[发明专利]一种滴灌加氧方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种灌溉方法及装置，特别是关于一种适用于盐碱地区温室作物的滴灌加氧方法及装置。

背景技术

作物生长的最佳环境必须能够为作物的光合作用和呼吸作用提供足够的CO₂(二氧化碳)和O₂(氧气)。作物根呼吸时需要消耗大量O₂，如果O₂供给不足会影响作物根系的生长和土壤的呼吸，减少作物对水分和养分的吸收以及向冠层营养的传输，O₂严重不足会导致作物窒息死亡。O₂在水中扩散速度非常慢，通常情况下，土壤中O₂储备可以满足作物根呼吸的需求，但是当作物灌溉后，水的侵入不仅减少了土壤孔隙率中O₂的储备，阻碍了土壤中气体与大气的交换，而且土壤中饱和的水分也使得O₂向根区扩散受到限制。由于在灌溉后的一段时间内土壤水分处于饱和状态，使得作物根区出现缺氧区和低氧区，持续的饱和状态会由于O₂向作物根区扩散的减少而使根功能的有效性受到限制，尤其对盐碱化土壤的影响更为显著。对于盐碱化土壤来说，土壤颗粒弥散，土壤结构遭到破坏而透水性能变差，极大地减少了O₂存在的空间和向根部的扩散，如果直接向作物根区加施O₂，O₂会在烟囱效应作用下从加气点逃脱。现有的地下滴灌(Subsurface Drip Irrigation，SDI)系统容易实现加气与灌溉的结合，使加气的水直接输送到作物根区，SDI也是目前向作物根区加气的唯一方法。

现有技术中的田间空气注射器是利用文丘里原理将空气中的O₂加入灌溉水流后通过SDI系统将O₂输送到作物根区，虽然空气注射器向作物根区加氧极大发掘了作物增产的潜力，但是也存在以下不足：1、运行不稳定，空气注射器是根据文丘里原理运行的，即通过阀门控制注射器进出口的压力使两侧形成压力差，进而控制进入灌溉水的空气量，空气注射器安装于水泵后面，当水流流速不稳定时必然造成注射器两侧压力的改变，通过阀门来调节压力的精度也比较低，不稳定的压力很难保证进入灌溉水中空气浓度的稳定性；其次，压力管道内存在的气体也会造成系统运行的不稳定性，主要是指：①由于输水管路中存在气体，水阻增大，严重时形成“气堵”流量达不到设计值；②管路内气囊随水流动时，坡度、管壁粗糙度变化及弯管、变径等各类管路配件的影响，造成水流速的变化，使气囊两端压差改变，进而引起管道中压力急剧升降，严重时会造成水锤引发爆管。2、使用范围具有局限性且耗能大，由于空气注射器将空气直接加于灌溉水中，空气在水中溶解度较小，地表灌溉时空气容易从灌水点逃逸，因此只适用于地下滴灌，注射器过流水力损失大，吸入空气时，进出口两侧需要保持一定工作压差，压力损失较大，从面造成较大的能耗。3、成本较高，首先是投入成本较高，进口的空气注射器的价格在5000元左右，一次投入过高，一般农户难以承受，其次是运行维护成本高，加氧时注射器进出口需要保持一定的压力差，耗能较大，运行成本高。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种运行稳定、使用范围广、耗能低且成本低廉的滴灌加氧方法及装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种滴灌加氧方法，它包括以下步骤：1)设置一包括有水桶、加氧桶、滴灌管网和联动装置的滴灌加氧装置，将水桶通过水泵连接水源，将加氧桶通过管路连接含氧原液，将水桶和加氧桶通过管路连接滴灌管网，将联动装置的连杆一端设置在加氧桶内，将联动装置的浮球杆一端设置在水桶中，将浮球杆的另一端通过一滑块套设在连杆的另一端，且在所述滑块上设置一控制其与所述连杆相对滑动的螺钉；2)当作物移苗至温室进行首次灌水处理时，拧紧滑块上的螺钉，启动水泵，采用滴灌管网的滴灌管位于地表的方式进行灌水处理；3)当作物需要再次进行灌水处理时，首先对作物及滴灌管进行起垄处理，然后启动水泵，采用滴灌管网的滴灌管位于地下的滴灌方式，且同时根据灌水总量分阶段松开滑块与连杆之间的螺钉，向作物区进行灌水加氧处理；4)根据作物的生长情况，重复步骤3)，直至作物成熟。

所述步骤3)中，将一次灌溉的灌水总量分成三个阶段：①第一阶段，先将灌水总量的1/4滴灌到作物区；②第二阶段，松开滑块上的螺钉，将灌水总量的1/2滴灌到作物区的同时，通过联动装置向作物区加氧；③第三阶段，拧紧滑块上的螺钉，将水桶中剩余的水滴灌到作物区。