CN105557461B - 一种稻田土壤中的水分控制设施及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种稻田土壤中的水分控制设施，所述设施包括若干个呈阵列排布的水稻种植主池，在主池的一侧设置有用于蓄水的副池，在主池与副池之间的底部设有管孔，在主池的底部及主池与副池之间设有穿过管孔的输水管，输水管位于副池内的一端为开口端，输水管位于主池内的一端为封闭端，输水管在位于主池内一段的两侧壁上分别设有若干个呈错位交替均布的通孔，在输水管位于主池内一段的外壁上包覆有无纺布层；在副池的外壁上设有透明的水位显示管，水位显示管的两端与副池内壁的上下通过连管连接，在位显示管上设有刻度。该设施可达到精确灌溉的效果等问题，灌溉水从池底渗透到地面的土壤上，使水分被土壤有效吸收，能够达到节水增产的效果。

Description

一种稻田土壤中的水分控制设施及其控制方法

技术领域

本发明涉及稻田灌溉节水术领域，具体涉及一种稻田土壤中的水分控制设施及其控制方法。

背景技术

水稻是需水农作物，缺水的水稻生长将会受到影响，但稻田水量也并不是越多越好，一方面浪费水资源，另一方面影响水稻的生长，在不同的生育期保持合理的水层对发挥水稻产量的潜力非常重要。在以往的农事操作中出现的很多灌溉方法，如间歇灌溉、好气灌溉等都是根据水稻生育期所需的水量来进行灌溉。这些灌溉方法一方面提高了农田灌溉水的利用效率，另一方面对应对高温少雨的气候环境起到了稻田节水、科学灌水的作用；但这些灌溉方式都是地面灌溉，一方面由于降雨时空分布不均，这些灌溉方式的实行受天气影响大，另一方面由于稻田内很难做到完全平整，田间灌水很难均匀一致，对灌溉方法的应用也起到一定的阻碍作用。

在中国国内农业的用水量占全国总用水量的70％，达到4000亿m³以上，且目前中国的农田水分利用率和水分利用效率都比较低，其中农田灌溉水的利用率平均仅为40％～45％，农田灌溉水的利用效率仅有1.0kg/m³左右，远远低于发达国家70％～80％和2.0kg/m³以上的水平。而水稻是中国主要的粮食作物，种植分布广泛，常年播种面积约2867km²，稻谷年产量约1.8亿t，分别占中国粮食作物播种面积的29％和粮食总产的40％，而水稻生产过程中水消耗量巨大，占农业用水的70％，即使在水资源相对丰富的中国南方水稻主产区，水资源对水稻生产的限制作用也很明显。目前全世界的灌溉面积大部分为地面灌溉，为了使传统的地面灌溉同样提高灌溉水的利用率，节约灌溉用水，国际上最近主要是将连续灌改为间歇灌，加速水在灌水沟中的流速，减少水流在灌水沟中的渗漏损失。国外在地面灌方面的另一个节水先进技术就是激光平整土地，使整个地块的高差控制在2～3cm之内。过激光平整、脉冲灌水、尾水回收利用等技术提高田间入渗均匀度实现节水。日本水稻节水灌溉技术强调前期以露为主、中后期浅水灌溉结合的原正灌溉法和地膜覆盖旱作等。印度在水稻节水方面多采用水稻间歇灌溉技术。但中国山地复杂多样，地面平整技术能难大面积应用。间歇灌溉在很大成面上起到了节水作用，但与国外的节水灌溉相比，灌溉水利用率还是低下。所以，采用池(田)底埋管，池子(田)头上蓄水连通等池底灌溉方法，让灌溉水从池底渗透到地面土壤，被土壤有效吸收，大幅减少灌溉水的流失和蒸腾，不仅能精确控制稻田所需水层，还能提高灌溉水利用效率，达到节水增产效果。

目前在中国各地根据不同的自然条件，在试验研究的基础上，提出了以下几种水稻灌溉新技术及方法，并在较大面积上推广获得成功。(1)浅湿干灌溉。分蘖前期、拔节孕穗期、抽穗开花期浅湿交替，每次灌水30～50mm，至田面无水层时再灌水；分蘖后期晒田；乳熟期浅、湿、干、晒交替，灌水后水层深为10～20mm，至土壤含水率降到田间持水率的80％左右再灌水；黄期停水，自然落干。(2)间歇灌溉。返青期保持20～60mm水层，分蘖后期晒田，黄熟落干，其余时间采取浅水层、露田(无水层)相间的灌溉方式。(3)半旱式灌溉(控制灌溉)。在返青后或在分蘖前期以后，水分管理采用无水层灌溉，以根层土壤含水量作为控制指标，确定灌水时间和灌水定额。(4)好气灌溉。根据水稻分蘖期和穗分化到开花期这二个水稻根系的形成的主要时期，实施“三水三湿一干”水分管理模式。即是“寸水插秧，寸水施肥除草治虫，寸水孕穗开花，湿润水分蘖，湿润水幼穗分化，湿润水灌浆结实，够苗排水干田控蘖”水分管理方法。(5)“三旱”节水栽培。采用旱育秧、旱整地和大田旱管理，秧后三天灌一次水，连灌两次，到返青后保持土壤湿润，此期间若间隔7～10天不降雨即灌水，每次亩灌水30m³，抽穗后灌2～3次，大田共6-8次，大旱之年灌10次。(6)水稻旱种。在旱地状况下直播、苗期旱长、中后期利用雨水和适当灌溉以满足稻株需水要求的一种种稻方法。(7)水稻覆盖栽培。以移栽水稻为主，覆盖的材料有秸秆和地膜二种，种植的方法根据覆盖的材料的不同而不同，用地膜覆盖的，在覆盖后打孔移栽。用秸秆覆盖的，可在移栽前或移栽后。(8)水稻旱育秧。采用旱作苗床培育秧苗,它具有省水、省工、省种、省秧田、节本、增产、增收等优点。

合理的灌溉方式，不仅减少了灌水次数和灌溉水量，也减少了棵间蒸发和田间渗漏生态及植株蒸腾耗水量。但由于稻田的平整度及土壤质地及受天气的影响等问题，需水水层精确控制有一定的难度，导致灌溉水利用率及作物水分生产率与国外相比依然存在一定差距。

在中国目前水稻生产上的灌溉方式间歇灌溉、湿润灌溉、好气灌溉、半干旱栽培等，这些灌溉措施对节约水稻生产用水起了很大的作用，但所有的灌溉方式都是通过沟渠，进入大田，采用地面漫灌，灌溉水分利用率低,且需要有充足的水源和沟渠的配套才能进行。且灌溉水多，蒸发渗漏多，浪费水资源，灌溉水分利用率很低；灌溉水少，土壤水分均匀度不一致，如遇沟渠工程老化，一遇上干旱，无灌溉水源造成水稻缺水，植株变小，结实率降低、千粒重下降、生物量和产量减少，导致水稻减产甚至绝收。因此，需要新灌溉方法解决地面漫灌水分利用率很低的问题。因此，在水稻生长季节需要新的灌溉方法来控制水层，解决土壤含水均匀性的问题已成为本领域技术人员有待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种针对水稻池栽水分实现科学灌水，达到精确灌溉的效果等问题，采用在稻田池底埋管，在池头上蓄水连通等池底灌溉方法，让灌溉水从池底渗透到地面的土壤上，使水分被土壤有效吸收，大幅减少灌溉水的流失和蒸腾，不仅能精确控制稻田所需水层，还能提高灌溉水利用效率，达到节水增产效果的稻田土壤中的水分控制设施及其控制方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种稻田土壤中的水分控制设施，所述设施包括若干个呈阵列排布的水稻种植主池，在所述主池的一侧设置有用于蓄水的副池，在所述主池与副池之间的底部设有管孔，在所述主池的底部及主池与副池之间设有穿过所述管孔的输水管，所述输水管位于副池内的一端为开口端，所述输水管位于主池内的一端为封闭端，所述输水管在位于主池内一段的两侧壁上分别设有若干个呈错位交替均布的通孔，在所述输水管位于主池内一段的外壁上包覆有无纺布层；在所述副池的外壁上设有透明的水位显示管，所述水位显示管的两端与副池内壁的上下通过连管连接，在所水位显示管上设有刻度。

其中优选的技术方案是，所述主池呈长条状，所述副池位于长条状主池的宽度方向的一端或两端，所述副池也为长条状，长条状副池的长度与主池的宽度相同，所述主池与副池的高度相同。

优选的技术方案还有，所述主池的长度为6m～10m，所述主池的宽度与副池的长度为1m～1.5m，所述副池的宽度为0.5m～1m，所述主池与副池的高度为1m～1.2m。

优选的技术方案还有，在所述副池上设有进水管，在所述进水管上设有阀门，所述若干个副池上的进水管通过管网相互连接。

优选的技术方案还有，在所述包覆有无纺布层的输水管周围设有砂石。

优选的技术方案还有，在所述主池内稻田土壤的密度由上至下依次增加，所述稻田土壤的密度在40cm以下土壤的容重为1.46g/cm³，依次向上每隔10cm土壤的容重分别为1.38g/cm³、1.31g/cm³、1.20g/cm³、1.15g/cm³。

优选的技术方案还有，所述无纺布层通过扎带捆扎在输水管上，所述扎带的捆扎间隔为0.8m～1.2m之间。

优选的技术方案还有，所述的输水管为PVC管，所述通孔之间的间隔为18cm～22cm之间，所述通孔的孔径为0.01cm。

优选的技术方案还有，在所述副池的管孔与输水管外壁之间设有密封圈。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案还有：

一种用上述稻田土壤中的水分控制设施来控制稻田土壤中水分的方法，所述方法包括如下实工步骤：

第一步，用砖石和/或混凝土建造若干个呈阵列排布的主池和副池，其中主池呈长条状，副池位于主池的一端或两端；

第二步，在主池的底部铺设输水管，输水管的一端为开口，且开口端穿过主池与副池之间隔壁上的管孔，输水管的另一端为封闭端，所述输水管在位于主池内段的两侧壁上分别设有若干个呈错位交替均布的通孔；

第三步，在所述输水管位于主池内段上包覆上无纺布层，且用扎带将无纺布层捆扎输水管上；

第四步，在副池的外壁上设置透明的水位管，将所述水位显示管的两端与副池内壁的上下通过连管连接，在所水位显示管上设有刻度；

第五步，在所述副池上设置进水管，在所述进水管上设有阀门，将所述若干个副池上的进水管通过管网相互连接；

第六步，在主池内输水管的周围填充砂石层，然后再向主池内填充稻田土壤，在所述主池内稻田土壤的密度由上至下依次增加，其中所述稻田土壤的密度在40cm以下土壤的容重为1.46g/cm³，依次向上每隔10cm土壤的容重分别为1.38g/cm³、1.31g/cm³、1.20g/cm³、1.15g/cm³；

第七步，依据水稻的不同生长期分别通过控制进水管及阀门向副池内注水，注入副池内的水再通过输水管、输水管上的通孔经无纺布层渗入到稻田的土壤内。

本发明的优点和有益效果在于：本发明主要是针对水稻池栽水分试验需保持一致的合理水层，达到精确灌溉的效果，采用池底埋管，池子头上蓄水连通等池底灌溉方法，让灌溉水从池底渗透到地面土壤，被土壤有效均匀吸收，大幅减少灌溉水的流失和蒸腾，提高灌溉水利用效率，达到节水增产效果。主池和副池以及底部及外部的管孔。确保水分由副池精确灌入，准确达到并能记录水稻不同生长期所需的水分，使灌溉水充分被土壤吸收，解决稻田漫灌灌溉水利用率低、精确水位控制问题。由于采用了PVC连通管，PVC管上的通孔的排列以及无纺布的包被，以实现水分向上均匀入渗。以解决田面高度不一致，地面灌水水分不均匀的问题。副池外壁的水位显示管，与副池相连通，能精确记录水位高度。

另外，利用水稻池栽，采用池底埋管灌溉方法，解决地面不平整，漫灌灌溉水损失多，灌溉水少又不能均匀灌溉等问题，让灌溉水分从地面向上渗透到地面按，大幅减少灌溉水的流失，提高灌溉水利用效率，促进水稻生长水分的精确灌溉，达到既节水又增产的效果。

附图说明

图1是本发明稻田土壤中的水分控制设施的整体结构俯视示意图；

图2是本发明稻田土壤中的水分控制设施中主池与副池的剖视结构示意图。

图中：1、主池；2、副池；3、管孔；4、输水管；5、通孔；6、无纺布层；7、水位显示管；8、连管；9、进水管；10、阀门；11、砂石；12、扎带；13、密封圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如附图1、2所示：本发明是一种稻田土壤中的水分控制设施，所述设施包括若干个呈阵列排布的水稻种植主池1，在所述主池1的一侧设置有用于蓄水的副池2，在所述主池1与副池2之间的底部设有管孔3，在所述主池1的底部及主池1与副池2之间设有穿过所述管孔3的输水管4，所述输水管4位于副池2内的一端为开口端，所述输水管4位于主池1内的一端为封闭端，所述输水管4在位于主池1内一段的两侧壁上分别设有若干个呈错位交替均布的通孔5，在所述输水管4位于主池1内一段的外壁上包覆有无纺布层6；在所述副池2的外壁上设有透明的水位显示管7，所述水位显示管7的两端与副池2内壁的上下通过连管8连接，在所水位显示管7上设有刻度。

本发明优选的实施方案是，所述主池1呈长条状，所述副池2位于长条状主池1的宽度方向的一端或两端，所述副池2也为长条状，长条状副池2的长度与主池1的宽度相同，所述主池1与副池1的高度相同。

本发明优选的实施方案还有，所述主池1的长度为6m～10m，其最佳的长度为8m，所述主1的宽度与副池2的长度为1m～1.5m，其最佳值为1.2m，所述副池的宽度为0.5m～1m，其最佳值为0.7m，所述主池与副池的高度为1m～1.2m，其最佳值为1.2m。

本发明优选的实施方案还有，在所述副池2上设有进水管9，在所述进水管9上设有阀门10，所述若干个副池2上的进水管9通过管网相互连接。

本发明优选的实施方案还有，在所述包覆有无纺布层6的输水管4周围设有砂石11，砂石11可用于防止稻田土壤堵塞输水管4上的通孔5。

本发明优选的实施方案还有，在所述主池1内稻田土壤的密度由上至下依次增加，所述稻田土壤的密度在40cm以下土壤的容重为1.46g/cm³，依次向上每隔10cm土壤的容重分别为1.38g/cm³、1.31g/cm³、1.20g/cm³、1.15g/cm³。

本发明优选的实施方案还有，所述无纺布层6通过扎带12捆扎在输水管4上，所述扎带12的捆扎间隔为0.8m～1.2m之间，其最佳值为1.2m。

本发明优选的实施方案还有，所述的输水管4为PVC管，所述通孔5之间的间隔为18cm～22cm之间，其最佳值为20cm，所述通孔的孔径为0.01cm。

本发明优选的实施方案还有，在所述副池2的管孔3与输水管4外壁之间设有密封圈13。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案还有：

一种用上述稻田土壤中的水分控制设施来控制稻田土壤中水分的方法，所述方法包括如下实工步骤：

第一步，用砖石和/或混凝土建造若干个呈阵列排布的主池1和副池2，其中主池1呈长条状，副池2位于主池1的一端或两端；

第二步，在主池1的底部铺设输水管4，输水管4的一端为开口，且开口端穿过主池1与副池2之间隔壁上的管孔3，输水管4的另一端为封闭端，所述输水管4在位于主池1内段的两侧壁上分别设有若干个呈错位交替均布的通孔5；

第三步，在所述输水管4位于主池1内段上包覆上无纺布层6，且用扎带13将无纺布层6捆扎输水管4上；

第四步，在副池2的外壁上设置透明的水位管7，将所述水位显示管7的两端与副池2内壁的上下通过连管8连接，在所水位显示管7上设有刻度；

第五步，在所述副池2上设置进水管9，在所述进水管9上设有阀门10，将所述若干个副池2上的进水管9通过管网相互连接；

第六步，在主池1内输水管的周围填充砂石11，然后再向主池1内填充稻田土壤，在所述主池内稻田土壤的密度由上至下依次增加，其中所述稻田土壤的密度在40cm以下土壤的容重为1.46g/cm³，依次向上每隔10cm土壤的容重分别为1.38g/cm³、1.31g/cm³、1.20g/cm³、1.15g/cm³；

第七步，依据水稻的不同生长期分别通过控制进水管9及阀门10向副池2内注水，注入副池2内的水再通过输水管4、输水管4上的通孔5经无纺布层6渗入到稻田的土壤内。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，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 (10)

1.一种稻田土壤中的水分控制设施，其特征在于，所述设施包括若干个呈阵列排布的水稻种植主池，在所述主池的一侧设置有用于蓄水的副池，在所述主池与副池之间的底部设有管孔，在所述主池的底部及主池与副池之间设有穿过所述管孔的输水管，所述输水管位于副池内的一端为开口端，所述输水管位于主池内的一端为封闭端，所述输水管在位于主池内一段的两侧壁上分别设有若干个呈错位交替均布的通孔，在所述输水管位于主池内一段的外壁上包覆有无纺布层；在所述副池的外壁上设有透明的水位显示管，所述水位显示管的两端与副池内壁的上下通过连管连接，在所述的水位显示管上设有刻度。

2.如权利要求1所述的稻田土壤中的水分控制设施，其特征在于，所述主池呈长条状，所述副池位于长条状主池的宽度方向的一端或两端，所述副池也为长条状，长条状副池的长度与主池的宽度相同，所述主池与副池的高度相同。

3.如权利要求2所述的稻田土壤中的水分控制设施，其特征在于，所述主池的长度为6m～10m，所述主池的宽度与副池的长度为1m～1.5m，所述副池的宽度为0.5m～1m，所述主池与副池的高度为1m～1.2m。

4.如权利要求2所述的稻田土壤中的水分控制设施，其特征在于，在所述副池上设有进水管，在所述进水管上设有阀门，若干个副池上的进水管通过管网相互连接。

5.如权利要求2所述的稻田土壤中的水分控制设施，其特征在于，在所述包覆有无纺布层的输水管周围设有砂石。

6.如权利要求2所述的稻田土壤中的水分控制设施，其特征在于，在所述主池内稻田土壤的密度由上至下依次增加，所述稻田土壤的密度在40cm以下土壤的容重为1.46g/cm³，依次向上每隔10cm土壤的容重分别为1.38g/cm³、1.31g/cm³、1.20g/cm³、1.15g/cm³。

7.如权利要求1所述的稻田土壤中的水分控制设施，其特征在于，所述无纺布层通过扎带捆扎在输水管上，所述扎带的捆扎间隔为0.8m～1.2m之间。

8.如权利要求1所述的稻田土壤中的水分控制设施，其特征在于，所述的输水管为PVC管，所述通孔之间的间隔为18cm～22cm之间，所述通孔的孔径为0.01cm。

9.如权利要求1所述的稻田土壤中的水分控制设施，其特征在于，在所述副池的管孔与输水管外壁之间设有密封圈。

10.一种用权利要求1所述稻田土壤中的水分控制设施来控制稻田土壤中水分的方法，其特征在于，所述方法包括如下实工步骤：

第一步，用砖石和/或混凝土建造若干个呈阵列排布的主池和副池，其中主池呈长条状，副池位于主池的一端或两端；

第二步，在主池的底部铺设输水管，输水管的一端为开口，且开口端穿过主池与副池之间隔壁上的管孔，输水管的另一端为封闭端，所述输水管在位于主池内段的两侧壁上分别设有若干个呈错位交替均布的通孔；

第三步，在所述输水管位于主池内段上包覆上无纺布层，且用扎带将无纺布层捆扎输水管上；

第四步，在副池的外壁上设置透明的水位显示管，将所述水位显示管的两端与副池内壁的上下通过连管连接，在所述水位显示管上设有刻度；

第五步，在所述副池上设置进水管，在所述进水管上设有阀门，将若干个副池上的进水管通过管网相互连接；

第六步，在主池内输水管的周围填充砂石层，然后再向主池内填充稻田土壤，在所述主池内稻田土壤的密度由上至下依次增加，其中所述稻田土壤的密度在40cm以下土壤的容重为1.46g/cm³，依次向上每隔10cm土壤的容重分别为1.38g/cm³、1.31g/cm³、1.20g/cm³、1.15g/cm³；

第七步，依据水稻的不同生长期分别通过控制进水管及阀门向副池内注水，注入副池内的水再通过输水管、输水管上的通孔经无纺布层渗入到稻田的土壤内。