CN103141364B - 一种恒负压灌水装置及恒负压灌水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恒负压灌水装置及恒负压灌水方法。恒负压灌水装置包括：灌水头，位于底部，与储水器相连；储水器，位于中部，开设有与灌水头相连通的出液口以及与恒负压调节器相连通的进气口，存放灌溉水；恒负压调节器，设置有能预定压强的安全阀，当恒负压调节器内空气气压小于预定压强时，触发开启安全阀，从外部吸入空气，预定压强小于大气压，且小于土壤处于田间持水量时的土壤水势，大于或等于使作物生长旺盛对应的土壤水势；负压室，位于灌溉水液面上部，其内充满从恒负压调节器进来的空气，使得此部分空气的气压与灌溉水压之和等于恒负压调节器中的空气气压。应用本发明，可以提高灌溉水的利用率。

Description

一种恒负压灌水装置及恒负压灌水方法

技术领域

本发明涉及农业灌溉技术，特别涉及一种恒负压灌水装置及恒负压灌水方法。

背景技术

水是任何生物均需要的，农作物在生长发育过程所蒸腾掉的水分往往是其自身生物量的数百倍甚至数万倍，而土壤往往难以提供这么多水分，因此在现代生产过程中，通过灌溉给土壤补充水分继而满足作物对水分的需求是必不可少的农事活动，调控作物生长土壤水分状况的基本手段是灌水，而且每两次灌水之间总有一定的时间间隔，是一种脉冲式的灌水方式，在此过程中土壤水分含量呈现出脉冲式的变化，土壤含水量突然跃升至饱和状态，然后逐渐降低。在这个过程中，只有部分阶段的土壤水分条件是适合作物的。在高含量阶段，非常容易因为水分含量过高而对作物产生湿害或涝害。而在低含量阶段，又非常容易产生干旱胁迫和养分匮乏胁迫，导致减产、品质变劣，甚至死亡。以上问题在旱地上和设施农业中尤其突出。尽管以上问题在现代微灌技术得到了很大抑制，但是即使是现代微灌技术也还无法十分精准地即时了解作物对水分的需求，真正做到因需供水。生产经验和科学研究均表明，除了水生植物外，旱地作物生长发育的最佳水分条件是比饱和含水量低的某个非饱和水分状态，而且当作物吸水后会导致根系周围的水势下降，进一步引发根系周围远处的水分向根系周围移动，以图维持根系水势不下降，也就是说作物对于维持根系周围土壤水分状态具有一定的主动性。然而，在目前的灌水技术中，土壤和作物是被动式接受灌溉水的，作物的主动性没有得到利用。

此外，我国是水资源十分匮乏的国家，人均水资源量不到世界的25％，而且时空分布极其不均，使得我国绝大部分农田均需要灌溉，据估计正常年份我国农业年缺水量300多亿m³。在缺水的同时，我国农业水资源的利用率并不高。因此，我国粮食安全、保护环境、节约资源等形势十分严峻，亟需大力推广先进农业技术，以最小的水分消耗生产出更多、更好的粮食、蔬菜、水果、纤维等农产品。

图1为现有技术灌水装置的结构示意图。参见图1，该灌水装置包括：灌水头101、储水器102以及负压室103，其中，

灌水头101，位于灌水装置底部，与储水器102相连，放置于土壤106中生长有作物根系107的位置；

储水器102，位于灌水装置中部，一端与灌水头101相连通，另一端与负压室103相连通，用于存放灌溉水104；

负压室103，位于灌水装置顶部，下与储水器102相连通，其内充满预设气压和体积的空气，使得包含预留空气的气压的灌水头的水势高于使作物生长旺盛对应的土壤水势，小于土壤处于田间持水量时的土壤水势。这样，通过设置负压室，控制灌水头水势，在天气干燥时，土壤水势较小，灌水头水势高于作物生长旺盛对应的土壤水势，储水器中的灌溉水通过灌水头流出至土壤，从而给作物提供生长所需的水分；在下雨或土壤湿度较大时，土壤水势较高，灌水头水势低于田间持水量时的土壤水势，土壤中的水分通过灌水头流进至储水器，从而停止向作物供应水分，避免水分的流失。有效地提高了水分的利用率。

由上述可见，现有的灌水装置，灌水头水势与负压室预留的空气气压、体积以及储水器中灌溉水产生的水势相关，并随着灌溉水体积的减小，灌水头水势也逐渐降低，这样，可能使得储水器中还具有一定灌溉水的情况下，灌水头水势与土壤水势相平衡，从而停止向土壤供水，导致灌水时间较短，水分的利用率不高；进一步地，在平衡状态下，即储水器中还具有灌溉水的情况下，需要重新在储水器中灌注灌溉水以及设置预留空间以及预留空间内的空气气压，灌水所需次数较多，需要占用较多的时间和人力，使得灌水成本较高。而且，在灌水过程中，灌水头水势具有一定的波动，从而不能保证作物一直生长在稳定的、最佳的土壤水分条件下。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提出一种恒负压灌水装置，提高水分的利用率。

本发明的另一目的在于提出一种恒负压灌水方法，提高水分的利用率。

为达到上述目的，本发明提供了一种恒负压灌水装置，该装置包括：灌水头、储水器、负压室以及恒负压调节器，其中，

灌水头，位于恒负压灌水装置底部，设置有细孔，与储水器相连，放置于土壤中生长有作物根系的预定深度以及预定距离的位置；

储水器，位于恒负压灌水装置中部，开设有出液口以及进气口，开设的出液口与灌水头相连通，进气口与恒负压调节器相连通，用于存放灌溉水；

恒负压调节器，设置有预定压强的安全阀，在恒负压调节器内空气气压小于安全阀的预定压强时，触发开启安全阀，从外部吸入空气；在恒负压调节器内空气气压大于或等于安全阀的预定压强时，触发关闭安全阀；所述预定压强大于或等于使作物生长旺盛对应的土壤水势，小于大气压，且小于土壤处于田间持水量时的土壤水势；

负压室，位于恒负压灌水装置中灌溉水液面上部，其内充满从恒负压调节器进来的空气，使得包含该部分空气的气压与储水器至恒负压调节器相连通处的水压之和等于负压调节器中空气的气压。

较佳地，所述出液口位于进气口下方且靠近储水器底部。

较佳地，所述灌水头、储水器、负压室以及恒负压调节器形成密封的容器。

一种恒负压灌水方法，该方法包括：

设置包括灌水头、储水器、负压室以及恒负压调节器的恒负压灌水装置；

设置灌水头位于恒负压灌水装置底部，灌水头上设置有细孔，灌水头与储水器相连；

设置储水器位于恒负压灌水装置中部，开设有出液口以及进气口，开设的出液口与灌水头相连通，进气口与恒负压调节器相连通，用于存放灌溉水；

设置恒负压调节器，设置有预定压强的安全阀，在恒负压调节器内空气气压小于安全阀的预定压强时，触发开启安全阀，从外部吸入空气；在恒负压调节器内空气气压大于或等于安全阀的预定压强时，触发关闭安全阀；所述预定压强大于或等于使作物生长旺盛对应的土壤水势，小于大气压，且小于土壤处于田间持水量时的土壤水势；

设置负压室位于恒负压灌水装置中灌溉水液面上部，其内充满从恒负压调节器进来的空气，使得该部分空气的气压与储水器至恒负压调节器相连通处的水压之和等于负压调节器中的气压灌水头；

将设置的恒负压灌水装置放置于土壤中生长有作物根系的预定深度以及预定距离的位置。

较佳地，所述出液口位于进气口下方且靠近储水器底部。

由上述的技术方案可见，本发明提供的一种恒负压灌水装置及恒负压灌水方法，恒负压灌水装置包括：灌水头、储水器、负压室以及恒负压调节器，其中，灌水头，位于恒负压灌水装置底部，设置有细孔，与储水器相连，放置于土壤中生长有作物根系的预定深度以及预定距离的位置；储水器，位于恒负压灌水装置中部，开设有出液口以及进气口，开设的出液口与灌水头相连通，进气口与恒负压调节器底部相连通，用于存放灌溉水；恒负压调节器，顶部设置有预定压强的安全阀，在恒负压调节器内空气气压小于安全阀的预定压强时，触发开启安全阀，从外部吸入空气；在恒负压调节器内空气气压大于或等于安全阀的预定压强时，触发关闭安全阀；所述预定压强大于或等于使作物生长旺盛对应的土壤水势，小于大气压，且小于土壤处于田间持水量时的土壤水势；负压室，位于恒负压灌水装置中灌溉水液面上部，其内充满预设气压和体积的空气，使得包含预留空气的气压与储水器至恒负压调节器相连通处的水压之和等于负压调节器中空气的气压。这样，随着灌溉水体积的减小，灌水头水势可以维持不变，从而使得储水器一直通过灌水头向土壤供水，直至灌溉水消耗完，延长了灌水时间，有效提升了水分的利用率。而且，有效地避免了现有技术中的水势波动，从而使得作物一直生长在稳定的、最佳的土壤水分条件下。

附图说明

图1为现有技术灌水装置的结构示意图。

图2为本发明恒负压灌水装置的结构示意图。

图3为本发明恒负压灌水方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

现有技术中，通过设置负压室，控制灌水头水势，使得灌水头水势高于作物生长旺盛对应的土壤水势而低于田间持水量时的土壤水势，从而可以向土壤供水，但由于灌水头水势与负压室预留的空气气压、体积以及储水器中灌溉水产生的水势相关，并随着灌溉水体积的减小，灌水头水势也逐渐降低。这样，可能使得储水器中还具有一定灌溉水的情况下，灌水头水势与土壤水势相平衡，从而停止向土壤供水，导致水分的利用率不高。

土壤水势是土壤具有的一种自然属性，即在绝大多数自然情况下，土壤养分在土壤中的移动依靠土壤水分作为介质，而土壤水分的移动由土壤水势所驱动，水分总是从势能高的地方流向势能低的地方。水分从土壤中依靠土壤水势的驱动，流向作物根系，因而，水分能否向作物根系流动，作物能不能吸收到水分，完全取决于土壤与作物之间的水势差，即土壤水势的高低，土水势越高，越能驱动土壤水分流向作物根系。

经过多年的实验与研究，发现生长季节大多数旱地农田的土壤水势一般在-0.1Bar～-15.0Bar之间，其中，大多数作物在土壤水势为-0.3Bar～-5.0Bar时生长最为旺盛。如果土壤水势大于-0.1Bar，将使得土壤含水量超过田间持水量，导致水分极容易流动。

基于上述科学原理以及分析，如果能够控制并保持灌水头水势，使其能够大于作物生长时的土壤水势而小于使得土壤含水量超过田间持水量的土壤水势。这样，由于灌水头水势维持在一个恒定的水势，不随储水器中灌溉水的变化而变化，就可以保证在作物生长期的土壤含水量较低的情况下，一直向作物灌水，而在土壤含水量过高的情况下、又不会将水分带走。

因而，本发明提出一种崭新的、高效率的灌水方法-恒负压灌水法，通过维持灌水头恒定的水势，使得储水器中灌溉水体积的减小，不会影响灌水头水势，从而在天气干燥时，维持灌水头水势高于作物生长旺盛对应的土壤水势，直至储水器中灌溉水供完，达到提高水分利用率的目的。

本发明实施例的恒负压灌水法，特别是针对旱地作物、设施农业，充分利用作物的主动性，是一种旱地土壤水分调节技术，能够使作物全生育期均生长在最适宜的水分状态下，可以显著提高作物的产量和品质，并且很大程度上阻断水分裸土蒸发、水分渗漏、水分的淋溶等水肥资源的无效化途径，不但能使得水分利用率得到极大提高，也可以使得水分利用率得到极大提高。我国有旱地面积有0.78亿公顷(占总耕地面积的60％)，此外我国已有5000多万亩的设施农业，使得本发明实施例的恒负压灌水法在我国有着巨大的运用潜力，前景十分广阔。

下面先简要描述负压灌水的机理：依据“水总是从势能高的地方流向势能低的地方”的基本自然规律，以水分作为载体，充分利用土壤本身的势能，通过调节灌溉水的水势，使其在负压状态下，将灌溉水输送到作物根系。

所应说明的是，本发明所述的负压，是相对于大气压而言，即低于大气压的气压。

图2为本发明恒负压灌水装置的结构示意图。参见图2，该恒负压灌水装置包括：灌水头201、储水器202、负压室203以及恒负压调节器204，其中，

灌水头201，位于恒负压灌水装置底部，设置有细孔，与储水器202相连，放置于土壤206中生长有作物根系207的预定深度以及预定距离的位置；

本发明中，作物根系位置可以由灌水人员根据作物205的种类以及作物的生长情况进行估测得到，预定深度以及预定距离可以根据实际需要，依据经验确定。例如，预定深度可以是土壤地面至作物根系中间位置的深度，而预定距离可以在不影响作物根系生长的情况下，距离作物根系适当的距离即可，以保证水分养分输送的路径较短。

储水器202，用于存放灌溉水208，位于恒负压灌水装置中部，开设有出液口209以及进气口210，开设的出液口209与灌水头201相连通，进气口210与恒负压调节器204底部相连通；

本发明中，出液口209可以位于进气口210下方，也可以位于进气口210上方。较佳地，出液口209位于进气口210下方且靠近储水器202底部，出液口209与进气口210相隔的位置尽可能近。例如，可以设置出液口209与进气口210的上下距离为预先设置的最小距离。

恒负压调节器204，顶部设置有预定压强的安全阀211，在恒负压调节器204内空气气压小于安全阀的预定压强时，触发开启安全阀211，从外部吸入空气；在恒负压调节器204内空气气压大于或等于安全阀的预定压强时，触发关闭安全阀211；所述预定压强大于或等于使作物生长旺盛对应的土壤水势，小于大气压，且小于土壤处于田间持水量时的土壤水势；

负压室203，位于恒负压灌水装置中灌溉水208液面上部，其内充满从恒负压调节器204进来的空气，使得包含该部分空气的气压与储水器至恒负压调节器相连通处的水压之和等于负压调节器中空气的气压。

本发明实施例中，储水器202中灌溉水208的液面至进气口210之间的灌溉水水势与负压室203内空气的气压之和等于负压调节器中空气的气压，即安全阀211的预定压强。

本发明中，通过在恒负压灌水装置中设置用于压强调节的恒负压调节器，使之与储水器相连通，并通过在负压室内充入从恒负压调节器进来的空气，使得液面至进气口之间的灌溉水水势与预留空气的气压之和等于安全阀的预定压强，并使得包含预留空气的气压的灌水头的水势高于或等于使作物生长旺盛对应的土壤水势，小于土壤处于田间持水量时的土壤水势，且小于大气压。这样，在灌溉水液面下降时，灌溉水液面至进气口之间的灌溉水水势下降，同时，负压室内容积增大，气压也下降，使得负压室内至进气口之间的水势下降，恒负压调节器内空气进入负压室内，从而使得恒负压调节器内空气气压小于安全阀的预定压强，触发安全阀开启，外部空气通过安全阀被吸入恒负压调节器内，吸入的空气经过进气口进入灌溉水，通过灌溉水上升至负压室内，使负压室内空气气压升高，负压室内至进气口之间的水势上升。当负压室内至进气口之间的水势上升至安全阀的预定压强时，安全阀关闭，从而维持负压室内至进气口之间的水势恒定。由于进气口与灌水头之间的灌溉水高度为一确定值，因而，可以维持灌水头的水势恒定。也就是说，当储水器中的灌溉水通过出液口(灌水头)流出后，储水器中灌溉水的体积减少，液面下降，负压室内的空气体积变大、气压减小，在压差的作用下，恒负压调节器内空气通过进气口进入储水器中的灌溉水、并补充到灌溉水上部的负压室内，使得恒负压调节器内空气气压降低，安全阀自动开启，外界空气通过安全阀进入恒负压调节器内，使得恒负压调节器内空气气压稳定不变。

本发明中，进气口处的水势等于负压室中空气的气压与储水器中灌溉水的水势之和，并等于恒负压调节器内空气气压。因而，只要通过安全阀设定恒负压调节器内的空气气压值，就可以维持进气口的水势不变；又由于出液口和进气口之间的高度差是恒定的，因此，只要储水器中的灌溉水液面高于出液口或进气口中的较高位置，就可以维持出液口的水势恒定，而且是负压的水势。

灌水头、储水器、负压室以及恒负压调节器形成密封的容器。

较佳地，在负压室的顶部还可以设置有用于调节负压室初始负压的负压调节阀。

212，初始负压与储水器中液面至进气口之间的灌溉水水势之和等于安全阀的预定压强。

所应说明的是，本发明的恒负压灌水装置的大小可以根据实际需要设置，例如，考虑作物类型、生长期长短、所需的养分、恒负压灌水装置在土壤中的布放深度等，举例来说，对于果树，设置的恒负压灌水装置的深度尺寸以及长宽尺寸可以大于用于棉花灌水的恒负压灌水装置的相应尺寸，以及，恒负压灌水装置可以全部埋入土壤中，但为了保证水分补充的方便，设置灌水装置顶端高于土壤表面适当距离。

本发明中，灌水头、储水器、负压室以及恒负压调节器既可以为一个整体，也可以是将四个部分通过管道连接在一起，储水器与负压室之间并没有固定的界限，以灌溉水的液面为分隔面，随着灌溉水液面的变化而变化。负压室中的初始负压可以通过抽气而产生，但在灌水的过程，负压室气压随着灌溉水液面的变化而变化，在灌水开始时，负压室容积较小，在灌水过程中，随着灌溉水流向土壤，负压室容积增大，气压减小，从而使得恒负压调节器的安全阀开启，从外部吸入空气，并驱使空气进入负压室，维持出液口的水势为恒定压力。当储水器内灌溉水全部流出后，负压室容积达到最大，而气压仍维持为恒定的压强。当然，实际应用中，在恒负压调节器内空气气压大于安全阀的预定压强较多时，例如，恒负压调节器内空气气压大于大气压强，也可以触发开启安全阀，将恒负压调节器内空气排出。

本发明中，储水器中的灌溉水通过灌水头与土壤中的作物根系联通起来，考虑土壤水势与灌水头水势的关系，如果土壤水势低于灌水头水势，储水器中的灌溉水将在水势差的驱动下，通过灌水头从储水器中流向土壤，从而将水分输送至根际土壤，给作物根系灌水。如前所述，如果土壤水势维持在-0.1Bar～-5.0Bar之间，就能够保证作物生长较为旺盛，也就是说，只要设置恒负压灌水装置中的灌水头水势稍高于-0.1Bar～-5.0Bar，例如，-0.05Bar，则可以驱动灌溉水流向土壤中的根系，保证对作物的灌水。而且，随着灌溉水注入土壤，土壤的水势也逐渐升高，而灌水头水势维持不变，从而可以在土壤的水势小于恒定的灌水头水势的情况下，一直驱动灌溉水流向土壤中的根系，提高了灌溉水的利用率。

如前所述，相对恒负压灌水装置外边的大气压(约1.0Bar)，负压室内的气压为负值，通过控制预留负压室内的空气量，可以维持负压室内的气压在0～-1.0Bar之间，这样，当土壤水分过多，也就是容易产生快速土壤水分移动时，灌水器不但不供水，反而可以将土壤水分吸入到灌水器中来，进一步延长了灌溉时间。

本发明中，灌水头为具有微孔结构的器材，当其微孔充满水时，只要维持灌水头内外气压差不超过预先设置的数值，可以使其具有透水不透气的特性，使得土壤中的空气不能通过灌水头进入储水器，从而可以维持灌水头的水势在田间持水量所对应水势至-1.0Bar之间(在实际运用中，视土壤实际田间持水量而定，绝大多数土壤的田间持水量所对应的土水势在-0.1～-0.3Bar之间)。

本发明实施例中，安全阀的预定压强也可以设置为多个参数，例如，设置为第一压强和第二压强，在恒负压调节器内空气气压小于安全阀的第一压强时，触发开启安全阀，从外部吸入空气；在恒负压调节器内空气气压大于第二压强(大于外部的大气压)时，触发开启安全阀，将空气排出；在恒负压调节器内空气气压不小于安全阀的第一压强且不大于第二压强时，触发关闭安全阀。第一压强和第二压强的设置可以根据实际需要确定。

所应说明的是，本发明恒负压灌水装置中，如果在储水器中存放的灌溉水中添加肥料，将灌溉水变成为肥料溶液，即可用于对作物进行施肥。

图3为本发明恒负压灌水方法的流程示意图。参见图3，该流程包括：

步骤301，设置包括灌水头、储水器、负压室以及恒负压调节器的恒负压灌水装置；

步骤302，设置灌水头位于恒负压灌水装置底部，灌水头上设置有细孔，灌水头与储水器相连；

本步骤中，灌水头也可以平放。

步骤303，设置储水器位于恒负压灌水装置中部，开设有出液口以及进气口，开设的出液口与灌水头相连通，进气口与恒负压调节器底部相连通，用于存放灌溉水；

本步骤中，储水器中的灌溉水，通过开设的出液口流向灌水头，再由灌水头流向土壤。

步骤304，设置恒负压调节器，顶部有预定压强的安全阀，在恒负压调节器内空气气压小于安全阀的预定压强时，触发开启安全阀，从外部吸入空气；在恒负压调节器内空气气压大于或等于安全阀的预定压强时，触发关闭安全阀；

本步骤中，恒负压调节器用于维持灌水头的恒定水势，使得灌水头可以在恒定水势作用下，向土壤供水。恒负压调节器维持灌水头的恒定水势通过设置的预定压强的安全阀实现，安全阀在恒负压调节器内的空气气压小于或大于预定压强时开启，从而吸入或排出空气，维持恒负压调节器内的空气气压恒定。预定压强大于或等于使作物生长旺盛对应的土壤水势，小于大气压，且小于土壤处于田间持水量时的土壤水势。

步骤305，设置负压室位于恒负压灌水装置中灌溉水液面上部，其内充满从恒负压调节器进来的空气，使得包含该部分空气的气压与储水器至恒负压调节器相连通处的水压之和等于负压调节器中的气压灌水头；

本步骤中，预定压强以及出液口至进气口的距离，可以根据作物生长需要进行灌水的土壤水势确定，具体可参见相关技术文献，在此不再赘述。当然，实际应用中，也可以针对每一作物生长需要进行灌水的土壤水势，分别设置相应的预定压强、出液口至进气口的距离以及出液口至灌水头的垂直距离，使之适应不同的作物灌水。

较佳地，使作物生长旺盛对应的土壤水势为-0.3Bar～-5.0Bar，土壤处于田间持水量时的土壤水势大于-0.1Bar。

步骤306，将设置的恒负压灌水装置放置于土壤中生长有作物根系的预定深度以及预定距离的位置。

由上述可见，本发明的恒负压灌水装置以及恒负压灌水方法，通过设置包括灌水头、储水器、负压室以及负压调节器的恒负压灌水装置，通过负压调节器调节灌水头的水势，使灌水头水势在灌水过程中维持在恒定的预定压强，预定压强大于或等于使作物生长旺盛对应的土壤水势，小于土壤处于田间持水量时的土壤水势，且小于大气压。这样，随着灌溉水体积的减小，灌水头水势可以维持不变，从而使得储水器一直通过灌水头向土壤供水，直至灌溉水消耗完，延长了灌水时间，有效提升了水分的利用率；进一步地，只有在储水器中不具有灌溉水的情况下，才需要重新在储水器中灌注灌溉水，有效减少了灌水所需次数，降低了灌注灌溉水所需的时间，节约了人力成本，降低了灌水成本。而且，有效地避免了现有技术中的水势波动，从而使得作物一直生长在稳定的、最佳的土壤水分条件下。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种恒负压灌水装置，其特征在于，该恒负压灌水装置包括：灌水头、储水器、负压室以及恒负压调节器，其中，

灌水头，位于恒负压灌水装置底部，设置有细孔，与储水器相连，放置于土壤中生长有作物根系的预定深度以及预定距离的位置；

储水器，位于恒负压灌水装置中部，开设有出液口以及进气口，开设的出液口与灌水头相连通，进气口与恒负压调节器相连通，用于存放灌溉水，所述进气口处的水势等于负压室中空气的气压与储水器中灌溉水的水势之和，并等于恒负压调节器内空气气压；

恒负压调节器，设置有预定压强的安全阀，当恒负压调节器内空气气压小于安全阀的预定压强时，触发开启安全阀，从外部吸入空气；在恒负压调节器内空气气压大于或等于安全阀的预定压强时，触发关闭安全阀；所述预定压强大于或等于使作物生长旺盛对应的土壤水势，小于大气压，且小于土壤处于田间持水量时的土壤水势；

负压室，位于恒负压灌水装置中灌溉水液面上部，其内充满从恒负压调节器进来的空气，使得包含该部分空气的气压与储水器至恒负压调节器相连通处的水压之和等于负压调节器中空气的气压。

2.如权利要求1所述的恒负压灌水装置，其特征在于，所述出液口位于进气口下方且靠近储水器底部。

3.如权利要求2所述的恒负压灌水装置，其特征在于，所述灌水头、储水器、负压室以及恒负压调节器形成密封的容器。

4.一种恒负压灌水方法，其特征在于，该方法包括：

设置包括灌水头、储水器、负压室以及恒负压调节器的恒负压灌水装置；

设置灌水头位于恒负压灌水装置底部，灌水头上设置有细孔，灌水头与储水器相连；

设置储水器位于恒负压灌水装置中部，开设有出液口以及进气口，开设的出液口与灌水头相连通，进气口与恒负压调节器相连通，用于存放灌溉水，所述进气口处的水势等于负压室中空气的气压与储水器中灌溉水的水势之和，并等于恒负压调节器内空气气压；

设置恒负压调节器，设置有预定压强的安全阀，在恒负压调节器内空气气压小于安全阀的预定压强时，触发开启安全阀，从外部吸入空气；在恒负压调节器内空气气压大于或等于安全阀的预定压强时，触发关闭安全阀；所述预定压强大于或等于使作物生长旺盛对应的土壤水势，小于大气压，且小于土壤处于田间持水量时的土壤水势；

设置负压室位于恒负压灌水装置中灌溉水液面上部，其内充满从恒负压调节器进来的空气，使得该部分空气的气压与储水器至恒负压调节器相连通处的水压之和等于负压调节器中的气压灌水头；

将设置的恒负压灌水装置放置于土壤中生长有作物根系的预定深度以及预定距离的位置。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述出液口位于进气口下方且靠近储水器底部。