CN104838987B - 一种根域式可控节肥器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种可调节式植物根域肥水灌溉技术装置，尤其适用于像柚子，菠萝蜜等根系发达，行株距大，单株需肥量高的果树生产，在葡萄、香蕉、莲雾、芒果、荔枝等需肥量高的经济作物种植中，也可以通过等比例扩大施肥灌，在施肥灌底部连接滴灌皮管的形式来实现大批量植物的肥水灌溉操作。在实际生产中，其主要是通过湿度探头监测作物根际圈的湿度，在作物水肥缺乏的条件下，通过控制肥水储藏罐将待施的肥液通过根域接触区直接输送至作物根系表面，其极大的减少了肥液从土壤到植物根系之间的扩散和渗透过程，保证了作物对肥液的高效吸收利用。该植物根域式可控节肥器降低了可溶性肥料从土壤环境到植物根系迁移和扩散过程中所造成的损失和浪费，使肥料利用效率显著提高。此根域式可控节肥器可应用领域广，操作方便，能够使水溶性肥料利用效率提高20％以上，节水30％以上，具有很强的应用和市场推广前景。

Description

一种根域式可控节肥器

技术领域

本专利属于种植业领域，特别涉及一种利用可控式肥水施用装置的使用来提高肥料、水分利用效率的技术。

背景技术

肥料是重要的农业生产资料，是作物生产的物质基础，对粮食增产的贡献率在40％-50％左右，目前我国化肥年用量约为6000万吨，占世界总量的30％以上。而施入土壤中的肥料仅有28％～41％被作物吸收利用，而其他绝大部分被残留在土壤中或转移至大气和水体中，造成温室气体排放、水体富营养化等一系列环境问题，肥料利用率低不仅造成大量损失和资源浪费，而且严重污染环境、导致土壤酸化、降低耕地质量等。据估算，全球每年有将近1.5亿吨的无机氮肥施入到地球表面，除植物吸收外，有5千万吨进入河流和地下水，1.7千万吨以N₂O形式进入大气中，4.8千万吨以NO_X和NH₃形式通过大气从陆地转移至海洋中，此外还有大约9百万吨将残留在陆地生物圈几十年甚至上百年。在我国，随着化肥用量不断增加的状况在带来资源紧张的同时，也导致了土壤中养分的大量积累，增加了营养元素向大气、水体等环境排放的风险。

在我国高投入集约化农业生产中，普遍施肥过量、养分损失严重、环境污染加剧等问题更加严重。化肥的过量施用，极易造成养分如硝酸盐和亚硝酸盐在农作物体内过量积累，这些含氮化合物在一定条件下可转化为亚硝胺等致癌物，对人体和动物产生危害；同时，过量施用化肥(尤其是磷肥)会严重增加土壤中Cd，Pb和As等重金属的含量，给农产品质量带来了巨大的安全隐患。

随着设施农业的发展和农业技术的进步，传统的施肥技术和方式已经受到了极大的挑战，开展科学施肥原理与技术是实现资源高效利用、改善生态环境、实现农田可持续利用以及保障粮食安全的国家重大需求，是协调经济、社会和环境效益的现实需要。面对当前粮食安全和资源环境的双重压力，同时实现作物高产、资源高效和环境保护已成为我国现代农业发展的必由之路，然而，由于缺乏多学科、多行业综合集成创新研究，如何减少肥料的施用，同时提高肥料的利用率已经成为了限制我国农业生产的重要瓶颈。在当前的环境中，学者们对提高肥效的研究主要集中在作物的生长需求与科学的施肥方法上，而通过根际圈对植物进行对口施肥的技术研究与应用尚处于起步阶段。

发明内容

本发明是一种可调节式植物根域肥水灌溉技术装置，尤其适用于像柚子，菠萝蜜这样一些行株距大，单株需肥量高的果树生产，在葡萄、香蕉、莲雾、芒果、荔枝等需肥量高的经济作物种植中，也可以通过等比例扩大施肥灌，在施肥灌底部连接滴灌皮管的形式来实现大批量植物的肥水灌溉操作。在实际生产中，其主要是通过显示屏来实时监测植物根圈部位的湿度和温度，确定最佳的水肥施用时间，通过控制肥水储藏罐将待施的肥液经根域接触区直接输送至作物根系表面，避免了肥料从土壤到植物根系之间的扩散和渗透过程，保证了作物对肥料的高效吸收和利用。该植物根域式可控节肥器降低了可溶性肥料从土壤环境到植物根系迁移和扩散过程中所造成的损失和浪费，使肥料利用效率显著提高，同时也降低土壤污染的风险。此根域式可控节肥器可应用领域广，操作方便，与普通的穴施化肥相比，能够使水溶性肥料利用效率提高20％以上，节水30％以上，具有很强的应用和市场推广前景。

本发明的优点：

1.通过探头对根际温度和湿度进行实时监测，能够根据作物水肥需求情况，动态掌握水肥施用的最佳时间。

2.直接对作物根域进行水肥管理，可以最大幅度的减少肥料损失，提高水溶性肥料的有效利用率，节肥20％以上，水分利用率达90％以上。

3.改变了施肥时突然降雨等特殊天气造成的肥料浪费。其可以通过调节根域施肥器上的控制阀关闭容器底，及时停止施肥，减少雨天或极端天气时施肥所造成的肥效损失和浪费。

4.在防治根域害虫时，该节肥器也可以作为打药器使用，特别是针对一些需灌根杀虫处理的根结类病虫害防治效果良好。

5.该根域式节肥器可以通过打开活动底盖对海绵网层进行拆卸和清洗，能够很好的解决在使用过程中产生的渗液嘴阻塞等问题。

附图说明

附图为本发明的原理结构示意图，下面结合附图对本发明做进一步说明。

具体实施方式：

(1)根域式可控节肥器可以在作物移栽或生长旺季时置入土壤中，湿度探头应放置于植物主根系位置，具体操作方法为在作物根圈附近向下挖深20-30厘米，将节肥器置入所挖的坑内，置入深度以整个活塞式容器底埋入土壤，节肥器置入深度以活塞式容器底与土壤-空气接触面平行为宜。

(2)湿度监测功能

该节肥节水器的湿度和温度监测主要通过外置的监测探头来实现的，节肥器底部连接有湿度监测探头，通过在植物主根周围置入探头，能够实现对根际土壤温度和温度的动态观测，在植物水肥缺乏的条件下，打开根域式节肥节水器的联动控制杆，对植物进行肥水施用。

(3)肥水储藏罐

根域式可控节肥节水器的储藏主体为塑料、玻璃或金属材质制成的2升以上的肥液储备罐，储备罐为上宽下窄型，底部最窄处开口大于10厘米，储备罐底部往上10厘米，安装有可调节式活塞阀，其通过拉杆设计控制底部肥液的施用与关闭，储备罐底部留有约5厘米的储水层，储水层往下为2-3厘米的海绵层，海绵层往下即为植物根系与肥水调节器的接触区。

(4)进样口

肥水储藏罐的进样口为掀背式设计，材质与储藏罐材质相同，进样口掀背盖直径为10厘米，密封性好，其可以完全打开，方便肥水倒入和调节容器内外的气压，达到控制肥水自然下渗的目的。

(5)底部活塞联动控制杆

在储藏罐的右侧设计有控制底部活塞式容器底开关的联动阀，通过联动阀可以控制活塞式容器底的开口大小，从而达到精准控制肥液流速和流量的效果。

(6)可拆卸式海绵网

肥水储藏罐底部为一层渗液性强的海绵网，主要起到肥液自然渗透、防止土壤和植物根系周围的其它物质阻塞容器和平衡容器内外与植物根际圈气压差的效果。海绵网为储藏罐的附属结构，其可以通过打开容器底盖从进样口取出，进行清洗，达到多次重复利用。

Claims (5)

1.一种根域式可控节肥器，通过根际接触区实现肥料与植物根系的养分交换，减少了液态肥料在土壤中扩散所造成的损失与浪费，其主要包括：容器主体(1)、进液口(2)、活塞式容器底(3)、联动控制杆(4)、可拆卸式海绵网(5)、根圈接触区(6)、湿度探测器(7)、探头连接线(8)和湿度显示器(9)；所述的联动控制杆(4)起到控制活塞式容器底部打开与关闭的效果，通过调节其闭合程度，实现随时对肥液流量大小的精准控制与调节；通过等比例扩大所述根域式可控节肥器，在所述根圈接触区(6)的底部连接滴管皮管的形式来实现大批量植物的肥水灌溉；所述容器主体(1)为上宽下窄型；所述的可拆卸式海绵网(5)具有很强的渗水和透气性，能够完成肥液的自然渗透与平衡节肥器与植物根际圈的气压差。

2.如权利要求书1所述的根域式可控节肥器，其特征是所述的容器主体(1)由塑料、金属或玻璃材料制成。

3.如权利要求书1所述的根域式可控节肥器，其特征是所述的进液口(2)为翻盖式设计，大小与底部活塞大小相同。

4.如权利要求书1所述的根域式可控节肥器，其特征是所述的活塞式容器底(3)材质为硅胶圈，具有很好的伸展性和密封性。

5.如权利要求书1所述的根域式可控节肥器，其特征是所述的湿度探测器(7)，探头连接线(8)，湿度显示器(9)为一套整体，湿度探测器(7)为有保护壁的湿度探测器，通过探头连接线(8)与湿度显示器(9)相连，实时探测根际区湿度和温度值后，传输至湿度显示器(9)。