一种新型间歇式滴灌方法.pdf

本发明涉及植物灌溉领域，具体为一种新型间歇式滴灌方法。将脉冲发生器作为脉冲调节水压设备安装在滴定系统入水口，并与分时段间歇式灌溉方式进行紧密结合，形成脉冲调压与分时段间歇式灌溉两者相结合的灌溉体系。本发明根据不同种植物类型和特性，以及不同土壤类型，精确控制水量，提高植物用水效率，节约用水；采用的滴灌方式是将脉冲技术与分时段间歇式滴灌方式进行有效结合，通过调控脉冲压力大小控制滴水速度和间歇时间，精确控制用水量，既使滴水口下方植物根系土壤中水分含量达到最佳状态，又可以有效解决水资源浪费和土壤返盐现象的发生，同时减少滴水口堵塞。

1.  一种新型间歇式滴灌方法，其特征在于，将脉冲发生器作为脉冲调节水压设备安装在滴定系统入水口，并与分时段间歇式灌溉方式进行紧密结合，形成脉冲调压与分时段间歇式灌溉两者相结合的灌溉体系，根据植物和土壤类型，精确控制水量。

2.  按照权利要求1所述的新型间歇式滴灌方法，其特征在于，首先在滴灌系统的入水口处安装脉冲发生器，根据土壤和植物类型通过计算机设定脉冲发生器的档位，通过脉冲发生器的不同档位确定单位时间内供水量，然后使水进入时间控制器，根据单位时间内供水量、土壤和植物类型，确定一次连续灌水间歇时间，最后使水流进入滴水口。

3.  按照权利要求1或2所述的新型间歇式滴灌方法，其特征在于，滴灌系统包括脉冲发生器、时间控制器、入水口、滴水口，在入水口、滴水口之间的管路上设置脉冲发生器、时间控制器。

4.  按照权利要求1或2所述的新型间歇式滴灌方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将滴灌系统全部管道注满水，且向管道内注水压力小于水分子之间的吸引力，保持管内满而不滴的状态；
(2)水通过入水口进入脉冲发生器，脉冲发生器调控脉冲强度和频率，使其控制滴定滴水速度，出来的水接着进入时间控制器，时间控制器起到调控每一次连续滴灌的间歇时间作用；
(3)以不同植物需水特性和水分在不同类型土壤中的扩散速度为依据，通过脉冲发生器的脉冲作用对水压进行调控，精确控制单位时间内出水量，同时在整个浇灌过程中进行间歇式定时停水，给水分子一定的扩散时间。

5.  按照权利要求4所述的新型间歇式滴灌方法，其特征在于，将滴灌系统的滴水口位于植物根正下方，土壤分为三个区域，分别为主根上部周围区域A、主根下部和侧根周围区域B、主根和侧根外部区域C，滴灌达到A区域短时间水分子数减少至A区域水分供给速度不大于水分在土壤中扩散速度、B区域土壤氧气与水分配比合理至适于根部生长和C区域无水或水量很少至不发生返盐。

6.  按照权利要求4所述的新型间歇式滴灌方法，其特征在于，每次需要连续 灌水时间用T表示，T＝(X/W)t；其中，
X表示每次连续灌水所需总量体积，单位：ml；
W表示一滴水的水量体积，一滴水的水量通过计算机控制脉冲强度发生改变，单位：ml；
t表示连续滴两滴水的间隔时间，单位：s。

7.  按照权利要求4或6所述的新型间歇式滴灌方法，其特征在于，每次连续滴灌后停水的固定间隔时间用Y表示，
其中，N/M表示土壤中砂粒颗粒质量占土壤颗粒总质量的比值；X表示每次连续灌水所需总量体积，单位：ml；E表示植物生长需要的最少水量体积，单位：ml；V₁表示水分蒸发速度，单位：ml/s；V₂表示水分扩散速度，单位：ml/s；T表示每次需要连续灌水时间，单位：s。

8.  按照权利要求7所述的新型间歇式滴灌方法，其特征在于，根据此不同土壤粒径大小占整个土壤中粒径的质量比例的不同，确定土壤类型：砂土、壤土或黏土，各个土壤类型的V₁、V₂分别为固定值；根据对水的需求量不同，植物分为喜湿植物、中性植物或喜旱植物。

9.  按照权利要求7所述的新型间歇式滴灌方法，其特征在于，土壤颗粒包括砂粒、粉粒和粘粒，其中：砂粒粒径>0.02mm至2mm，粉粒粒径0.002mm～0.02mm，粘粒粒径<0.002mm。

10.  按照权利要求7所述的新型间歇式滴灌方法，其特征在于，土壤中砂粒颗粒质量占土壤颗粒总质量的比值N/M＝0.2～0.8。

一种新型间歇式滴灌方法
技术领域
本发明涉及植物灌溉领域，具体为一种新型间歇式滴灌方法。
背景技术
在我国水资源日趋紧张和土壤板结逐步加剧的状况下，如何使农业生产进行有效节水、提高用水效率和防止土壤盐碱化成为了一个重要问题，当前主要采用的节水灌溉方式有喷灌和滴灌，这些措施虽然取得了一定成效，但仍存在水资源浪费、植物根系水分利用率低和滴灌管堵塞问题。
中国发明专利(公开号CN101248743A)提供一种高垄、营养液滴灌栽培技术，该项技术采用了间歇式的灌溉方式，但无法根据土壤环境和所种植物要求精确控制用水量，仍造成水资源浪费和分布不均匀，同时易发生滴水口堵塞。
中国发明专利(公开号CN102845274A)提供一种新型的植物灌溉方法，该方法容易造成土壤返碱，并且种植植物品种单一，如果改换深度用工成本大幅度提高。
发明内容
为了解决上述滴灌中所遇到的问题，本发明的目的在于提供一种新型间歇式滴灌方法，可以根据土壤类型和植物种类任意调节灌水量，提高植物用水效率，节约用水，防止土壤盐碱化。
本发明的技术方案是：
一种新型间歇式滴灌方法，将脉冲发生器作为脉冲调节水压设备安装在滴定系统入水口，并与分时段间歇式灌溉方式进行紧密结合，形成脉冲调压与分时段间歇式灌溉两者相结合的灌溉体系，根据植物和土壤类型，精确控制水量。
所述的新型间歇式滴灌方法，首先在滴灌系统的入水口处安装脉冲发生器，根据土壤和植物类型通过计算机设定脉冲发生器的档位，通过脉冲发生器的不同档位确定单位时间内供水量，然后使水进入时间控制器，根据单位时间内供水量、土壤和植物类型，确定一次连续灌水间歇时间，最后使水流进入滴水口。
所述的新型间歇式滴灌方法，滴灌系统包括脉冲发生器、时间控制器、入水 口、滴水口，在入水口、滴水口之间的管路上设置脉冲发生器、时间控制器。
所述的新型间歇式滴灌方法，具体步骤如下：
(1)将滴灌系统全部管道注满水，且向管道内注水压力小于水分子之间的吸引力，保持管内满而不滴的状态；
(2)水通过入水口进入脉冲发生器，脉冲发生器调控脉冲强度和频率，使其控制滴定滴水速度，出来的水接着进入时间控制器，时间控制器起到调控每一次连续滴灌的间歇时间作用；
(3)以不同植物需水特性和水分在不同类型土壤中的扩散速度为依据，通过脉冲发生器的脉冲作用对水压进行调控，精确控制单位时间内出水量，同时在整个浇灌过程中进行间歇式定时停水，给水分子一定的扩散时间。
所述的新型间歇式滴灌方法，将滴灌系统的滴水口位于植物根正下方，土壤分为三个区域，分别为主根上部周围区域A、主根下部和侧根周围区域B、主根和侧根外部区域C，滴灌达到A区域短时间水分子数减少至A区域水分供给速度不大于水分在土壤中扩散速度、B区域土壤氧气与水分配比合理至适于根部生长和C区域无水或水量很少至不发生返盐。
所述的新型间歇式滴灌方法，每次需要连续灌水时间用T表示，T＝(X/W)t；其中，
X表示每次连续灌水所需总量体积，单位：ml；
W表示一滴水的水量体积，一滴水的水量通过计算机控制脉冲强度发生改变，单位：ml；
t表示连续滴两滴水的间隔时间，单位：s。
所述的新型间歇式滴灌方法，每次连续滴灌后停水的固定间隔时间用Y表示，Y=(N/M)&CenterDot;X-EV1+V2-T;]]>
其中，N/M表示土壤中砂粒颗粒质量占土壤颗粒总质量的比值；X表示每次连续灌水所需总量体积，单位：ml；E表示植物生长需要的最少水量体积，单位：ml；V₁表示水分蒸发速度，单位：ml/s；V₂表示水分扩散速度，单位：ml/s；T表示每次需要连续灌水时间，单位：s。
所述的新型间歇式滴灌方法，根据此不同土壤粒径大小占整个土壤中粒径的质量比例的不同，确定土壤类型：砂土、壤土或黏土，各个土壤类型的V₁、V₂分别为固定值；根据对水的需求量不同，植物分为喜湿植物、中性植物或喜旱植 物。
所述的新型间歇式滴灌方法，土壤颗粒包括砂粒、粉粒和粘粒，其中：砂粒粒径>0.02mm至2mm，粉粒粒径0.002mm～0.02mm，粘粒粒径<0.002mm。
所述的新型间歇式滴灌方法，土壤中砂粒颗粒质量占土壤颗粒总质量的比值N/M＝0.2～0.8。
本发明的设计思想是：
本发明根据不同种植物类型和特性，以及不同土壤类型，精确控制水量，提高植物用水效率，节约用水；采用的滴灌方式是将脉冲技术与分时段间歇式滴灌方式进行有效结合，通过调控脉冲压力大小控制滴水速度和间歇时间，精确控制用水量，既使滴水口下方植物根系土壤中水分含量达到最佳状态，又可以有效解决水资源浪费和土壤返盐现象的发生，同时减少滴水口堵塞。
本发明的优点及有益效果是：
本发明将脉冲调压设备安装在滴定系统入水口与分时段间歇式灌溉方式进行紧密结合，成为一个脉冲调压与分时段间歇式灌溉两者结合成的新滴灌体系。从而，可以根据植物和土壤类型，精确控制水量，在保证植物正常生长的条件下尽可能的节约用水，减少或避免土壤盐碱化。
附图说明
图1为本发明间歇式滴灌方法的滴灌系统示意图。图中，A、主根上部周围区域；B、主根下部和侧根周围区域；C、主根和侧根外部区域。
图2为本发明间歇式滴灌方法的土壤分区示意图。图中，1、脉冲发生器；2、时间控制器；3、入水口；4、滴水口。
具体实施方式
如图1-图2所示，本发明新型间歇式滴灌方法，首先将入水口处安装脉冲发生器，根据土壤和植物类型通过计算机设定适合档位，确定单位时间内供水量，然后使水进入时间控制器，根据单位时间内供水量、土壤和植物类型，确定一次连续灌水间歇时间，最后使水流进入滴水口。其具体过程如下：
1、将滴灌系统全部管道注满水，且向管道内注水压力小于水分子之间的吸引力，保持管内满而不滴的状态；
如图2所示，滴灌系统包括脉冲发生器1、时间控制器2、入水口3、滴水口4等，在入水口3、滴水口4之间的管路上设置脉冲发生器1、时间控制器2。
2、水通过入水口3进入脉冲发生器1，脉冲发生器1调控脉冲强度和频率， 使其控制滴定滴水速度，出来的水接着进入时间控制器2，时间控制器2起到调控每一次连续滴灌的间歇时间作用；
3、滴定量和间歇时间的确定依据
如图1所示，将滴定点(滴水口4)位于植物根正下方，土壤分为三个区域，分别为A(主根上部周围区域)、B(主根下部和侧根周围区域)、C(主根和侧根外部区域)；当进行传统滴灌时，受到重力作用影响，滴水口下A区域水分供给速度大于水分在土壤中扩散速度，导致水分子大量进入该区域土壤空隙中，使A区域土壤氧气含量降低，植物根系呼吸作用减弱，影响植物根系养分运输；B区域是土壤氧气与水分配比合理区域；C区域是指，为保证浇透植物根部土壤，水量一般大于正常用水量，使多余的水分就扩散到C区域，而通过水分蒸腾作用，水分子将大量的地下矿物质带到地表，是地表土壤盐分大量增加导致植物生长不良，也就是农业上所称的返盐现象。
本发明的方法就是以不同植物需水特性和水分在不同类型土壤中的扩散速度为依据，通过脉冲对水压进行调控，精确控制单位时间内出水量，同时在整个浇灌过程中进行间歇式定时停水，给水分子一定的扩散时间，滴灌达到A区域短时间水分子数减少至A区域水分供给速度不大于水分在土壤中扩散速度、B区域土壤氧气与水分配比合理至适于根部生长和C区域无水或水量很少至不发生返盐的效果。
4、相关公式：每次连续滴灌后停水的固定间隔时间(间歇时间)用Y表示，N/M表示土壤中砂粒(>0.02mm)颗粒质量占土壤颗粒总质量的比值(即土壤固相中主要粗细级别的土粒所占的质量百分比，粗细级别可以按中国制、国际制、卡庆斯基制或美国制土壤分类标准划分。本发明中，土壤颗粒包括砂粒、粉粒和粘粒，其中：砂粒粒径>0.02mm至2mm，粉粒粒径0.002mm～0.02mm，粘粒粒径<0.002mm，N/M＝0.2～0.8)，根据此不同土壤粒径大小占整个土壤中粒径的质量比例的不同确定土壤类型(如：砂土、砂壤土、轻壤土、中壤土、重壤土或黏土等)，可通过已有土壤粒径测定方法测出，此公式依据土壤田间最大持水量获得；根据对水的需求量不同，植物分为喜湿植物、中性植物和喜旱植物三类。X表示每次连续灌水所需总量体积(ml)；E表示喜湿、中性或喜旱三类植物生长需要的最少水量体积(ml)；V₁表示水分蒸发速度(ml/s)，V₂表示水分扩散速度(ml/s)，不同土壤类型的V₁、V₂分别为固定值；T表示每次需要连 续灌水时间(s)。其中，X对不同植物根系对水分的最大量有固定值，指标通过实验获得；E通过测量仪测出不同脉冲强度条件下体积；t通过时间仪器测得；N/M通过进行土壤采样实测获得；V₁、V₂是利用水分测定仪器分别对土壤不同类型测得；T通过植物试验得到的数据。
每次需要连续灌水时间用T表示，T＝(X/W)t。其中，X表示每次连续灌水所需总量体积(ml)；W表示一滴水的水量体积，ml(一滴水的水量通过计算机控制脉冲强度发生改变)；t表示连续滴两滴水的间隔时间(s)。
下面通过实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1
将中性植物种植在砂质土壤中，因为土壤含沙量多，颗粒粗糙，渗水速度快，保水性能差，滴水速度较慢设定为90次/分，两次连续滴水间歇时间短设定为20分钟。
本实施例中，每次需要连续灌水时间用T表示，T＝(X/W)t，T＝900s，X＝67.5ml，W＝0.05ml，t＝2/3s。
本实施例中，每次连续滴灌后停水的固定间隔时间(间歇时间)用Y表示，Y＝1233s，N/M＝0.8，X＝67.5ml，E＝27.5ml，V₁＝0.014ml/s，V₂＝0.001ml/s。
实施例2
中性植物种植在黏质土壤中，含沙量少，颗粒细腻，渗水速度慢，保水性能好，滴水速度慢设定为60次/分，两次连续滴水间歇时间短设定为30分钟。
本实施例中，每次需要连续灌水时间用T表示，T＝(X/W)t，T＝2400s，X＝96ml，W＝0.04ml，t＝1s。
本实施例中，每次连续滴灌后停水的固定间隔时间(间歇时间)用Y表示，Y＝3600s，N/M＝1/3，X＝96ml，E＝42ml，V₁＝0.002ml/s，V₂＝0.001ml/s。
实施例结果表明，本发明可以根据土壤类型和植物种类任意调节灌水量，提高植物用水效率，节约用水，防止土壤盐碱化。