[发明专利]双水源自动交替灌溉系统及其应用

说明书

本发明公开了一种双水源自动交替灌溉系统，包括管道装置系统和自动控制系统，所述管道装置系统包括在作物行两侧分别设置的两组带有电磁阀的输水毛管，所述自动控制系统包括分别为每组电磁阀配制的、分别位于作物行两侧的两支土壤水分传感器，以及中央智能控制器。本发明还公开了使用前述系统进行灌溉的应用。本发明在作物行两侧均设置毛管作为水源，通过设置作物行两侧的土壤湿度相互关系及其与四支土壤水分传感器和两组电磁阀的相互作用关系，集成创新现代传感器技术与智能控制技术，为节水灌溉自动化提供了新的高效且实用的技术手段。

技术领域

本发明涉及节水灌溉技术领域。

背景技术

随着淡水资源的日益短缺与需水量的不断增加，发展节水农业已成为世界各国实现水资源约束条件下可持续发展的重要对策。我国水资源人均占有量只有2300立方米，约为世界人均水平的1/4，排在世界上第121位，是世界上13个贫水国家之一，同时农业又是用水大户，农业灌溉用水量占全国总供水量的65%左右。然而，农业生产中水资源不足与严重浪费、利用效率低等矛盾十分突出，发展节水农业更为紧迫。鉴于目前我国农田水利投入水平的制约，改进地面灌溉在相当长的时间内将是节水灌溉的主流，但就节水潜力而言，生物节水是未来节水农业的研究重点与热点，因此集地面改进和生物节水于一体的综合性节水技术是我国节水农业的重点研究方向。

早在20世纪60-70年代，国外学者已开始在一些作物上尝试采用隔行灌溉和隔沟灌溉技术，对这些技术下作物水分利用效率、蒸散发特性进行了系统研究。1996年，康绍忠等在室内盆栽、小区试验、大田应用试验的基础上，首次系统提出了作物根系分区交替灌溉技术，阐明了其概念、理论基础和实现方式。1997年康绍忠等提出了适于果树根系分区交替灌溉的四种应用模式，即交替隔沟灌溉系统、移动式交替滴灌系统、环状自动控制式交替滴灌系统和交替渗灌系统。结合我国果园灌水实际，一些学者还提出了发展交替穴灌技术。另外，对稀植类大田作物而言，在集成应用垄作沟灌技术的前提下也可实现不同根区间的交替供水。

控制性分根交替灌溉作为一种全新的农田节水新思路和新技术，其研究目前尚处于初期阶段，尽管已经证实具有理论上和实施上的可能性及巨大的节水潜力，但在具体实施过程中还存在着一些问题。比如，输配水管道等设施装备的增加，其成本可能会超出常规灌溉，从而使其经济效益有所降低；考虑土壤水分运动过程、根系分布状况等的综合交替灌溉的定量化和可操作化水平还较低；分根交替灌溉控制系统的自动化水平还较低，成本比较高，结构较为复杂，不利于大面积应用与推广。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种双水源自动交替灌溉系统及其使用方法，使作物行两侧毛管的水平湿润半径相互无影响，根据作物行两侧的土壤湿度相互关系及其与四支土壤水分传感器和两组电磁阀的相互作用关系，通过对相应自动控制系统的构建实现高效率且高度自动化的宽行距分根交替灌溉。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案包括：

一种宽行距分根交替灌溉自动控制方法，在作物行两侧分别设置一组带有电磁阀的输水毛管，任一组输水毛管输水时均不对另一组输水毛管下方的土壤湿度产生影响，然后为每组电磁阀配制分别位于作物行两侧的两支土壤水分传感器，然后以下述三组条件为基础：①同一时刻农田土壤任意两点的土壤含水量都不可能完全一样、②任一组输水毛管输水时均不对另一组输水毛管下方的土壤湿度产生影响、③作物行两侧的土壤湿度相互关系及其与四支土壤水分传感器和两组电磁阀的相互作用关系，通过中央智能控制器的控制实现两组输水毛管分别依次向作物行两侧进行灌溉，即自动实现A侧输水毛管灌溉时B侧输水毛管关闭，达到一定土壤湿度要求后两侧输水毛管均关闭，下次灌溉时B侧输水毛管灌溉而A侧输水毛管关闭，达到一定土壤湿度要求后两侧输水毛管均关闭，自动循环。

作为本发明的一种优选技术方案：