[发明专利]一种水稻生产中所用的灌溉系统及应用

说明书

本申请属于种植改良技术领域，具体公开一种水稻生产中所用的灌溉系统及应用，包括水稻田、微纳米气泡发生设备、蓄水池和水稻田灌溉用的管道系统；所述蓄水池为在水稻田田埂边的地平面上，向下挖的水池，所述蓄水池与水稻田之间通过一个贯穿田埂的导流槽相通，所述水稻田灌溉用的管道系统包括从蓄水池到微纳米气泡发生设备的进水管道和经微纳米气泡发生设备处理后的微纳米气泡水的输出管道，该输出管道穿过田埂进入水稻田。该灌溉系统在水稻生产中的应用可以促进水稻对土壤中养分吸收能力的提升及水稻植株中总叶绿素含量显著升高，从而提高单株产量，亩产增产可达7.87%，进一步在保证量产的同时，至少可节约化肥25%的使用量。

技术领域

本申请属于种植改良技术领域，具体为一种水稻生产中所用的灌溉系统及应用。

技术背景

水稻是世界最重要的粮食作物之一，全球超过30亿人口依赖水稻为主要口粮。鉴于环境气候变化与人口膨胀等问题，到2050年，全球人口预计将增加50％，全球粮食需求预计将增加一倍。农业产量的进一步增加对全球政治和社会稳定与公平至关重要。传统农业增产依赖化肥的使用。1960年至1995年，全球氮肥使用量增加了7倍，磷肥使用量增加了3.5倍，到2050年两者的产量都将再增加三倍。但是，化肥的使用通常是低效的，作物只吸收了30-50％的氮肥，约45％的磷肥，大量施用的化肥从农田中流失。这种流失损害了场外生态系统、水质和水生生态系统，并导致大气成分的变化，这些危害具有无法估量的生态成本。因此，减少肥料使用的同时保持作物产量是一个紧迫的挑战。可持续农业要在满足当前和未来世界对粮食需求的同时，考虑到生态成本，最大限度地提高对生态环境的净效益。追求可持续农业需要改良生产技术，比如嵌入物理技术等，加强在田间水平生产方式的科学合理性。

作为生育周期对水依赖性强的作物，水环境对于水稻的生长及产量影响巨大。水体含氧量、营养元素成分等因素，对根系的呼吸、发育、养分吸收至关重要，并影响水面上部植株的氧化还原活性、能量积累及分蘖发育等。自然环境中，水体通过瀑布、河岸撞击物理等事件，吸纳融入大小不一的气态气泡，多以大直径的气泡颗粒存在，与水体接触比表面积小，自身快速上升存留时间短，因此溶氧能力不佳。有国外研究表明，气泡粒径越小溶氧力越强。微纳米气泡技术，就是在水体中生成尺寸大小在微米、纳米级的气泡。由于其特殊的粒径级别，微纳米气泡不受空气在水中溶解度的影响，不受温度、压力等外部条件限制，使水体中氧气含量显著增加乃至达到普通水溶液中氧溶解度的数倍。此外，微纳米气泡还具有微观颗粒特性，如带有表面电荷等，有利于水体中养分离子的富集。微纳米气泡的概念，最早在1994年由Parker等人在研究长程疏水相互作用时提出。该领域发展20多年来，正逐渐引起广泛关注并深入各领域的应用，比如在水环境治理与改良领域等。然而，微纳米气泡应用于粮食作物田间生产阶段的应用，在国内外仍属空白，具有极佳的发展潜力。

发明内容

本申请为了将微纳米气泡技术用于粮食作物田间生产阶段，提供一种水稻生产中所用的灌溉系统及应用。

第一方面，本申请提供一种水稻生产中所用的灌溉系统，采用如下技术方案：

一种水稻生产中所用的灌溉系统，包括水稻田，还包括微纳米气泡发生设备、蓄水池和水稻田灌溉用的管道系统；

所述的微纳米气泡发生设备，其产生的主要功能气泡粒径的大小为10-100nm，微纳米气泡发生设备的装机功率，根据水稻田的面积或水稻生产过程中水稻田内所存的最大的田水量进行选择；

所述的蓄水池设置在水稻田的田埂边上，其容积为微纳米气泡发生设备每小时水处理量的20％-25％，其目的是为了微纳米气泡发生设备在开机瞬间防止空转，即防止进水处附近的水被抽干，起到储水缓冲的作用；

所述的蓄水池为在水稻田的田埂边上的地平面上，向下挖的水池；

所述的蓄水池与水稻田之间通过一个贯穿田埂的导流槽相通，当由水稻田向蓄水池引水时，将田埂挖通，使贯穿于水稻田和蓄水池之间的导流槽导通，当不需要向蓄水池引水时，采用田埂土堵住导流槽，使导流槽关闭；