CN101438650A - 节水灌溉与施肥的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节水灌溉与施肥的方法及其装置，该方法主要于植物根部周围土壤钻设多个垂直孔，然后于每个垂直孔中插置以肥料制成的肥料棒，然后使用一供水装置以稳定而少量的方式将灌溉水滴注于肥料棒之上，使灌溉水经由肥料棒引导进入到土壤底层，而被植物根部所吸收；并且可于供水装置的灌溉水中，添加作为追肥的水溶性肥料，使水溶性肥料随着灌溉水进入到土壤中。

Description

节水灌溉与施肥的方法及其装置

技术领域

本发明系为一种节水灌溉与施肥的方法及其装置，特别是指一种适合用于沙漠绿化等水源不足的场合节水灌溉施肥的方法及其装置。

背景技术

由于地球沙漠化影响，以及都市开发、人口增加等因素影响，使传统可供耕作的农地面积减少，因此促使农业专家积极开发可在沙漠或是贫瘠的山坡地等缺乏水源的恶劣地形栽种植物的技术。而在该类型恶劣地形栽种植物，如何在有限的水资源下有效的灌溉及施肥，成为绿化成功的二个关键因素。

此外由于水资源短缺，以及过去农业上化学无机肥料及农药过度使用的因素，造成土壤无机化、酸化的情形，均造成传统的农业耕作技术发展的瓶颈，因此如何改善传统的农业耕作的灌溉与施肥方式，达到减少水资源的浪费，与土壤污染恶化的情形，便成为相当重要的课题。

最传统且最普遍的灌溉方法是地表灌溉法，其将水经由圳道或输水管等直接引注到农田里，使水份漫延到农田各处的「漫灌」，这种灌溉法，由于水份经蒸发、渗漏和流失，损耗均极严重，所以是效率最低、最浪费水源的一种灌溉法。

为改善传统的浸漫方式的灌溉方法的缺点，发展出喷水灌溉的灌溉方法，其在田野间架设水管及喷嘴，将水喷洒于土壤表面。该喷水灌溉法虽然可略微提升灌溉效率，但实际上经由蒸发而损失的水份高达20％以上，且风向及风速的变化经常扰乱喷洒作业，再加上起伏不平的坡地影响，使灌溉无法平均。此外，管件、喷头和抽水机等必需设备的购置、维护与更新费用也相当高，所以仍然不是理想的灌溉法。

上述二种传统的地面灌溉法均存在有浪费水源，灌溉效率不佳的缺点，此外其更严重的缺点是土壤长时间受灌溉水及雨水冲刷，表层会形成「表土胶结」现象，而使得土壤表面孔隙变小，而使得水分渗入地底的速度减缓，因此使得灌溉水无法被土地有效吸收。

此外传统的地表灌溉方法使得表土湿润，因此使得土地表面容易蔓生杂草，其不但消耗水源，而且更会耗费相当多的成本在除草工作上，且如果喷洒除草剂更会对环境及人体健康有极大影响。

后来以色列农业专家为了在沙漠地区栽植树木及农作物，发展出较为节水的滴水灌溉法，滴水灌溉法是在田野间布设管线系统，该管线系统依照植物生长的位置设置一定间距的滴孔，且能依照植物生长所需的水量，滴送到植物根系生长范围的土层内，使经常保持最好的湿润状态。该种滴水灌溉法因为滴水的速度很慢，且水量可加以控制，所以几乎没有蒸发、渗漏和流失的损耗，所以用水效率极高，且能够将液体肥料与水混合，施行灌溉与施肥的目的。

然而公知的滴水灌溉法其使用设备包括：抽水机、主管、副管、控制设备、液管和滴嘴等，初期投资成本也相当昂贵，而且管线的设计必须相当注意各区域位置的水压均衡，否则将造成局部地区过潮，局部干旱情形，尤其在山坡地地区此情形将会更加严重。

此外目前灌溉技术中，尚有地底灌溉法，地底灌溉法是在约地底10厘米或有效土层的深度埋设供水管线，使灌溉水直接注入到土壤里层，而被植物根群所吸收。地底灌溉法也同样能够达成极佳的灌溉效率，但是由于供水管线必须埋设在地底，并需要有水压机等加压设备，因此其投资成本最为高昂，一般农民根本无法投资。且其操作时，如果不慎产生管线负压的情形，泥沙便会被吸入地下管线的出水口，而使得管线相当容易被泥沙所堵塞，因此相当容易失效，且维护不易。

再者，就传统的施肥方法来看，以往农业耕作为提高产量，因此大量使用可快速大量生产的氮肥、磷肥及钾肥等化学无机肥料，但长期使用无机肥料的结果会使得土壤中的有机物质减少，而造成微生物或蚯蚓等大型生物减少或灭绝，导致土壤变成密实与板结的现象，因此使得土壤灌溉水向下流动速度减缓的情形更加严重。

同时传统的施肥方法是将肥料施洒于土壤表面，或是将肥料埋在土壤表层，但肥料的施洒均都仅限于土壤的表层，因此也同样有肥料养分无法有效深入到土壤底层的现象产生。由于植物根部生长有「向水性」及「向肥性」的特性，因此以传统的从土壤表面施肥或灌溉的方式，多数的水分及肥料通常集中在约为深入土壤20厘米以内的深度范围内，因此无法引导植物根群向土壤较为深层的区域生长。如此一来使得植物的根系浮浅，而使得植物的根群只能吸收到较为浮浅的土壤表层的水分与养分。对于沙漠或干旱地区的绿化植物栽培而言，一般土壤表面因为长期干旱及气候因素通常较为干燥，而水分通常保持在较为深层的土壤中，因此如果植物的根群只能生长在较为浮浅的土壤表层，便无法吸收到深层土壤中所保持的水分。

由以上说明可知，公知的灌溉及施肥方法存在有相当多需改进的缺点，本发明人有鉴于此，乃苦思细索，积极研究，加以多年从事相关产品研发经验，并经不断试验及改良，终于发展出本发明。

发明内容

本发明的目的是，提供一种适合用于沙漠或其它缺水区域栽种植物的节水灌溉与施肥方法及其装置。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现，一种节水灌溉与施肥的方法，该方法包括：A、将肥料制造成柱状的肥料棒；B、将前述肥料棒以垂直于地面的方向埋入于欲灌溉的植物周围土壤中；使肥料棒埋设于接近欲灌溉的植物根部；C、利用一供水装置，将水分稳定而持续地导引到前述肥料棒，使水分经由肥料棒的毛细作用渗透进入土壤之中；由以上方法的组合，可使供水装置所供应的水分经由该肥料棒为介面渗入到土壤之中，而使得水分及肥料棒的养分被植物的根部所吸收，因此使得水分可不需经过土壤表层而直接渗入到土壤里层，而使得水分及养分被植物根部有效吸收。

该方法主要于植物根部周围土壤钻设多个垂直孔，然后于每个垂直孔中插置以肥料制成的肥料棒，然后使用一供水装置以稳定而少量的方式将灌溉水滴注于肥料棒之上，使灌溉水经由肥料棒引导进入到土壤底层，而被植物根部所吸收；并且可于供水装置的灌溉水中，添加作为追肥的水溶性肥料，使水溶性肥料随着灌溉水进入到土壤中。

在本发明的优选实施方式中，该肥料棒中央设置一贯穿的孔，前述供水装置所供应的灌溉水由该肥料棒中央贯穿孔的顶端滴入。

在本发明的优选实施方式中，该肥料棒插入土壤后，其顶端与土壤的表面切齐，或略高于土壤的表面，以避免肥料棒顶端被土壤覆盖。

在本发明的优选实施方式中，所使用的供水装置具有：至少一容器，用以承装欲用以灌溉植物的水分；及至少一导引管，连接于该容器与该肥料棒之间，用以将水分由该容器输送至该肥料棒。

在本发明的优选实施方式中，该容器与该导引管之间设置有一水量调节装置，用以控制该导引管的水流流量。

在本发明的优选实施方式中，于该供水装置所供应的水中添加水溶性肥料，以使前述水溶性肥料随水分渗透进入土壤之中，以提供栽种植物所需的追肥养分。

本发明还提出了一种节水灌溉与施肥装置，该装置包括：至少一肥料棒，其以有机肥料或无机肥料混合制成，其概呈中空管状体，且可插入欲灌溉的植物周边土壤中；一供水装置，具有至少一容器，其内部可承装用以灌溉植物的水，及至少一将容器内的水引导滴注于前述肥料棒的导引管；通过将前述肥料棒埋设于欲灌溉的植物周边的土壤内，并且通过该供水装置将水份导引进入该肥料棒的中央圆孔中，而使水分及肥料管的养分渗透进入肥料管周边的土壤中，而使得受灌溉的植物根部可有效吸收灌溉的水分及养分。

在本发明的优选实施方式中，该肥料棒中央设置一贯穿的孔，前述供水装置所供应的灌溉水由该肥料棒中央贯穿孔的顶端滴入。

在本发明的优选实施方式中，该供水装置的容器底部设置有一接头装置，用以与该导引管连接，且于该导引管末端设置一滴嘴，以使该容器内部的水能够以稳定缓慢速度滴出。

在本发明的优选实施方式中，该容器底部的接头与导引管连接处进一步设置一调节阀，以调整水流滴注速度。

本发明是将肥料制成一具有透水与保水性的圆柱形肥料棒，将肥料棒垂直插置于欲灌溉的植物周围，并使用一供水装置以缓慢稳定而持续的方式将水份滴注于肥料棒之上，使水分经由肥料棒为介质，而渗透进入土壤层中。

本发明是以肥料棒作为栽种植物的基肥，其可提供植物生长所需的缓性养分，且其可采用有机肥料制成，以补充土壤有机质，增进土壤中微生物及大型生物的生长。此外本发明可于供水装置的灌溉水中添加水溶性肥料，以作为添加植物追肥的手段，而使得灌溉与施加追肥的程序一起完成。

同时该肥料棒制成具有孔隙透水性的构造，使水分可经由肥料棒的导引而直接进入土壤里层，避免土壤表面蒸发的浪费，而提高用水效率，而且避免由土壤表面灌溉及施肥对土壤表层冲刷，而造成土壤土质恶化情形。

并且通过植物根部生长的向水性与向肥性，引导植物根系围绕生长在肥料棒的旁边，使得植物根群能够有效吸收灌溉水分与肥料棒养分，而提高植物吸收水分与养分的效率，而达到更佳的灌溉效果。

本发明通过以上技术手段，同时可达到增进灌溉与施肥的效率的目的，且可改善土壤性质，使其适合植物生长，因此特别适合用于沙漠或其它恶劣地形栽种植物的目的，同时本发明所使用装置整体构造简单，使其投资成本低廉，而更有助于本发明技术推广。

附图说明

图1为本发明的灌溉方法的技术概念示意图。

图2为本发明第一实施例的构造示意图。

图3为本发明第二实施例使用的肥料棒的构造示意图。

图4为本发明第三实施例使用的肥料棒的之构造示意图。

图5为本发明第四实施例使用的供水装置的构造示意图。

附图标记说明：

1……植物

10……支撑架

20……供水装置

21……容器

22……灌溉水

23……接口

24……导引管

25……滴嘴

26……盖体

27……调节阀

30……垂直孔

40……肥料棒

41……孔

40A……肥料棒

42A……夹层

43A……肥料层

40B……肥料棒

44B……吸水层

具体实施方式

如图1～2所示为本发明的节水灌溉与施肥的方法的主要技术概念示意图，本发明的主要技术手段，为先将肥料预备作为栽种植物的基肥的肥料制成肥料棒40，然后于欲灌溉的植物1的周边依照植物的大小及灌溉密度的需求，钻设多个垂直孔30，然后将前述肥料棒40插入于该若干垂直孔30之中。并且于肥料棒40邻近位置设置一供水装置20，用以将灌溉水以连续而缓慢的速度滴注于该肥料棒40之上，使水分经由肥料棒40的引导作用直接进入到土壤的里层，以提高灌溉的效率。

如图2所示，前述肥料棒40是以有机肥料、或无机肥料、或为有机肥料与无机肥料混合之后，再添加粘着剂及其它材料混合压制而成。肥料棒40的主要功能为提供栽种植物所需的基肥，其能够缓慢释放有机质及其它养分至土壤中，而为植物根群所吸收，同时可以补充土壤所需的有机质，而增进土壤中的微生物、及蚯蚓等大型生物的生长，而有助于土壤活性的改善。

制造完成后的肥料棒40的构造概呈柱状，且其本身具有孔隙性及透水性，使其能够传导水分，并有储存水分的功能。肥料棒40的长度依照植物的根群适合生长的深度加以决定，一般而言，该肥料棒40的长度以30厘米至100厘米(公分)不等；而其直径，则视需要提供的肥料量所决定，其适合的直径从5-20厘米不等。

肥料棒40可以为如图2所示于中央设置一贯穿的孔41，以使得前述供水装置20的水可以从该孔41的顶端滴入，但在实际使用时，该肥料棒40亦可不需设置该孔41，而为中央实心的构造，其同样也能达成传导水分及储水的功效。如图2所示，该肥料棒40插入土壤里面后，其顶端面与土壤表层切齐，或者是略高于土壤表层约1-2厘米，以避免该肥料棒40的顶端面被泥土覆盖，而使得供水装置20所供应的水分可以顺利地滴注于该肥料棒40之上。

另外该肥料棒40可以制造成为双层的复合式构造，如图3所示实施例中，肥料棒40A的中心设置有一夹层42A，而且于夹层42A的外侧包覆肥料，而形成一肥料层43A。

该夹层42A可以选用天然的木、竹棒，或者是塑料棒等材质，以增进肥料棒40A整体强度。或者如图4所示实施例，肥料棒40B中心可填充吸水材料制成的吸水层44B，以提供更佳的导水与含水功能。

供水装置20主要的功用为用以将水分以稳定而缓慢速度滴注于肥料棒40之上，使灌溉的水分经由肥料棒40为介质而被引导至土壤里层。供水装置20包括有：至少一容器21，容器21通过一支撑架10架设于地面预定高度。容器21内部可盛装灌溉水22；灌溉水22可以通过人工添加，或是配合供水管路供应将水自动地填装于该容器21之中。于容器21的顶部可以加设一盖体26，用以避免杂质掉落到容器21的内部。前述容器21可以采用一般的塑料容器，例如废弃的保特瓶空罐制成，因此其成本极为低廉。

容器21底部设置有一接口23，并由接口23处连接一导引管24，将水导引至肥料棒40的顶端，且于该导引管24末端设置一滴嘴25，用以使水分以小流量滴注于肥料棒40顶端。实际使用时，该滴嘴25可以伸入于肥料棒40的孔41之中，或者是不伸入孔41，而仅是悬空定位于肥料棒40的顶端亦可。

此外，如图5所示实施例，为于容器21底部的接口23与导引管24连接处设置一调节阀27，用以调整控制该导引管24与滴嘴25的水流流出速度。

该供水装置20除了可用以提供灌溉所需水分外，亦可以将水溶性肥料添加到容器21内部所成装的灌溉水中，而使得水溶性肥料随着灌溉水进入到土壤中，而达到施加追肥的目的。

本发明通过以上技术手段，所产生的功效如下：

1.本发明通过肥料棒40将水分直接导引到土壤底层，不仅可以改善传统灌溉方法的水分从土壤表面渗透所造成的浪费情形，而有效灌溉效率，同时可以通过植物根部生长的向水性与向肥性，引导植物根部朝向肥料棒40的方向生长，而使得植物的须根围绕肥料棒40，因此使得植物须根和灌溉水及肥料养分进入到土壤的位置极为接近，而使得水分及养分的吸收达到最佳的效率。

2.本发明技术可引导植物根系朝向土壤底层生长，而避免植物根系浮浅的情形，且使得植物根系可以吸收到土壤较为底层的水分，所以使得本发明技术特别适合应用沙漠或山坡地等缺水地形栽种绿化的场合。

3.通过本发明技术，可以引导植物根系朝向肥料棒40生长，因此使得植物的须根与肥料棒极为接近，因此使得灌溉水及养分可以被植物有效吸收。

4.本发明灌溉水直接进入土壤底层，可避免因土壤受雨水冲刷，而使土壤表层胶结而产生灌溉水不易由表层土进入底层土的现象，且流失有机质的情形产生。而且肥料棒40可以采用有机肥制成，而能够补充土壤所需的有机质，因此而能够促进土壤中微生物及蚯蚓等大型生物生长，而达到改善土壤性质的目的。

5.通过本发明技术，可同时达成灌溉及施肥的程序，因此使得施肥与灌溉的程序大幅简化，而节省植物栽种管理成本。

6.本技术采用的构造不需复杂的管线、水压机、喷嘴等昂贵设备，因此整体设备成本低廉，而有助于本发明的推广应用。

Claims (10)

1.一种节水灌溉与施肥的方法，其特征是，该方法包括：

A、将肥料制造成柱状的肥料棒；

B、将前述肥料棒以垂直于地面的方向埋入于欲灌溉的植物周围土壤中；使肥料棒埋设于接近欲灌溉的植物根部；

C、利用一供水装置，将水分稳定而持续地导引到前述肥料棒，使水分经由肥料棒的毛细作用渗透进入土壤之中；

由以上方法的组合，可使供水装置所供应的水分经由该肥料棒为介面渗入到土壤之中，而使得水分及肥料棒的养分被植物的根部所吸收，因此使得水分可不需经过土壤表层而直接渗入到土壤里层，而使得水分及养分被植物根部有效吸收。

2.如权利要求1所述的节水灌溉与施肥的方法，其特征是，该肥料棒中央设置一贯穿的孔，前述供水装置所供应的灌溉水由该肥料棒中央贯穿孔的顶端滴入。

3.如权利要求1所述的节水灌溉与施肥的方法，其特征是，该肥料棒插入土壤后，其顶端与土壤的表面切齐，或略高于土壤的表面，以避免肥料棒顶端被土壤覆盖。

4.如权利要求1所述的节水灌溉与施肥的方法，其特征是，所使用的供水装置具有：至少一容器，用以承装欲用以灌溉植物的水分；及至少一导引管，连接于该容器与该肥料棒之间，用以将水分由该容器输送至该肥料棒。

5.如权利要求4所述的节水灌溉与施肥的方法，其特征是，该容器与该导引管之间设置有一水量调节装置，用以控制该导引管的水流流量。

6.如权利要求1所述的节水灌溉与施肥的方法，其特征是，于该供水装置所供应的水中添加水溶性肥料，以使前述水溶性肥料随水分渗透进入土壤之中，以提供栽种植物所需的追肥养分。

7.一种节水灌溉与施肥装置，其特征是，该装置包括：

至少一肥料棒，其以有机肥料或无机肥料混合制成，其概呈中空管状体，且可插入欲灌溉的植物周边土壤中；

一供水装置，具有至少一容器，其内部可承装用以灌溉植物的水，及至少一将容器内的水引导滴注于前述肥料棒的导引管；

通过将前述肥料棒埋设于欲灌溉的植物周边的土壤内，并且通过该供水装置将水份导引进入该肥料棒的中央圆孔中，而使水分及肥料管的养分渗透进入肥料管周边的土壤中，而使得受灌溉的植物根部可有效吸收灌溉的水分及养分。

8.如权利要求7所述的节水灌溉与施肥装置，其特征是，该肥料棒中央设置一贯穿的孔，前述供水装置所供应的灌溉水由该肥料棒中央贯穿孔的顶端滴入。

9.如权利要求7所述的节水灌溉与施肥装置，其特征是，该供水装置的容器底部设置有一接头装置，用以与该导引管连接，且于该导引管末端设置一滴嘴，以使该容器内部的水能够以稳定缓慢速度滴出。

10.如权利要求9所述的节水灌溉与施肥装置，其特征是，该容器底部的接头与导引管连接处进一步设置一调节阀，以调整水流滴注速度。

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