[发明专利]水、肥、气、热四要素全控的自动微润灌溉系统

说明书

技术领域：

本发明涉及一种农业灌溉用的水、肥、气、热四要素全控的自动微润灌溉系统。

背景技术：

土壤的水、肥、气、热是约制作物生长发育的四个主要环境条件要素，其中任何一个单独因素的变动，都会对作物的生长、发育造成在重大影响，当变动达到某一临界值后，可使作物生长缓慢，停止生长，甚至死亡，现代农业与传统农业的重要差别之一在于：它用人为的科技手段对作物的生长环境条件进行优化控制，解决了传统农业完全靠天吃饭问题。实践证明，在四要素中可控的要素越多，控制的程度越准确，对作物的生长越有利。

由于北方冬季水温和地面温度均较低，目前尚未有升高土壤温度的适当办法，往往给大棚蔬菜的长势和产量造成很大影响。土壤水分，含气量及施肥量的控制，虽然已有了种种不同的方法和装备，但往往是一种装备只能控制1~2个要素。用一套灌溉装置对水、肥、气、热四个要素进行全部控制的方法尚未见报导。

发明内容：

本发明的目的是提供一种水、肥、气、热四要素全控的自动微润灌溉系统，在不增加或少增加生产成本的前题下，解决了对影响作物生长的主要环境因素进行优化调控，使农业生产在水、肥、气、热全方位调控条件下进行，有利于产品的丰产丰收。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

水、肥、气、热四要素全控的自动微润灌溉系统，其组成包括：供水箱，所述的供水箱连接输水管，所述的输水管上依次安装阀门、加热器、加肥罐，所述的输水管连接一组微润管，计算机通过传感器与供水、肥、气、热控制系统连接。

所述的水、肥、气、热四要素全控的自动微润灌溉系统，所述的微润管是由内管和透水性保护套的外管组成的具有双层结构的软管，所述的内管壁上有微通孔，孔径为10~900nm，所述的加热器为普通热水器或者是利用低能效热源的加热器。

所述的水、肥、气、热四要素全控的自动微润灌溉系统，所述的加肥罐由罐体和一个用滤布制作的过滤袋组成，所述的过滤袋中装有肥料，所述的肥料依靠微润灌溉的水流特征，缓慢溶解，自动加肥。

有益效果：

1.本发明提出了一种用一套灌溉系统对土壤的水、肥、气、热四要素进行全面优化控制的方法和装备。四要素全控自动微润灌溉系统由三部分组成：水、气控制由给水灌溉单元执行；地温控制由加热单元执行；营养成分由加肥单元执行。三个单元以微润灌溉系统中水的流动特征为基本设计依据组成一个完整系统。改变了过去对环境条件只能用不同技术装备单一要素调控的状况，克服了单一要素调控中的短板效应，为现代农业，特别是精准农业的发展，提供了一项新的技术装备。

2.本发明的给水灌溉部分采用微润灌溉技术。普通微润灌溉系统由水源（水箱）、输水管和微润管网三部分组成，由于微润灌溉是微量水以24小时不停的供水方式对作物进行连续灌溉，其特点是：单位长度的微润管在单位时间内供水量很小，在数量上以毫升为计量单位，与植物单位时间的吸水量处于同一数量级。使灌溉给水与作物吸水在数量上耦合。

作物的生长过程中，无论昼夜每一刻都在不停地吸收水分，而微润灌溉系统的供水方式是24小时不停地给水，使灌溉给水与作物吸水在时间上同步。

微润管的出水量是连续变量，与管内压力成正比关系。系统内压力的任何微小变化都会引起出水量响应。因此，准确调整灌溉系统的内压（如水箱的水位高度），可以将微润管的出水量控制到以毫升为计量单位的任何所需数量。而且，内压数值一旦确定，微润管就会长期稳定的保持以某一确定的量向土壤供水。并且，微润灌溉的水分流动特征是：缓慢释放出的水分首先进入土壤毛细管，只有当毛细管全充满后，才会占据土壤中其它空隙，这是其它任何灌溉方式均不具备的特征。据此，利用田间持水量概念，通过精确控制水量，达到控制土壤含气量的目的。

微润灌溉的上述特点，使该系统在灌溉时不但可以调节土壤的水分含量，而且还可以调节土壤中的空气含量。某种作物，如葡萄，在苗期需要土壤的含水量较多，而含气量要求不高，适宜的水气条件为土壤田间持水量的80%，即土壤毛管空间80%被水充盈而另20%充满空气。根据测定，此时对应的微润管出水量为450毫升/米·天，根据图2，相应的水箱中水位高度为1.8米水位。将水箱水位定位在1.80米，微润灌溉系统以450毫升/米·天速率出水，使土壤含水量稳定地保持在田间持水量80%水平。同时，使土壤含气量也随之受到控制。