CN102948278A - 农业工具、水质改良工具及农场管理工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种减少硬化土壤中的化学盐的方法，也可适用于灌溉用水的水质改善。该方法包括一种电解系统，该电解系统直接与土壤接触，分离土壤中的化学盐；或是通过该方法在灌溉水中释放带电离子和金属离子，并用做叶面喷洒，以达到促进农作物生长、抑制农作物上的病虫害、分解土壤中的化学盐、松散土块、抑制土内的藻类、寄生虫及有害菌并提高农业生产力的效果。

Description

农业工具、水质改良工具及农场管理工具

技术领域

本发明涉及一种用于治理土壤和水，减少水污染，改良土壤，控制藻类及病虫害，和做农场有效管理的农业工具、水质改良工具及农场管理工具。

背景技术

化学肥料，简称化肥，通常用于提高农田生产力。化肥是化学盐的一种形式，主要有氮（N）、磷（P）、钾（K）和矿物质，以为植物提供养分。长期使用化肥导致土壤内屯积剩余化学盐，剩余的化学电荷将化肥、农药和其它带电物质与土壤混合在一起，就像是低质量的水泥，使土壤硬化。经过多个农季，剩余化学盐不断地增加使更多土壤硬化成为土块。土块内的化学盐，因硬化土壤的透水性差，很难再溶解于水中。硬化土壤占据表面土壤的下部，因而阻断植物根部的生长，减少大气空气进入土壤，也降低土壤保持水分的能力。农作物在硬化土壤上生长，因根部较小而吸收养分及水分能力较差，导致农产量难以持续。

为了减少化学盐的使用，现有技术的耕作被引导采用微生物肥或有机肥料，使化学盐可以被逐步引入的微生物分解。这种方法可以减少化学盐硬化土壤面积和松散土块，但此种方式分解速度慢。另外，上述方式往往会导致松散土块不均匀，且农田需长期使用有机肥料，而使成本提高。

农田收获后，通常停止灌溉以节省成本。但这将造成耕作的空挡期，而让剩余的肥料，特别是化肥，形成硬化的化学盐，以此造成农田具有更少的水和更多的土壤结块。其直接后果是需增加下一季的化肥使用量，以保持农田生产力。

此外，由于水资源越来越有限，造成灌溉水质恶化。由上游来的灌溉水含有从动物农场或其它农田的大量硝酸盐，营养物质和其它化学品。上游蓄水池变成了藻类、幼虫、寄生虫、线虫、和病菌生长的地方。当虫害和疾病在上游爆发性发生时，几乎可以肯定所有的下游农田都会受到不同程度的负面影响。

因此，在农业，商业和工业应用上，需要有一个有效的方法和高效率的系统，以提高灌溉水的质量，降低土壤内化学盐和松散硬化土壤。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种农业工具、水质改良工具及农场管理工具，用以针对处理土壤和农作物灌溉用水，特别是减少化学盐在土壤中积累，减少病菌和寄生虫，减少灌溉水中有害化学污染物和重金属，提高土壤生产力以及维持土壤在农业的可持续发展。

本发明是关于一种农业工具、水质改良工具及农场管理工具，上述工具包含：用以提供电子的为负电位的电极和用以提供金属离子的为垂直排列的正电位的电极，该电极用于多种水及土壤处理。此外，可配置上述工具的外部套具，以提高本发明所叙述的多种功能。

本发明的目的在于提供一种农业工具、水质改良工具及农场管理工具，上述工具可促进农作物生长，减少病虫害，分解土壤内所形成的化学盐，松散土块，使沉积的化肥能溶解于水中，成为植物的营养成份。

本发明另一个目的是提供一种农业工具、水质改良工具及农场管理工具，上述工具可灵活应用于农田作业。进一步依照本发明的用途，可减少灌溉水中有害物质，增加土地的肥沃并抑制有害微生物(如病菌、藻类、寄生虫)对家畜、作物或人类的影响。

本发明另一个目的是提供一种农业工具、水质改良工具及农场管理工具，上述工具能够去除土壤内的盐分，甚至是黏着在土壤内的放射性物质。

对于熟悉上述技术领域的人员，在对本文的说明、附图及技术方案进行阅读后，会清楚的理解上述结构的目的和优势用途。

附图说明

图1是表示本发明的农业工具的示意图；

图2是表示本发明的农业工具及其套件的示意图。

[图中标记说明]

10农业工具；12金属管；14耦合物；16金属管；18总管；20电池组；22电线；24金属套；26弹性材料；28尾盖；30电线；32套件；34进水口；36出水口。

具体实施方式

图1是表示农业工具的较佳的实施方式，在下面对其进行说明。图1是表示农业工具10的参考用图。在图1中可知，农业工具10的金属管12的一端为封闭端，而另一端连接到耦合物14的一边。耦合物14的另一边连接到金属管16的一端。而金属管16的另一端连接到总管18。

金属管12和金属管16用于电解反应，一般采用铜作为材料，而其它导电材料如银、金、铂和钛可用于特殊应用。耦合物14所使用的材料是非导电材料，如塑料、橡胶或类似材料。

总管18内安装有电池组20。电池组20可以为一个或多个电池，其可以是多个1.5伏特电池串联，甚至是多个9伏特电池串联。电池组20提供的电压可依实际需要选定，例如从1.5伏特至18伏特，或是在特定的用途中采用更高的电压。在图1中，电线22的一端连接到电池组20的负极（─），另一端通过金属管16内部及耦合物14的内部而连接到金属管12的内壁。在电池组20的正极（+）附近设置有金属套24。金属套24后端连接有弹性材料26，弹性材料26连接到尾盖28，尾盖28可以旋锁到总管18上而加以固定。

当尾盖28旋锁到总管18上时，推动其内面的金属套24连接到电池组20的正极（+）。金属套24接触位于总管18内壁的电线30的接头。电线30另一端穿过总管18内壁而连接到金属管16的内壁上。操作时，通过控制尾盖28的旋锁的位置，电池组20可以提供电力给金属管12和金属管16。当旋松尾盖28时，电池组20停止对金属管12和金属管16供电。

现场的操作者可以将农业工具10插入到土壤内直到接近总管18的底端，拧紧尾盖28使电池组20对金属管12和金属管16供电，并对周围的土壤喷水。若土壤中有阳离子和阴离子，则带正电荷的阳离子移向提供电子的负极(金属管12提供电子)，而带负电荷的阴离子移向提供正电荷的正极(金属管16提供正电荷)。

如果农业工具10的插入位置附近有化学盐类，带正电荷和负电荷的盐化合物在电解反应下分离，在上述的位置喷水，可使附近土壤进一步松散，且释放的化学盐可溶解在水中，而形成为植物的营养成份。

本发明的优势是分解土壤中盐类及松散硬块。农业工具10需插入到该位置并维持一段时间。所需持续的时间是根据土壤条件决定的，即，不同类型的土壤特性、盐化合物、浇水量等都会影响土壤的导电性。一般情况下，电解反应时间的范围是10至30分钟。土块松动后，可定期浇水，以松动其周围更多的化学盐。这对长期表面土壤硬化，已造成表面土壤不透水性的土地有特别处理效果。经过数个固定点的土块松动，再由这些固定点浇水，才能进行下一步的整地作业。

本发明的农业工具10可用于改善水质。如图2所示，可作为水质改良工具的农业工具10设置在套件32内。套件32的进水口34位于套件32的下部，其出水口36位于套件32的上部。套件32为非导电材料，如塑料，橡胶或类似材料。水源可来自上游河流、水库、水井。当水中有足够的阳离子和阴离子时，农业工具10执行电解反应，释放电子及金属离子。

灌溉水在电解反应时，会产生氢气、氢离子，带负电荷的氢氧离子及金属离子。水中通常溶有多种成份，其中一些在电解反应时，成为带电离子。例如：二氧化碳分子在电解反应下可形成带负电荷的碳酸根离子，氧气在电解反应下可形成带负电荷的臭氧离子等。本文统称这些带负电荷的成分为带电离子(ionized particles)。这些带电离子和金属离子在灌溉水中可以进一步强化灌溉水治理土壤的能力。含带电离子和金属离子的灌溉水和土壤内的化学盐接触，加速化学盐分解，并松散土块。

如果水中含有害生物，如藻类、寄生虫、线虫和病菌，在套件32内产生的电场、带电离子、和从金属管16释出的金属离子将会消灭或伤害这些有害生物，使这些有害生物降低或停止活动，减少对农田的负面影响。

金属管16在电解过程中释放金属离子。如果金属管16是铜管，金属管16释放铜离子。如果金属管16是由铜和银的结合，金属管16在电解过程中，将释放铜和银离子。这些离子在水中可以进一步抑制害虫和疾病的爆发。

如果水中含过量的矿物质，例如：钙（Ca）离子、锌（Zn）离子、铬（Cr）离子等，因金属管12为提供电子的负极，所以这些矿物质因电化反应而沉积在外壳套件32的底部。

此外，如果水中含有毒的化学物质，如酚类（phenoxyl）除草剂，外壳套件32内产生的电场及带电离子可以分解如酚类除草剂和其它石化化学品。

精通此方面专业的人员在很容易的理解上述结构的基础上，对该结构、尺寸、材料及零部件进行的修改，仍没有脱离本发明的精神和原则范围。例如，电池组20可以使用可充电电池，加上一块太阳能电池板提供电力；或是直接接上直流电源；或是在电池组20与金属管12和金属管16之间加装直流振幅器，以产生有振幅的直流，来增加水中带电离子量，分解更多的水成为小分子水。对于水及土壤的综合应用，上述的方法也可适用于农业、水产养殖、以及对环境的治理方法。

[产业应用]

本发明的农业工具10可适用于各种产业，例如环境保护、农业及水产养殖。其可以是溪水治理的工具，用以减少水中的藻类、寄生虫、虫卵、病菌；其也可以是污水治理的工具，用以减少污水中有害或有毒化学品及重金属；其还可以是土壤治理的工具，用以松动土块和减少化学盐，清除海水盐分，清除石化污染物品，甚至适用于清除低浓度的放射性物质。农业工具10特别适用于农业作业，该农业工具10为综合性的农场管理工具，能够减少土壤中的藻类、寄生虫、虫卵和病菌，从而使农作物减少得黑根病或根腐病的概率。

如蔬菜、棉花和玉米等每一种农作物在幼苗时都有其特定的生长期。如果错过该特定的生长期，事后再补肥，整季的产量将降低几个百分点。现今农业上所面对的问题中，若采用化肥，农作物长的快，产量高，但造成土壤营养流失，而无持续耕种能力。若采用有机肥，农作物长的较慢，产量较低，但质量较好，土壤可持续耕种，但作业成本高。如果将农业工具10使用于有机耕种，可提高有机农作物产量。如果将农业工具10使用于化肥耕种，可帮助控制肥料成本，松散土块，抑制病虫害，使土壤可持续耕种。

当农场的灌溉水质需要改善时，如果采沟渠引水方式，则在引水进口闸门前上游，将农业工具10直立于沟渠道内，每日提供固定时间的电力，农业工具10便在水中产生带电离子及铜离子。给予带电离子及铜离子适当的静置时间会有絮凝剂的效果。引水内若有藻类、寄生虫、虫卵、病菌；或是石化化学污染物、燃油、有害或有毒化学品、重金属等，皆和铜离子及带电离子的正负相互吸引而沉淀在底部。这些沉淀物可由泵抽取过滤。

如果水是由河川、湖泊、水库、水井而引到当地的蓄水池，则采用农业工具10与外加的套件32，沉水泵经由水管抽水，流经外加套件32到蓄水池。农业工具10在套件32内产生的电场，带电离子和从金属管16释出的金属离子将会消灭或伤害这些有害生物，例如，藻类、寄生虫、虫卵、病菌等，并分解一些化学污染物品。若水含多量固形物，给予流过在套件32的水以适当的静置时间，会产生絮凝的效果，固形物和铜离子及带电离子的正负相互吸引将沉淀在底部。

农作物的叶面喷洒经农业工具10处理过的水，将对农作物产生多重益处。含带电离子和铜离子喷洒在农作物表面时，带电离子由农作物表面吸收，促进植物生长，铜离子在农作物表面，抑制寄生虫、虫卵、病菌等的生长。上述方式可直接减少农药的使用量。

叶面喷洒的水落在土壤上，其内所含的带电离子和铜离子可松散土块，以释出原先被土壤吸附的化肥，从而可减少肥料的使用量。而且因土块松散，较多的空气进入土壤内，降低土壤内的二氧化碳含量，直接的受益是减少农作物的黑根病或根腐病。进一步的效果是因土壤松散，农作物的根部有空间成长，较大的根部能吸收较多的养份，农作物吸收较多的养份，产量自然就增加。

如果土壤是盐碱地或是被海水浸泡过，含高量盐分氯化钠(NaCl)。农业工具10能提供解决上述问题的方法。例如，一块农地被海水浸泡或海啸侵袭，用淡水淋洗，盐分中的钠离子较易溶于水，而氯离子结合土壤中的钙离子形成硬块，造成硬块的不透水性，降低淡水淋洗功效。如果用含带电离子及金属铜离子的淡水淋洗，土壤中结成硬块量减少，增加淋洗的效果。

如果土壤含放射性物质，例如，碘-131(I-131)和铯-137(Cs-137)。铯-137是正电价离子，较易淋洗释出，但碘-131是负电价离子，正如氯离子形成硬块的作用，在淡水淋洗时，减少了硬块内铯-137的释出。如果用农业工具10所产生的带电离子及金属铜离子来淋洗，中和土壤本身的静电吸引力，减少土壤结块，这些都可增加淋洗的效果。

本发明的农业工具10具有成本效益的优势，并可减少水中藻类、幼虫、寄生虫和病菌。而且还可清除水中重金属、石化化学污染物及农药。该农业工具10在农业上操作方便，叶面浇灌可促进植物生长、减少病虫害、减少土壤中的化学盐、节省肥料、并增加产量。其也可作为盐碱地或海水浸泡地处理的工具，并清除土壤内附着的石化污染物。因此，本发明的农业工具10应用广泛且前景光明。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种农业工具，用于改善水及土壤，其特征在于，包括：负电极，用以提供电子；正电极，用以提供金属离子；

其中，所述负电极位于所述正电极的下部，所述农业工具直接插入水和土壤中。

2.根据权利要求1所述的农业工具，其特征在于，还包括为非导电材料的套件，所述套件具有进水口及出水口，所述进水口位于所述套件的下部，所述出水口位于所述套件的上部。

3.根据权利要求1所述的农业工具，其特征在于，所述正电极及所述负电极发生电解反应以产生带电离子和铜离子，所述带电离子和所述铜离子在水中产生絮凝剂的作用，并在土壤内能够抑制藻类、寄生虫、虫卵和病菌的繁殖，以降低盐分和放射性物质。

4.根据权利要求1所述的农业工具，其特征在于，还包括直流振幅器，用以产生有振幅的直流。

5.一种水质改良工具，包括：第一金属，用以提供电子；第二金属，用以提供金属离子；

所述第一金属位于所述第二金属的下部，水流从所述第一金属接受电子和从所述第二金属接受金属离子。

6.根据权利要求5所述的水质改良工具，其特征在于，水流经所述第一金属和所述第二金属以产生带电离子和铜离子。

7.一种农场管理工具，包括：第一金属管，用以提供电子；耦合物，为非导电材料；第二金属管，用以提供金属离子；

其中，所述第一金属管、所述耦合物及所述第二金属管依序排列配置以形成所述农场管理工具。

8.根据权利要求7所述的农场管理工具，其特征在于，所述第一金属管和所述第二金属管在水中产生带电离子和铜离子。

9.根据权利要求8所述的农场管理工具，其特征在于，所述带电离子和所述铜离子用以抑制藻类、寄生虫、虫卵及病菌的繁殖，以降低土壤中的盐分和放射性物质。

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