[发明专利]水肥一体化温室黄瓜负压灌溉系统

摘要

本发明公开了一种水肥一体化温室黄瓜负压灌溉系统。包括：负压灌溉渗液器、导液管、储液器、导气管及负压调节器，其中，导液管的一端接入到负压灌溉渗液器中，另一端通过储液器侧壁的导液孔接入至储液器内；负压灌溉渗液器倾斜放置；储液器中容置有肥料液；导气管的一端通过导气孔接入至储液器内，导气孔与导液孔位于同一水平位置，导气管的另一端接入负压调节器内；负压调节器由密封容器及进气管组成，进气管为中空的直通管道，通过密封容器顶部插入到密封容器内，密封容器内容置有水，密封容器内的水液面低于气体调节孔。应用本发明，可以保障向黄瓜供水的水压维持恒定，并依据黄瓜的不同生长时期提供肥料。

主权项

1.一种水肥一体化温室黄瓜负压灌溉系统，其特征在于，应用于盆栽实验，应用的地域属于暖温带半湿润大陆性气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，年平均气温10～12℃，年无霜降期180‑220d，土壤为潮土，土壤质地为砂壤土，土壤容重为1.44g/cm3，田间持水量为质量百分比24.5％，有机质含量为10.04g/Kg，全氮量为0.61g/Kg，硝态氮、铵态氮、速效钾、速效磷分别为51.71g/Kg、6.88g/Kg、112.33g/Kg、21.48g/Kg，pH值为8.28，在黄瓜整个生育期共施入N：0.25g/Kg土、P2O5：0.15g/Kg土、K2O：0.21g/Kg土，其中，20％的氮肥和钾肥作为基肥施入，其余的通过负压灌溉水肥一体化灌溉系统施入；磷肥全部作为基肥施入，基肥施入时，将肥料埋入土壤，与土壤混合均匀；包括：负压灌溉渗液器、导液管、储液器、导气管以及负压调节器，其中，导液管的一端接入到负压灌溉渗液器中，另一端通过储液器侧壁下部开设的导液孔接入至储液器内；负压灌溉渗液器倾斜放置，与导液管相连通的一端距离地表的距离小于另一端距离地表的距离；储液器中容置有肥料液，顶部设置有进液口；导气管的一端通过储液器侧壁下部开设的导气孔接入至储液器内，导气孔与导液孔位于同一水平位置，导气管的另一端通过负压调节器侧壁上部开设的气体调节孔接入负压调节器内，所述气体调节孔的位置高于储液器的进液口；负压调节器，由一密封容器以及进气管组成，导气管的另一端通过密封容器侧壁上部开设的气体调节孔接入密封容器内，进气管为中空的直通管道，通过密封容器顶部插入到密封容器内，密封容器内容置有水，密封容器内的水液面低于气体调节孔；在黄瓜幼苗期到开花初期，调节负压调节器中的进气管底端与密封容器内水液面的水位差为100cm，能使得土壤含水量稳定在20％，20％的土壤含水量对应的土壤水势为大气压与水位差100cm产生的压强的差值，配置储液器中的肥料液浓度为尿素0.15‑0.2g/L、硫酸钾0.1‑0.2g/L，该时期施入的氮肥和钾肥占总施入量的20％；在初始调节时，进气管内液面与密封容器内水液面的水位差为0，导气管内的气压为大气压，导液管出水口的压强也为大气压，高于20％的土壤含水量对应的土壤水势，驱动储液器中的肥料液通过导液管以及负压灌溉渗液器渗入土壤，使得储液器中的肥料液位下降，储液器上方空间变大，压强减小，当储液器底部导气孔处压强小于密封容器水液面上方空间压强时，在压强差作用下，密封容器水液面上方空间的空气通过导气管进入储液器上方空间；在密封容器水液面上方空间的空气通过导气管进入储液器上方空间后，导气管内气压下降，进气管内的大气驱动进气管内的水液面下降，与密封容器内水液面产生水位差，使得导气管内气压与水位差产生的压强之和等于大气压，随着储液器中肥料液经由导液管以及负压灌溉渗液器进入黄瓜根系土壤中，土壤含水量逐渐升高，导气管内气压逐渐下降，水位差逐渐变大；在导气管内气压下降，但仍高于20％的土壤含水量对应的土壤水势的情形下，储液器中的肥料液位继续下降，持续驱动密封容器水液面上方空间的空气通过导气管进入储液器上方空间，进而使得进气管内的大气驱动进气管内的水液面继续下降，直至进气管内水液面下降至进气管底端，进气管内水液面与密封容器内水液面产生的水位差达到100cm时，进气管内的气压为20％的土壤含水量对应的土壤水势，这时负压灌溉渗液器内的压强恒定为进气管内的压强，当系统供水使得土壤含水量升高至20％左右，负压灌溉渗液器内部的水势与灌水器外的土水势相等，则达到动态平衡，储液器停止向土壤供肥料液，水肥一体化温室黄瓜负压灌溉系统进入稳定运行状态；在水肥一体化温室黄瓜负压灌溉系统的稳定运行过程中，由于黄瓜的蒸发或蒸腾，再次引起根系周围土壤含水量降低，低于土壤水势时，产生水势差，驱动储液器向土壤供肥料液，供肥料液导致储液器中的肥料液位下降，驱动密封容器内水液面上方空间的空气沿导气管进入储液器上方空间，以动态维持储液器中导液孔位置处与导气孔位置处的压强平衡；在开花初期后的开花中期至结果初期，配置肥料液浓度为尿素0.1～0.2g/L、硫酸钾0.15～0.2g/L，该时期施入的氮肥和钾肥占总施入量的20％，将进气管往上提升10‑30cm，以使负压调节器中的进气管底端与密封容器内水液面的水位差为70‑90cm，使得土壤含水量稳定在19％‑21％，19％‑21％的土壤含水量对应的土壤水势为大气压与水位差70‑90cm产生的压强的差值，在提升过程中，由于密封容器内的水液面与进气管底部的水位差变小，驱动空气从进气管底部通过密封容器内的水液体进入密封容器上部气体空间，使得导气管内气压上升，从而以从进气管吸入空气的方式动态维持进气管内的气压与水位差产生的气压之和为大气压；同时，随着导气管内气压上升，储液器通过导液管以及负压灌溉渗液器向黄瓜根系供水，土壤水势逐渐上升，同时驱动导气管内气体被吸入储液器上部的气体空间；在提升的过程中，导气管内气压逐渐上升，土壤水势也逐渐上升；最后，当将进气管往上提升10‑30cm后，导气管内气压达到土壤水势，储液器供水直至土壤水势上升至与导气管内气压达到动态平衡为止；在结果初期后的黄瓜结果盛果期，配置肥料液浓度为尿素0.2‑0.3g/L、硫酸钾0.15‑0.3g/L，该时期施入的氮肥和钾肥占总施入量的25％，往上提升进气管10‑40cm，以使负压调节器中的进气管底端与密封容器内水液面的水位差为50‑60cm，使得土壤含水量稳定在22％‑24％，22％‑24％的土壤含水量对应的土壤水势为大气压与水位差50‑60cm产生的压强的差值，依据与开花初期后的开花中期至结果初期的相似动态平衡方法，在提升过程结束时，导气管内气压达到土壤水势，储液器供水直至土壤水势上升至与导气管内气压达到动态平衡为止；在黄瓜结果盛果期后的结果末期，配置肥料液浓度为尿素0.2‑0.3g/L、硫酸钾0.15‑0.3g/L，该时期施入的氮肥和钾肥占总施入量的15％，将进气管往下按压10‑40cm，以使负压调节器中的进气管底端与密封容器内水液面的水位差为70‑90cm，使得土壤含水量稳定在19％‑21％，19％‑21％的土壤含水量对应的土壤水势为大气压与水位差70‑90cm产生的压强的差值，在按压过程中，密封容器上部的气压不变，进气管内向下按压的部分吸入水，使得水位差维持不变，当黄瓜根系吸水时，储液器上部气体空间从导气管吸入空气，使得导气管内气压下降，从而使得进气管上部的空气驱动进气管内液面下降，以进气管内液面下降的方式动态维持进气管内的气压与水位差产生的气压之和为大气压，直至进气管内的液面下降至进气管底部，此时，导气管内气压达到土壤水势；随后，随着黄瓜根系的不断吸水，导气管内气压再次下降时，进气管内的大气通过密封容器内的水液体进入密封容器上部，以维持密封容器上部气体的气压不再降低，从而以从进气管吸入空气的方式动态维持进气管内的气压与水位差产生的气压之和为大气压。