物的需水量、水源的水面與栽培容器的垂直距離來(lái)決定毛細(xì)管集束的分布和毛細(xì)管集束的長(zhǎng)度。
1.栽培容器或土壤作物與供水管的垂直距離為零，只要很短的毛細(xì)管集束，就可完成將水轉(zhuǎn)移給作物，這種栽培，有利于節(jié)約毛細(xì)管集束，即可在地面或土壤進(jìn)行，也可用栽培容器埋入地下或在空中進(jìn)行。埋在泥土、沙子進(jìn)行栽培時(shí)，栽培容器可用薄膜制成，以降低成本減少水份蒸騰。
2.栽培容器或栽在土壤的作物根部與水源(供水管道或儲(chǔ)水池)有距離。
(1)栽種在容器或栽在土壤的作物高于水源(供水管道、儲(chǔ)水池)的栽培。這種栽培，作物在上，水源(供水管道、儲(chǔ)水池)在下。作物與水池的垂直距離一般在200cm以內(nèi)。如在平原的莊稼地，挖掘一個(gè)深200cm的水窖，將地表徑流水引聚于內(nèi)、然后將水從窖底用輸水管道引出，并按這個(gè)深度水平延伸至要灌溉的作物。按作物的距離在供水管道上打好孔，將有保護(hù)外套的毛細(xì)管集束的一端插入供水管內(nèi)，另一端與栽種的作物相連接，將水通過(guò)毛細(xì)管物質(zhì)吸引至作物根部或土壤基質(zhì)供植物吸收。
(2)一條輸水管與多行栽種的作物相連接。即用一條供水管道，按照所種作物行數(shù)及株與株之間距離打孔，通過(guò)插入長(zhǎng)短不一的毛細(xì)管集束，分別與栽種的作物進(jìn)行連接，一條輸水管道即可為多行的作物灌溉。
(3)栽種在容器或栽種在土地里的作物低于水源(供水管道或儲(chǔ)水池)的栽培。這種栽培灌溉，一是直接用毛細(xì)管集束將水源(供水管道或儲(chǔ)水池)的水引入下面栽種的作物，將毛細(xì)管束埋入土壤里。如在大棚，可在地面上建筑一個(gè)水池，在地面下也可構(gòu)筑一個(gè)水池。當(dāng)上層儲(chǔ)水池的水用完后，通過(guò)移動(dòng)水泵將地下水池的水抽入上層水池，維持水從上至下的毛細(xì)管集束灌溉。
3.盛水容器與栽培容器相連接栽培。用毛細(xì)管集束將盛水容器與栽培容器相連接，既可將儲(chǔ)水容器置于作物之上，也可置于作物之下。并可把栽培容器和儲(chǔ)水容器制成各種造型，如動(dòng)物型、人物型、礦物型、植物型、還可相互組合搭配，以增加藝術(shù)觀賞性。
二、在平地和坡地里建微型儲(chǔ)水庫(kù)栽培灌溉。
在平地或坡地挖坑，作防滲處理?？拥娜莘e視栽種作物和當(dāng)?shù)赜炅慷āＯ掠陼r(shí)，將一定范圍的地表徑流水引入儲(chǔ)存，然后用輸水管道和毛細(xì)管集束將水引灌作物。
三、空中立體栽培灌溉。
根據(jù)需要，可將供水管道組裝成各種立體形狀，固定在空間并放置與之相應(yīng)的栽培容器，可形成寶塔式、斜坡式、圓柱式、方柱式、平面與斜坡結(jié)合式、寶塔與平面結(jié)合式、圓柱與斜坡結(jié)合式、方柱與平面結(jié)合式等圖案。栽在容器的作物所需要的水份，通過(guò)毛細(xì)管集束從供水管道內(nèi)引至容器作物根系活動(dòng)區(qū)，供作物吸收。
四、在樓頂、沙石地面上進(jìn)行栽培灌溉。
在樓頂建儲(chǔ)水池離儲(chǔ)水池底部10cm之處安裝有總開關(guān)(圖2-1)的出水管，出水管外接橫向的具有多出水口的管道(圖2-2)每個(gè)出水口的管道距離，以所種作物的要求而定。然后將安裝有毛細(xì)管集束的供水管(圖2-3)與之緊密銜接。將裝有種植泥土或其他基質(zhì)的容器的底部插入輸水的毛細(xì)管集束(圖2-4)，在容器種上作物，淋定根水后，只要栽培基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)配合得當(dāng)或在儲(chǔ)水池中加入營(yíng)養(yǎng)液，作物就可正常生長(zhǎng)。在波浪式起伏的地形特別是硬石地帶，只要波峰與水源水面垂直距離不超過(guò)毛細(xì)管對(duì)水吸引提升的高度，將填充有毛細(xì)管物質(zhì)的供水管道一端深入水源，水就可沿供水管道越過(guò)波峰供給所栽種的作物吸收。
五、在沙漠地進(jìn)行栽培灌溉。
首先在沙漠地適當(dāng)?shù)牡胤綐?gòu)筑儲(chǔ)水池。水池上面要密封以防水份蒸發(fā)。在儲(chǔ)水池引出總開關(guān)管道，管道出口橫向銜接具有多出口開關(guān)的管道，此管道是定位在沙漠地表面還是埋入沙漠地層里，依據(jù)儲(chǔ)水池的位置和種植作物的需要而定。一般采用將容器埋入沙土內(nèi)。將植物生長(zhǎng)需要的有機(jī)和無(wú)機(jī)肥料與沙漠的沙摻混，填滿容器，在容器口用農(nóng)膜做蓋扣住防止水份蒸發(fā)。如種的是多年生的植物，容器的底部可放開，讓植物的根往深層扎并向橫生長(zhǎng)；如種的是當(dāng)年收獲的作物，容器底部開個(gè)小圓孔，供導(dǎo)水的毛細(xì)管集束插入即可。在沙漠的種植還可采用高吸水物質(zhì)相對(duì)固定水份，采用噴灑能形成膜的技術(shù)防止植物所需要水份的蒸騰損失。
本發(fā)明創(chuàng)造的栽培灌溉方法，有巨大的現(xiàn)實(shí)性和社會(huì)意義。一是適應(yīng)面廣?？捎糜谏呈貛А⑸衬?、干旱地區(qū)、平原無(wú)水庫(kù)地區(qū)、漏水地、海島、水面、空中、家居陽(yáng)臺(tái)、樓頂、墻壁等空間和平面。如在缺水平原地，有雨水時(shí)很快流失。沒(méi)有池塘和水庫(kù)截流。用這種灌溉方法，可在地表下面挖窖或水池，將地表水聚集、儲(chǔ)蓄，用輸水管道與之銜接，再通過(guò)毛細(xì)管物質(zhì)吸引提升到作物根系活動(dòng)區(qū)，供植物吸收。不消耗能量，易于實(shí)行。用這種方法可擴(kuò)大人類生活所需食物的種植面積。二是既節(jié)水又增產(chǎn)。本發(fā)明人在廣西博白縣大田用供水管道和毛細(xì)管集束輸水做栽培萵筍實(shí)驗(yàn)，畝產(chǎn)比一般傳統(tǒng)方法增加50％，達(dá)到7492.5公斤，節(jié)水顯著，每公斤萵筍才耗水4.5公斤。三是節(jié)能節(jié)肥。因?yàn)樗玫乃蔀榈乇砻嬉韵碌乃?，無(wú)須加壓和提高水位，用的是自然力量。沒(méi)有重力水帶走肥料。四是疏松土壤，節(jié)約勞力。毛細(xì)管水有巨大活力，不管是由下向上走還是由上往下走，可將土壤疏松，防止板結(jié)、再加上施肥、施藥工作可通過(guò)供水管道和毛細(xì)管物質(zhì)進(jìn)行，大大節(jié)約了勞力。五是投入少。無(wú)須特殊的加壓和提高水位設(shè)備，所建水池可在地表以下，投資者種植西瓜、葡萄等瓜果類作物，每畝地只需投入200余元，可用10年以上。
總而言之，這種栽培灌溉方法，對(duì)解決世界性缺水具有現(xiàn)實(shí)意義。據(jù)聯(lián)合國(guó)預(yù)測(cè)，進(jìn)入21世紀(jì)初期，全世界就有三分之一的國(guó)家嚴(yán)重缺水。我國(guó)也列入了貧水國(guó)家。再加上土地由于荒漠、沙化等原因日益減少，許多科學(xué)家論證，地球至多只能養(yǎng)活100億人，而現(xiàn)在地球的人口已超過(guò)60億。人口對(duì)水源、土地的壓力很大。埋伏了社會(huì)動(dòng)蕩的因素。本發(fā)明是節(jié)水和利用一切平面，空間栽種作物的有效手段，也是改造沙漠和阻止土地荒漠化的有效手段，可作到社會(huì)效益、生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一，具有巨大的市場(chǎng)潛力，值得大力推廣。
權(quán)利要求
1.一種栽培灌溉作物的新方法，其技術(shù)特征是，通過(guò)毛細(xì)管集束(
圖1-3)將栽種在容器(
圖1-1)或土地里(
圖1-2)的作物與水源(1-6)或輸水主管道(
圖1-4)的水(
圖1-5)相連接，以進(jìn)行穩(wěn)定、精確灌溉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，其技術(shù)特征是，在一定高度內(nèi)，毛細(xì)管集束對(duì)作物單位時(shí)間輸水量與水壓大小無(wú)關(guān)，與毛細(xì)管集束橫截面積的大小和毛細(xì)管對(duì)水吸引力的大小有關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，其技術(shù)特征是，與毛細(xì)管集束相連的輸水主管道，管道內(nèi)既可以是空心式的，也可以是充滿毛細(xì)管物質(zhì)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，其技術(shù)特征是，在地表以下建筑微型儲(chǔ)水池，引聚地表徑流蓄水，毛細(xì)管集束能將水提升對(duì)作物進(jìn)行灌溉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，其技術(shù)特征是，與毛細(xì)管集束連接的栽培容器，可成行地固定在地面(圖2)、樓頂、陽(yáng)臺(tái)、水面、空中或埋在土壤內(nèi)1、容器形狀可制成動(dòng)物型、人物型、植物型、礦物型及組合型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1，其技術(shù)特征是，連接作物與水源或輸水管道的毛細(xì)管集束有保護(hù)外套，與作物連接的一端毛細(xì)管集束從外套伸出。
全文摘要
本發(fā)明是一種栽培灌溉作物的新方法,其技術(shù)特征是,通過(guò)毛細(xì)管集束將水源或輸水管道的水與所種作物相連接,利用毛細(xì)管對(duì)水的吸引力將水輸送給作物進(jìn)行灌溉。此種灌溉,排除了水壓對(duì)毛細(xì)管集束單位時(shí)間輸水量的影響。在不用外加能量的情況下,毛細(xì)管集束能將低于作物的水吸引提升供作物吸收;也能將壓力較大的灌溉水轉(zhuǎn)化為無(wú)壓力水。使水輸送均勻、穩(wěn)定、精確,無(wú)重力水產(chǎn)生,沒(méi)有水浪費(fèi)。達(dá)到節(jié)能、節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)勞力、疏松土壤,提高作物產(chǎn)量目的。與現(xiàn)有滴灌比較,能節(jié)省電力90%,節(jié)水50%以上,還能節(jié)省基礎(chǔ)設(shè)施投入。耗用6噸水就可產(chǎn)生一噸生菜或萵筍。此技術(shù)的推廣使用,有難于估量的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)A01G27/00GK1329819SQ0010947
公開日2002年1月9日 申請(qǐng)日期2000年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月27日
發(fā)明者王貞良, 王哲 申請(qǐng)人:韓玉娥