CN103766061B - 一种高效免耕灌溉和播种装置及灌溉、播种方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高效免耕灌溉和播种装置及灌溉、播种方法，该装置包括插针机构和用于插、拔该插针机构的插拔机构，所述插针机构包括壳体和储液腔，壳体底部设置有针刺部，壳壁上设置有通孔，所述储液腔通过输液管道连接有注液器。该方法是该装置进行灌溉或播种。使用本发明装置进行灌溉、施肥，过程中不破坏地表结构。可用于对种粒较小的植物进行播种，如草种、花种。播种过程中不破坏地表结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种灌溉和播种装置和一种灌溉和播种方法。
背景技术
将土地看成是一个“控制体”，植物生长从该控制体中吸收走的东西，人们通过施肥、灌溉方式向该控制体补充植物生长想要的营养元素、水分等植物生长必须的物质，以维持该控制体的生态平衡、物质间的良性循环。
传统的翻耕，尤其是中国人口压力下，土地高强度利用，不间断的翻耕，以及不科学的大水漫灌。
高强度灌溉对土地生态平衡带来不良后果：
1、严重的破坏了土地与大气之间的“地气界面”，破坏了土地与大气之间传递关系，加大了地面水气蒸发强度。
2、由于地表的破坏，加大的水气蒸发，随着水气蒸发地下盐碱成分“盐随水去，水去盐留”。人为不科学耕作造成大量的农耕地、高原草场普遍出现盐碱化问题，尤其是高原地区、北方高照度地区，此类情况尤为突出。
3、不间断的翻耕将土地耕作层中的微生物翻到表面，太阳紫外线对微生物有明显的杀伤，破坏土地微生物环境。
将中国耕地评定为15个等别，1等耕地质量最好，15等耕地质最差。根据国土资源部历时10年完成的《中国耕地质量等级调查与评定》结果，全国耕地质量平均等别为9.8等，其中低于平均质量等别的10-15等地占全国耕地质量等级调查与评定总面积的57%以上，高于平均质量等别的1-9等地仅占43%，其中生产能力大于15t/hm2的耕地仅占6.09%。将全国耕地按照1-4等、5-8等、9--12等、13-15等划分为优等地、高等地、中等地和低等地，优等地、高等地、中等地、低等地面积分别占全国耕地评定总面积的2.67%、29.98%、50.64%、16.71%，即优等和高等地合计不足耕地总面积的1/3，而中等和低等地合计占到耕地总面积的2/3以上。而西部地区情况更为严重，西部地区优等地、高等地、中等地、低等地分别占其耕地总面积的0.06%、14.92%、54.25%和30.76%，以中等地和低等地为主，优等地极少，高等地也很少。
由于土地的普遍退化，中国农耕过程中化肥使用量达到了374kg/hm2，个别地区达到了500kg/hm2，超过国际粮农组织认定的土地化肥使用安全上限225kg/hm2，接近一倍。同时，我国的化肥流失率堵在60%以上，化肥的流失，造成了大量环境污染和能源流失。
我国是一个严重缺水的国家，人均占有水资源2300m3，仅为全世界的1/4，预测到2030年我国人均水资源量将降到1760m3，国际上一般认为人均水资源量少于1700m3为用水紧张的国家，因此，我国未来水资源的形势非常严峻。水资源紧缺、水污染问题突出、农业用水浪费严重已不仅严重的影响到我国的农业的发展及中国国民经济的发展，而且还会动摇世界的粮食安全。中国农业用量水占全国总用水的70%，灌溉用水量占农业用水量的90%以上，其中，由于灌溉不合理造成了农业灌水的有效利用率仅为40%；灌溉不合理造成的第二个问题就是造成我国化肥利用率低，并造成严重的面源污染。土地盐碱化是灌溉不合理的又一个危害。因此，发展合理的灌溉技术是势在必行，对我国农业的可持续发展具有重要的现实意义。
大量的化肥超施、农药乱用、落后的灌溉方式造成巨量化肥流失，同时落后的灌溉方式使我们农耕过程成为我国最大的环境污染来源、我国最大的耗水产业、最大的秏能产业。
合理的灌溉技术就是要求土壤水分在耕作层中保持良性水分平衡以达到维持良好的理化性质的同时提高农业用水的利用率、减少环境污染。
发明内容
鉴于此，本发明目的在于提供一种灌溉设备，同时也是灌溉和播种设备，该设备可合理灌溉、施肥、播种；灌溉、施肥或播种时不翻耕，避免对地表的破坏，保护地表环境。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是，提供一种高效免耕灌溉、播种装置，包括插针机构和用于插、拔该插针机构的插拔机构，所述插针机构包括壳体和储液腔，壳体底部设置有针刺部，壳壁上设置有通孔，所述储液腔通过输液管道连接有注液器。
进一步地，所述壳体由外壳体和内壳体构成，该外壳体与内壳体转动配合，外壳体上设置有多个外孔，内壳体上设置有多个内孔，至多仅一个内孔与一个外孔同时连通。
优选地，所述内孔为三个，自上而下分别为第一内孔、第二内孔和第三内孔，三内孔的孔径自上而下逐渐增大，且任意两孔均不在同一竖直线上；所述外孔同为三个，自上而下分别为第一外孔、第二外孔和第三外孔，第一外孔与第一内孔位于同一高度，第二外孔与第二内孔位于同一高度，第三外孔与第三内孔位于同一高度。
进一步地，所述插拔机构由插针双向气缸和控制双向气缸活塞运动的控气设备构成，双向气缸活塞杆与插针机构通过插针固定单元固定连接；所述控气设备由空压机、分气缸和压力管线构成，所述分气缸包括多个分气头，每个分气头连接一个插针双向气缸，插针双向气缸的气路开关通过双向适配器控制。
优选地，所述分气头的数量为2-160个。
优选地，所述插针机构、插拔机构和注液器均安装于行走机构上，该行走机构上安装有动力装置，该动力装置与空压机传动连接。
优选地，所述注液器为反复注液器，该反复注液器包括注液器缸体和注液活塞，注液器缸体上下两端分别安装有进液单向阀和出液单向阀；进液单向阀通过管道连接配液罐，出液单向阀通过管道连接多个插针机构。
优选地，所述注液活塞的活塞杆连接供液双向气缸的活塞杆，供液双向气缸与压力管线连接，供液双向气缸的气路开关通过双向适配器控制。
本发明还提供了一种高效免耕灌溉、播种方法，该方法是利用权利要求1至8任一装置进行灌溉或播种。
与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点：
1、使用本发明装置进行灌溉、施肥，过程中不破坏地表结构。
2、可用于对种粒较小的植物进行播种，如草种、花种。播种过程中不破坏地表结构。
3、本发明利用插针机构，直接将化肥、水分以及植物需要的其他营养元素直接送到花、草等植物的耕作层，即地表以下3-30cm，最大限度的降低灌溉、施肥过程中地表径流流失；有效地提高化肥、灌溉用水以及植物营养物质利用率。
4、该装置可大量运用于高原广大草原补种、灌溉，大大提高草原生态修复质量与速度。
5、通过在插针机构内外壳体上设定不同高度、不同孔径的孔，可调整液体流量通道的深度和流量大小，增大了设备的适用范围。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例的结构示意图。
图中1动力设备，2空压机，3分气缸，4压力管线，51插针双向气缸、52供液双向气缸，6双向适配器，7配液罐，8注液器，81进液单向阀，82出液单向阀，9插针固定单元，10插针机构，101外壳，101a第一外孔，101b第二外孔，101c第三外孔，102内壳，102a第一内孔，102b第二内孔，102c第三内孔，104针刺部。
具体实施方式
下面结合附图与一个具体实施例进行说明。
参见图1。本实施例所描述的一种高效免耕灌溉、播种装置，包括一行走机构，该行走机构可以是农用拖拉机，在该行走机构上安装机架，在该机架上安装空压机2、分气缸3、压力管线4、配液罐7等设备。该行走机构上安装有动力装置1，该动力装置1与空压机2传动连接。所述动力装置是指将其他能源转换为机械能的装置，如柴油机、汽油机、电动机等。动力装置1为空压机2提供动力，驱动空压机2产生高压气体，该高压气体通过分气缸3分配到多个分气头，分气头的数量可控制在2-160个之间。分气头通过压力管线4与插针双向气缸51、供液双向气缸52连接，为其提供高压气体，该高压气体则作为动力源为插针机构和注液器8提供动力。插针双向气缸51、供液双向气缸52的气路开关通过双向适配器6控制。
配液罐7用于装灌溉用水，在水中可按照农业生产需要溶解需要的化肥、微量元素、植物生长调节剂等植物生长需要的营养元素。或者在水中混合细小的植物种子，如草种、花种，这类种子粒径小，可悬浮在水中，如此，则可利用水作为载体，将种子播种到土壤中。
灌溉、施肥、播种的关键机构之一是插针机构10，该插针机构10包括壳体和储液腔，壳体底部设置有针刺部104，壳壁上设置有通孔，所述储液腔通过输液管道连接有注液器8。作为优选的实施方案，壳体由外壳体101和内壳体102构成，该外壳体101与内壳体102转动配合，外壳体上设置有多个外孔，内壳体上设置有多个内孔，至多仅一个内孔与一个外孔同时连通。本实施例提供了一种更加具体的实施方式，即，内孔为三个，自上而下分别为第一内孔102a、第二内孔102b和第三内孔102c，三内孔的孔径自上而下逐渐增大，且任意两孔均不在同一竖直线上，三个内孔可以分布在同一条斜线上。所述外孔同为三个，自上而下分别为第一外孔101a、第二外孔101b和第三外孔101c，三个外孔可以分布在同一直线上。第一外孔101a与第一内孔102a位于同一高度，第二外孔101b与第二内孔102b位于同一高度，第三外孔101c与第三内孔102c位于同一高度。转动外壳体101，使内外壳体上的孔封闭或位于相同高度的内孔和外孔完全重叠或部分重叠，内孔和外孔重叠构成液体流量通道，通过转动外壳体101可调控流量通道的高度和大小。
插针机构插入土壤以及从土壤中拔出是依靠插拔机构来实现的，插拔机构实际使用是一种使插针机构上下反复运动的机构。本实施例提供了一种具体的实施方案，插拔机构由插针双向气缸51和控制双向气缸活塞运动的控气设备构成，双向气缸活塞杆与插针机构10通过插针固定单元9固定连接。所述控气设备由空压机2、分气缸3和压力管线4构成，所述分气缸包括多个分气头，每个分气头连接一个插针双向气缸51，插针双向气缸51的气路开关通过双向适配器6控制。
注液器8向储液腔注入高压液体，在高压作用下，液体从上述流量通道进入土壤。注液器8上设置有进液单向阀和出液单向阀，单向阀的作用在于防止液体倒流，这样有利于产生高压液体。作为优选的实施方式，本实施例提供了一种反复注液器，该反复注液器包括注液器缸体和注液活塞，注液器缸体上下两端分别安装有防止液体倒流的进液单向阀81和出液单向阀82。进液单向阀81通过管道连接配液罐7，出液单向阀82通过管道连接多个插针机构10。注液活塞将注液缸体分为上下两个腔体，在注液活塞向下运动过程中，下腔体内液压增大，液体从出液单向阀82流出，进入储液腔，液体在压力作用下进入土壤，上腔体液压减小，液体从进液单向阀81流入。
在本实施例中，注液活塞的活塞杆的往复运动是通过供液双向气缸52实现的，注液活塞的活塞杆连接供液双向气缸52的活塞杆，供液双向气缸52与压力管线4连接，供液双向气缸52的气路开关通过双向适配器6控制。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种高效免耕灌溉和播种装置，其特征在于，包括插针机构（10）和用于插、拔该插针机构的插拔机构，所述插针机构（10）包括壳体和储液腔，壳体底部设置有针刺部（104），壳壁上设置有通孔，所述储液腔通过输液管道连接有注液器（8）；所述壳体由外壳体（101）和内壳体（102）构成，该外壳体（101）与内壳体（102）转动配合，外壳体上设置有多个外孔，内壳体上设置有多个内孔，至多仅一个内孔与一个外孔同时连通。
2.根据权利要求1所述的高效免耕灌溉和播种装置，其特征在于，所述内孔为三个，自上而下分别为第一内孔（102a）、第二内孔（102b）和第三内孔（102c），三内孔的孔径自上而下逐渐增大，且任意两孔均不在同一竖直线上；所述外孔同为三个，自上而下分别为第一外孔（101a）、第二外孔（101b）和第三外孔（101c），第一外孔（101a）与第一内孔（102a）位于同一高度，第二外孔（101b）与第二内孔（102b）位于同一高度，第三外孔（101c）与第三内孔（102c）位于同一高度。
3.根据权利要求1所述的高效免耕灌溉和播种装置，其特征在于，所述插拔机构由插针双向气缸（51）和控制双向气缸活塞运动的控气设备构成，双向气缸活塞杆与插针机构（10）通过插针固定单元（9）固定连接；所述控气设备由空压机（2）、分气缸（3）和压力管线（4）构成，所述分气缸包括多个分气头，每个分气头连接一个插针双向气缸（51），插针双向气缸（51）的气路开关通过双向适配器（6）控制。
4.根据权利要求3所述的高效免耕灌溉和播种装置，其特征在于，所述分气头的数量为2-160个。
5.根据权利要求1所述的高效免耕灌溉和播种装置，其特征在于，所述插针机构（10）、插拔机构和注液器（8）均安装于行走机构上，该行走机构上安装有动力装置（1），该动力装置（1）与空压机（2）传动连接。
6.根据权利要求1所述的高效免耕灌溉和播种装置，其特征在于，所述注液器（8）为反复注液器，该反复注液器包括注液器缸体和注液活塞，注液器缸体上下两端分别安装有进液单向阀（81）和出液单向阀（82）；进液单向阀（81）通过管道连接配液罐（7），出液单向阀（82）通过管道连接多个插针机构（10）。
7.根据权利要求6所述的高效免耕灌溉和播种装置，其特征在于，所述注液活塞的活塞杆连接供液双向气缸（52）的活塞杆，供液双向气缸（52）与压力管线（4）连接，供液双向气缸（52）的气路开关通过双向适配器（6）控制。
8.一种高效免耕灌溉、播种方法，其特征在于，利用权利要求1至7任一装置进行灌溉或播种。
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2014
- 2014-01-16 CN CN201410020355.7A patent/CN103766061B/zh not_active Expired - Fee Related
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