CN102417218A

CN102417218A - 用于盐碱土壤节水滴灌的电磁化发生装置

Info

Publication number: CN102417218A
Application number: CN2011104581880A
Authority: CN
Inventors: 褚贵新; 王卫兵; 张瑞喜; 冶军; 周胜; 李宏伟; 聂晶
Original assignee: Shihezi University
Current assignee: Shihezi University
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2011-12-31
Publication date: 2012-04-18

Abstract

本发明为用于盐碱土壤节水滴灌的电磁化发生装置，其特征在于包括设有通孔的壳体，在壳体一侧设有壳盖，在壳体内设有电磁发生器，所述磁化发生器由磁化铁心及磁化铁心上设有的励磁绕组组成，所述电磁发生器外部设有密封套，所述电磁发生器两侧没有法兰支架，法兰支架上设有法兰孔，所述电磁发生器与壳体内壁设有间隙通道，所述法兰孔与所述间隙通道相通。其结构简单，设计合理，维修方便且经济实用，清洁环保，无二次污染，能满足现有滴灌模式下对水或液体肥在浇灌前的有效磁化。

Description

用于盐碱土壤节水滴灌的电磁化发生装置

技术领域

本发明涉及一种针对水的电磁化发生装置，尤其是一种农田作物盐碱土壤滴灌条件下的小型电磁化发生装置。

背景技术

磁现象是一种普遍存在的物理现象,随着科学技术的发展,人类对磁现象的认识、研究和利用也愈来愈深入和广泛。磁化水,就是以一定的流速,从一定强度的磁场中流过时夕因切割磁力线而受到磁场处理的水。把普通水置于磁场处理成为磁化水,磁化水是一种物理方法,具有无毒、无污染的特点,应用方便,投资少。因此,磁化水在工业锅炉和管道的防垢除垢等方面得到了较好地研究与应用。实验证明，这种水的分子结构及水中所含各种离子的排列方式发生了变化,表现出一些特殊的性质,在农业生产中不仅有促进作物生长发育的作用，同时对土壤盐分的淋洗效率也比普通水高出许多。

新疆是我国是土壤盐碱化面积最大、最集中的地方,据统计,全疆荒地资源约1.5亿亩,其中轻度和非盐碱化土壤占26.6％,盐化和碱化土壤占16.3％,轻盐土占9.5％,中重盐土和盐碱土占17％,难利用或不宜利用的尚有30.6％。在现有耕地中,约有25—30％的面积不同程度地受次生盐碱化威胁和危害。目前新疆地区滴灌节水技术得到了广泛的应用，随着滴灌面积的增大,土壤次生盐渍化加剧,抑制了棉花生长发育,从而造成棉花产量下降。为了防止滴灌棉田次生盐渍化,减少土壤盐分对棉花生长发育的胁迫,利用磁化水滴灌棉田,可以有效降低土壤盐分，提高旱作物产量。

磁化水在磁场的作用下,化学物理性质发生了变化，如水分子偶极矩增大,电性增强,活性增加,水中含氧量增多等，这些变化有利于土壤的理化性状改良和作物生长,可以降低土壤盐分,促进种子发芽、生根，加快植株生长，提高旱作物的产量。但目前市场上没有专门用于滴灌管路上使用的水磁化装置。本发明提供的水磁化装置，解决了这一问题，为磁化水在节水滴灌下的应用，提供了技术支持。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，设计合理，维修方便且经济实用的用于盐碱土壤节水滴灌的电磁化发生装置。

本发明公开了一种用于盐碱土壤节水滴灌的电磁化发生装置，其特征在于包括设有通孔1的壳体2，在壳体2一侧设有壳盖10，在壳体2内设有电磁发生器,所述磁化发生器由磁化铁心6及磁化铁心6上设有的励磁绕组7组成, 所述电磁发生器外部设有密封套8, 所述电磁发生器两侧没有法兰支架4，法兰支架4上设有法兰孔3，所述电磁发生器与壳体2内壁设有间隙通道5，所述法兰孔2与所述间隙通道5相通。

所述的磁化铁心6设有凹槽，所述励磁绕组7绕在磁化铁心6的凹槽内，密封套8罩在磁化铁心6上使励磁绕组7处于密封状态，一侧通过密封垫12形成端面密封，另一侧由磁化铁心6端面与密封套8通过螺纹连接且用密封胶带实现密封。

所述的法兰支架4的轴过盈装配在磁化铁心6的孔内，法兰支架4的大圆盘外圆装配在壳体2的孔内。本发明通过法兰支架4实现对电磁发生器的定位。

所述的壳盖10与壳体2螺纹连接用密封胶带实现密封。

所述的壳盖10与壳体2的圆管上均设有可安装密封圈的密封槽。

本发明的工作原理：

本发明所提供的电磁化发生装置安装在滴灌管路的支管上，壳盖与壳体的圆管管径与滴灌带支管管径相配合，通过密封圈和管卡实现密封。由外接稳压直流电源给励磁绕组供给直流电，由于电磁作用形成均匀磁场，使用通过的滴灌水流磁化，通过本发明出口流出的滴灌水即为磁化水。

参照附图，内部励磁绕组7 绕在磁化铁心6的槽内；密封套8与磁化铁心6使磁化铁心6处于密封状态；左边通过密封垫12形成端面密封，右边通过螺纹连接用密封胶带实现密封。

所述壳盖10与壳体2螺纹连接用密封胶带实现密封，并通过法兰支架4实现对电磁发生器的定位。壳盖10与壳体2的圆管有密封槽可安装密封圈11，壳盖10与壳体2的圆管管径与滴灌带支管管径相配合，通过密封圈11和滴灌管路上的管卡实现密封。

水流进入电磁化发生装置后分成两部分，其一通过磁化铁心6中心孔，其二通过法兰支架4均布的法兰孔3进入壳体2与密封套8之间形成的间隙通道5，磁化的水流包围电磁发生器可以有效的磁化和节能降温，解决励磁绕组的发热问题。

通过多年试验,磁化水不仅可促进棉花、水稻等农作物发芽、早熟和增产,而且可加速土壤脱盐和节省冲洗水量,为盐碱土改良提供了一项新措施。以下是其中部分的实验成果：

一、磁化水对棉花抗盐性的试验

1、磁化水处理对棉花地上部生物量的影响

（1）试验设计：

实验设不同盐分处理(NaCl mM)：0、100、200；不同磁化处理(场强 mT)：0、100、300、500；磁力线与水流方向垂直。试验总计12个处理，每个处理重复3次。将种子播种在12×12的培养钵内，把培养钵置于长45cm、宽33cm、高20cm 的周转箱中，每个周转箱中放置4个培养钵，出苗以前用去离子水进行浇灌。当幼苗的两片子叶完全展开后开始采用1/4浓度营养液(Hoagland营养液)培养3天，然后换用1/2营养液培养3天，6天后用全营养液培养。出苗12天后进行盐分处理，每12h增加50mM NaCl营养液培养幼苗，直到最终浓度为0、100、200mM。所有的营养液每3天更换1次，每天用去离子水补充由于蒸发及蒸腾作用所损失的水分。在培养的过程中，用0.1mM的NaOH或HCl调节营养液pH值至5.8-6.0。盐分处理后15天，30天分别取样用于室内测定。

（2）结果分析：

由图5可以看出，磁化水处理可以提高棉花地上部生物量及SPAD值，（叶绿素含量SPAD，就是指用SPAD这种方法测量的叶绿素浓度）。

在不同盐分浓度处理下，随着盐分浓度的增加，棉花地上部生物量及SPAD值都在下降，但是磁化水处理后，地上部生物量及SPAD值的变化幅度均小于非磁化处理，如在相同盐分200mM条件下，非磁化处理的地上部鲜重、干重及SPAD值非别是17.51g、2.80g、34.00；而在500mT 处理下其鲜重、干重及SPAD值分别是22.78g 、4.06g、44.37；分别增加了30.09%、45.00%、30.50%。通过对棉花地上部生物量及SPAD值测定，试验数据表明磁化处理可以提高棉花的抗盐性。

2、磁化水处理对棉花地下部的生长及根系活力的影响

（1）试验设计

（2）结果分析：

由图6可以看出，磁化水处理可以提高棉花地下部生物量及根系活力，在盐分胁迫条件下表现更明显。随着盐分浓度的升高，棉花的根鲜重、干重、体积及根系活力都呈下降趋势，但是磁化水处理后可以缓解盐分的胁迫，提高棉花地下部生物量及根系活力。在相同盐分200mM条件下，非磁化处理的地下部鲜重、干重、根体积及根系活力值非别是8.06g、1.29g、8.00 cm³ 、838.89 μg g.h^-1；而在300mT 处理下其地下部鲜重、干重、根体积及根系活力值非别是14.97g 、2.39g、13.67 cm³、743.98μg g.h^-1；分别增加了85.73%、85.27%、70.88%和3.71%。试验数据表明磁化水处理可以提高缓解盐分的胁迫。

二、磁化水灌溉对土壤盐分的淋洗试验

1、试验设计：

试验设置在农一师阿拉尔市水土保持监测分站，该试验站土壤盐渍化严重，且地下水位较高，存在潜在盐渍化危害。试验共有小区9个，每个小区面积6.67m2,小区四面及下方与周围隔开，不受地下水的影响，每个小区下方2.5m处装有水龙头供洗盐用。试验设三个处理：分别是常规水灌溉(CK)、一次磁化水灌溉（T1）、二次磁化水灌溉（T2），每个处理重复3次。试验采用覆膜滴灌，每隔七天灌水一次，为了可以抽取到土壤原液，每次灌水六小时。在不同土层埋有土壤溶液提取器，分别是0-20cm， 20-40cm，40-60cm，60-80-cm，80-100cm。每次灌水后取土壤原液，并在小区下方接土壤渗漏液称重测其电导率及盐分离子。

2、结果分析：

由图7可以看出，磁化水第一次灌溉后，土壤表层电导率EC差异不大，但是随着土壤深度的变化其EC值变大，且磁化水灌溉后土壤深层的EC值明显大于对照处理，而随着灌水次数的增加，土壤表层的EC值呈下降趋势，对照深层土壤的EC值呈现增加趋势，但是磁化水灌溉的深层土壤其EC值呈现下降，这主要是随着灌水次数的增加，土壤水分大量的想更深层次运移，导致盐分随水移至土壤更深层层次，这也是土壤渗漏液含盐量对照低于处理。

对盐分离子的淋洗中，氯离子表现最为明显，第一次灌水后土壤表层的氯离子含量相差很小，但是深层土壤则相反，随着灌水次数的增加，第九次灌水后，土壤表层氯离子含量都有所下降，对照深层土壤变化较小，而一次磁化水灌溉后土壤深层的氯离子含量有所增加，而二次磁化水灌溉则显著下降，这主要是由于磁化水在土壤中运移较快，二次较一次快，一次较对照快。造成后期灌水1m深土壤的盐分向更下层土壤运移。

由图8可以看出，磁化水灌溉可以增加土壤渗漏液，而且其含盐量较对照高。在相同时间内，磁化处理后土壤渗漏液较多，推测磁化水灌溉可以加速水分在土壤中的运移，盐随水来，盐随水去，磁化水灌溉加快了土壤水分向下的运移，在水分移动的过程中，可溶性盐随水运移至土壤下层，所以导致土壤渗漏液的含盐量处理的较对照高。如第一次取样CK、T1和T2的土壤渗漏液重量和含盐量分别是：18.80 kg 、21.97 kg 、21.59 kg 和55.85g/L、60.82g/L、65.39g/L，较对照分别增加了16.80%、14.84%和8.89%、17.08%。

三、大田示范试验

1、永磁磁化器在滴灌棉田的试验

大田示范试验设在农一师八团，试验共有小区8个，小区面积12亩，试验设三个处理：分别是CK、一次磁化（T1）、二次磁化（T2），重复2次。除处理外，其余田间管理、施肥、灌水等管理均相同。分别在棉花苗期、蕾期、花铃期、吐絮期取土壤样品及棉花植株测相应指标，并调查棉花的农艺学指标。

2、结果分析：

图9、图10分别是不同时期八团磁化水处理的棉田田间调查数据，图9是棉花铃期调查结果，结果显示磁化处理在棉花株高上影响不大，而在果枝数和铃数上产生积极作用。图10是棉花吐絮期田间调查结果，结果表明磁化处理在果枝数、铃数和单桃重都有所提高。

3、电磁磁化器在滴灌棉田的试验

田间辅助试验设在农一师二团，试验共有小区2个，每个处理面积8亩，设两个个处理：分别是CK、一次磁化。按照大田管理模式进行播种、施肥。在棉花不同生育时期进行田间调查及拍照。

图11、图12分别是不同时期二团电磁磁化水处理的棉田田间调查数据，图11是棉花铃期调查结果，结果显示电磁磁化处理在棉花株高、果枝数、铃数和单铃重上都有积极作用，较对照分别提高了23.41%、22.03%24.59%和2.68%。图12是棉花吐絮期田间调查结果，结果表明在棉花生育后期电磁磁化处理和前期调查结果相同，对棉花生长有所促进。

通过磁化水水培试验、小区盐分淋洗及大田示范试验表明，磁化处理可以提高棉花的抗盐性，增加生物量；磁化水灌溉可以加快土壤盐分的淋洗，促使盐分向深层土壤运移，使作物根区形成淡盐区，从而有利于作物的生长；大田示范试验进一步证明，在盐碱土上磁化处理可以提高棉花的果枝数、铃数和单铃重等。

与现有技术相比，本发明的优点：励磁绕组通入直流电后，产生恒定的磁场强度在1500-2000高斯的磁场，将流过的水或液体肥磁化，结构简单，设计合理，安装方便，运行费用低，维护容易，清洁环保，无二次污染，能满足现有滴灌模式下对水或液体肥在浇灌前的有效磁化。

附图说明

图1为本发明实施例中的电磁化发生装置剖视结构示意图。

图2为本发明实施例的立体结构示意图。

图3为图2中电磁化发生装置去除壳体及壳盖后的立体结构示意图。

图4为图3中电磁化发生装置去除密封套后的立体结构示意图。

图5为磁化水处理对棉花地上部生物量及SPAD值的影响。

图6为磁化水处理对棉花地下部生物量及根冠比的影响。

图7为磁化水灌溉对土壤盐分运移的影响。CK为常规水灌溉，T1为一次磁化水灌溉，T2为二次磁化水灌溉。

图8为磁化水灌溉对土壤渗漏液重量及含盐量的影响。

图9为磁化水灌溉不同生育时期棉花农艺学指标的影响。

图10为磁化水灌溉不同生育时期棉花农艺学指标的影响。

图11为电磁磁化水灌溉不同生育时期棉花农艺学指标的影响。

图12为电磁磁化水灌溉不同生育时期棉花农艺学指标的影响。

图中所示：1为通孔，2为壳体，3为法兰孔，4为法兰支架，5为间隙通道，6为磁化铁心，7为励磁绕组，8为密封套，9为连接螺纹，10为壳盖，11为密封圈，12为密封垫。

具体实施方式

实施例：

参照图1—图4，为本发明实施例的结构示意图，包括设有通孔1的壳体2，在壳体2一侧设有壳盖10，在壳体2内设有电磁发生器,所述磁化发生器由磁化铁心6及磁化铁心6上设有的励磁绕组7组成, 所述电磁发生器外部设有密封套8, 所述电磁发生器两侧没有法兰支架4，法兰支架4上设有法兰孔3，所述电磁发生器与壳体2内壁设有间隙通道5，所述法兰孔2与所述间隙通道5相通。

所述的法兰支架4的轴过盈装配在磁化铁心6的孔内，法兰支架4的大圆盘外圆装配在壳体2的孔内。所述的壳盖10与壳体2螺纹连接用密封胶带实现密封。

所述内部励磁绕组7 绕在磁化铁心6的槽内；密封套8与磁化铁心6使磁化铁心6处于密封状态；左边通过密封垫12形成端面密封，右边通过螺纹连接用密封胶带实现密封。

水流进入电磁化发生装置后分成两部分，其一通过磁化铁心6中心孔，其二通过法兰支架4均布的法兰孔3进入壳体2与密封套8之间形成的间隙通道5，磁化的水流包围电磁发生器可以有效的磁化和降温，有效的解决发热问题。

励磁绕组通入直流电后，产生恒定的磁场强度在1500-2000高斯的磁场，将流过的水或液体肥磁化，结构简单，设计合理，安装方便，运行费用低，维护容易，清洁环保，无二次污染；田间试验结果表明,新疆南疆荒漠绿州盐碱土地区,在膜下用磁化水滴灌棉花,使棉花盛蕾期、盛花期和成熟吐絮后棉田0～60cm土壤盐分含量分别降低24.8%～34.5%、17.3%～32.3%和21.5%～37.7%;提高棉花收获株数,促进棉花生长发育,减少落铃率,水经两次磁化后,可使棉花增产8.79%。

Claims

1.一种用于盐碱土壤节水滴灌的电磁化发生装置，其特征在于包括设有通孔（1）的壳体（2），在壳体（2）一侧设有壳盖（10），在壳体（2）内设有电磁发生器,所述磁化发生器由磁化铁心（6）及磁化铁心（6）上设有的励磁绕组（7）组成, 所述电磁发生器外部设有密封套（8）, 所述电磁发生器两侧没有法兰支架（4），法兰支架（4）上设有法兰孔（3），所述电磁发生器与壳体（2）内壁设有间隙通道（5），所述法兰孔（2）与所述间隙通道（5）相通。

2.如权利要求1所述的用于盐碱土壤节水滴灌的电磁化发生装置，其特征在于所述的磁化铁心（6）设有凹槽，所述励磁绕组（7）绕在磁化铁心（6）的凹槽内，密封套（8）罩在磁化铁心（6）上使励磁绕组（7）处于密封状态，一侧通过密封垫（12）形成端面密封，另一侧由磁化铁心（6）端面与密封套（8）通过螺纹连接且用密封胶带实现密封。

3.如权利要求1或2所述的用于盐碱土壤节水滴灌的电磁化发生装置，其特征在于所述的法兰支架（4）的轴过盈装配在磁化铁心（6）的孔内，法兰支架（4）的大圆盘外圆装配在壳体（2）的孔内。

4.如权利要求1或2所述的用于盐碱土壤节水滴灌的电磁化发生装置，其特征在于所述的壳盖（10）与壳体（2）螺纹连接用密封胶带实现密封。

5.如权利要求3所述的用于盐碱土壤节水滴灌的电磁化发生装置，其特征在于所述的壳盖（10）与壳体（2）螺纹连接用密封胶带实现密封。

6.如权利要求1或2所述的用于盐碱土壤节水滴灌的电磁化发生装置，其特征在于所述的壳盖（10）与壳体（2）的圆管上均设有可安装密封圈的密封槽。

7.如权利要求3所述的用于盐碱土壤节水滴灌的电磁化发生装置，其特征在于所述的壳盖（10）与壳体（2）的圆管上均设有可安装密封圈的密封槽。

8.如权利要求5所述的用于盐碱土壤节水滴灌的电磁化发生装置，其特征在于所述的壳盖（10）与壳体（2）的圆管上均设有可安装密封圈的密封槽。