CN106613754A - 一种干旱环境下的绿洲块根类农作物磁水滴灌方法 - Google Patents

一种干旱环境下的绿洲块根类农作物磁水滴灌方法 Download PDF

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CN106613754A CN201611227703.3A CN201611227703A CN106613754A CN 106613754 A CN106613754 A CN 106613754A CN 201611227703 A CN201611227703 A CN 201611227703A CN 106613754 A CN106613754 A CN 106613754A
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乔木
周生斌
王洪波
闫曼曼
田长彦
李夏
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    • Y02A40/10Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/22Improving land use; Improving water use or availability; Controlling erosion

Abstract

本发明是一种干旱环境下的绿洲块根类农作物磁水滴灌丰产优质技术;针对干旱区水资源供应紧张的绿洲环境,在水量定控的前提下,该技术配置的磁化器与滴灌系统无缝结合,构建成相对封闭的灌溉组合体系—既灌前洗盐+磁化水+滴灌组构体系。其原理是灌溉水通过磁化后,断键形成由单分子或个体小分子团组成的磁化水体。因此增强了水体在灌溉过程中对土壤的渗透性,以及对土壤矿物质和养分溶解性,及其甜菜、马铃薯对水分与养分的吸收;因此促进了甜菜、马铃薯作物的产量和品质提升,提高了当地农民的经济收益。该技术方法简单、环保,便于操作设置,在新疆干旱区绿洲环境内试验效果极佳。

Description

一种干旱环境下的绿洲块根类农作物磁水滴灌方法
技术领域
[0001] 本发明涉及农业节水灌溉技术领域,具体来说是一种干旱环境下的绿洲块根类农 作物磁水滴灌方法。
背景技术
[0002] 农业磁化水灌溉技术是一项科技含量较高的促进农作物生长和增产的灌溉技术, 原理是灌溉水通过磁化后,断开"分子团"氢键,使它变成单个而有活力小分子团。这种变小 的分子团在细胞代谢过程中具更强的渗透性,使其水表面张力减少,溶解性增强,在灌溉中 推进了矿物质溶解和植物根系吸收以及植物的生长(图1)。利用这一原理,上世纪中期以来 国内外科技人员便开展了磁化水技术在农业灌溉上的试验与应用研究,特别是在干旱地区 已做了大量的工作,诸如在小麦、大麦、玉米、棉花、谷物以及具有经济效益的盐生植物,己 取得一定的成效,其产量、质量都有一定的提高。其技术归纳起来主要包括:农作物滴灌、农 作物磁化水灌溉、农作物磁化水+滴灌等;但针对干旱水源供给紧张的绿洲环境,以及水资 源的高效利用和农作物增产与品质提升,原有单一的滴灌或磁水灌溉存在诸多优势态势与 不足。最主要表现为:①单一的农作物磁水灌溉易于作物对养分和水分的吸收;但该技术所 处的环境是开放系统,受微地形、土壤质地和物质成分、地下水、土壤盐分的干扰,磁水控制 的范围相对较小分布和强度不均一,造成了作物对养分和水分吸收程度也相对不均一;整 体会影响到农作物的生长。②单一的农作物滴灌技术,特别适合于干旱区农业灌溉,节水效 果很好,水资源利用率高,但缺点是不能更有效促进水分对土壤养分和矿物质的溶解以及 农作物对养分、水分的吸收,会影响了农作物的产量和质量进一步提升。
[0003] 因此本发明针对以上的问题与不足,基于前人的研究与试验基础,利用上述的磁 水灌溉的技术核心,在新疆干旱绿洲环境内,开展一种绿洲块根农作物磁化水滴灌丰产技 术试验;试验以马铃薯、甜菜为对象,本试验选择在耕作前进行排盐、洗盐,将盐排到耕作层 以下,安装磁化器,这样磁化水在播种期可有效地发挥作用。磁化水灌溉一直持续到收割前 的一至两周,这样可以在糖分的后期积累中发挥重要作用。通过磁化器与滴灌系统无缝结 合与封闭的最佳组合设计以及不同时段灌溉试验,以该类作物出苗至果实成熟的最有效生 长期为试验阶段,优化选择出适了宜于干旱绿洲环境的块根作物磁化水滴灌组合技术方 法一磁化水+滴灌组构技术方法。本发明针对干旱环境下盐渍化耕地和非盐渍化耕地设计 了两种试验,找出适合不同耕地类型所需的最佳磁场强度。试验表明,该灌溉技术方法,它 不仅使其磁化水通过滴灌直接的接触到马铃薯根部附近,而且还有效的促进了马铃薯对水 分与养分的吸收程度,进一步提升了农作物的丰产与品质的空间。
[0004] 通过中文科期刊技数据库、中国学术期刊数据库、中国专利数据库、等国内和国际 数据库,共查出有关磁化水灌溉的文献和专利数十篇,仅仅涉及到新疆的南部灌区农作物 磁化水+滴灌技术试验文献,其他也仅发生在部分农作物中,诸如棉花、番茄及枣树等;但并 无马铃薯、甜菜试验记录,也均未涉及到在滴灌条件下的马铃薯、甜菜生长期磁化水灌溉时 空设置技术和内容,原来的磁化水灌溉技术对马铃薯、甜菜农作物的产量与品质提升所需 的有效磁化强度区间、组构,影响范围、节水量能力还没未见报道,特别是针对马铃薯、甜菜 磁化水+滴灌的丰产优质技术也未见报道。
发明内容
[0005] 本发明的目的是是提供一种在干旱区绿洲水源供给紧张状态下的马铃薯、甜菜增 产、增质的灌溉技术方法,即:磁化水滴灌组合技术方法,是为促进块根类农作物种植的丰 产和品质提升以及高效节水服务的。它对于提高当地与新疆灌区农业灌溉技术水平,以及 农业新技术的应用有直接的促进作用,并为干旱区及新疆的农业可持续发展提供科学依 据。
[0006] 为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种干旱环境下的绿洲块根类农作 物磁水滴灌方法,步骤包括:
[0007] (1)将种植田划分为8~25亩面积大小相等的地块;
[0008] (2)种植后,按划分的地块在地块内铺设多条平行的毛管,毛管中间每条平行毛管 中间通过支管连接,支管与主管连通,然后在每根支管与主管连接处安装磁化器(如图2所 示);
[0009] (3)磁化强度控制在1200~3600,从生长至果实成熟灌溉8~10次。
[0010] 进一步的,步骤⑵中,所述磁化器外圈直径为105mm,内圈直径为85mm。
[0011] 进一步的,所述块根类农作物为马铃薯或甜菜。
[0012] ①.本发明是一种干旱环境下的绿洲块根类农作物(马铃薯、甜菜)磁水滴灌丰产 优质技术;其原理是灌溉水通过磁化后,断键形成由单分子或个体小分子团组成的磁化水 体。增强了水体在灌溉过程中对土壤的渗透性,以及对土壤矿物质和养分溶解性;更利于块 根类农作物(马铃薯、甜菜)对水分与养分的吸收;其技术方法简单、环保,便于操作设置,在 新疆干旱区绿洲环境内试验效果极佳,是农民朋友增产、增质的最佳技术选择。
[0013] ②.本发明是以增加块根类农作物(马铃薯、甜菜)的产量和品质为目标的,要求该 技术配置的磁化器与滴灌系统无缝结合,构建成相对封闭的灌溉组合体系一既磁化水+滴 灌组构体系,以促进马铃薯、甜菜产量和品质的提升。
[0014] ③.本发明是针对干旱区水资源供应紧张的绿洲环境下设计的一种块根类农作物 (马铃薯、甜菜)灌溉技术方法,试验选择在耕作前进行洗盐,将盐排到耕作层以下,再进行 耕作。在耕作前将磁化器安装,这样磁化水在播种期可有效地发挥作用。磁化水灌溉一直持 续到收割前的一至两周,促进糖分的后期积累。
[0015] ④.本发明适合各类耕作土壤类型。一般在盐渍化耕地均以二次磁化1600-2400最 佳;非盐渍化耕地以一次磁化2000的最佳。
附图说明
[0016] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可 以根据这些附图获得其他的附图。
[0017] 图1农田磁化水灌溉作用示意图;
[0018] 图2磁化水滴灌系统布局示意图;
[0019] 图3马铃薯磁水滴灌试验与磁化器布置图;
[0020] 图4磁化与未磁化水滴灌的马铃薯生长状态对比;
[0021] 图5处理1的磁化与未磁化水滴灌的马铃薯生长状态对比柱状图;
[0022] 图6处理2的磁化与未磁化水滴灌的马铃薯生长状态对比柱状图;
[0023] 图7马铃薯磁化与未磁化滴灌养分测定对比框图;
[0024] 图8甜菜磁水滴灌试验与磁化器布置图;
[0025] 图9不同时期的甜菜叶片趋势图;
[0026] 图10不同时期的甜菜叶丛高度趋势图;
[0027] 图11不同时期的甜菜叶长趋势图;
[0028] 图12不同时期的甜菜叶宽趋势图。
具体实施方式
[0029] 下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述, 显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都 属于本发明保护的范围。
[0030] 实例 1
[0031] 试验地点位于新疆玛纳斯县兰洲湾镇王家村,为典型的干旱区绿洲灌区,土壤由 潮土、黄土状灌漠土、和黄土状灌溉棕漠土组成,经长期耕作和改良,土壤肥沃而平整。
[0032] 试验选择了该村75亩农田为样田,将其细分为1、2、3个狭长的小条田,种植马铃薯 作物。
[0033] 每个小条田都设计有磁化的田块和无磁化田块(如图3所示);按上述的发明步骤, 有磁化田块通过主管与支管结合部处将磁化强度2000的磁化器与滴灌系统无缝链接,形成 灌前洗盐+磁化水+滴灌组构技术体系;而无磁化田块则仅将滴灌布置于此,形成单独滴灌+ 水量定控灌溉体系;整个试验设置成了 2处理和3个重复。
[0034] 据此将水量控制在统一的标准340m3,进行磁化水滴灌和滴灌2个处理与3个重复 对比试验,包括马铃薯出苗至果实成熟等整个生长期灌溉不同阶段的养分、形态、产量以及 前期生物量的测定与对比分析;
[0035] A.不同灌溉处理方式的马铃薯生长状况分析比较
[0036] 按5月15-23日幼苗期-孕蕾期,试验对磁化水和无磁化水灌溉的马铃薯生长状况 进行了调查:
[0037] 首先试验在1、2号条田的磁化区和无磁化区随机分次各选定2个样方(即6 X 6m的 方框),每样方又取10个样点。进行样品的根茎和株高调查与测定记录;然后分析比较该阶 段磁化和无磁化滴灌马铃薯生长状况之差异。
[0038] 通过调查数据的对比分析(见表1、表2,图4、图5、图6)发现,1、2号条田两次处理的 磁化区和无磁化区马铃薯植物生长状况差异较为明显,磁水灌溉马铃薯要比无磁水灌溉马 铃薯株长分别高出22和23.6cm,根部直径多出0.245和0.28cm,冠幅平均大了 1/4;因此磁化 水滴灌马铃薯植物要比普通水滴灌的马铃薯植物苗壮,根茎粗,株长高,生物量大。
[0039] 表1处理1的磁化与未磁化水滴灌的马铃薯生长状态对比表
[0040]
Figure CN106613754AD00061
[0044] B.不同灌溉处理方式的养分测定与分析比较
[0045] 首先将1、2、3号小条田,每个都按磁化处理和非磁化对照以及介于两者之间的弱 磁化区随机取2数~4个样方,每样方以6X6m的方框随机连续采3-5个样品;最终按条田、按 区域平均进行室内(试验室)养分测定(表3、图7)。
[0046] 表3马铃薯磁化与未磁化滴灌养分测定对比表
[0047]
Figure CN106613754AD00071
10048]~通过分析测定表明:1、2、3号条田经磁化滴灌的马铃薯糖分含量平均明显高于非 磁化滴灌的马铃薯7.44mg/g;可溶性蛋白稍高于非磁化滴灌的马铃薯0.31mg/g,淀粉高于 非磁化滴灌的马铃薯31.49mg/g;显然经磁化滴灌的马铃薯养分明显的高于普通滴灌的马 铃薯。磁化水促进了马铃薯对水和养分的吸收。
[0049] C.不同灌溉处理方式的马铃薯形态测定与分析比较
[0050] 在1号条田磁化区和无磁化区随机选定2个样方(即6X6m的方框),共计3个条田12 个样方点;进行样品的选择调查与测定记录,每方取样马铃薯10株测量单株果实个数以及 长度和宽度(直径)数值;C.计算出它们的平均值,并分析比较磁化区和无磁化区马铃薯形 状与个体之差异。
[0051] 从调查的1号条田单株结薯数和薯型来看(表4),有磁化滴灌马铃薯的单株结薯数 平均为5.9个,无磁化区的单株结薯数平均为3.8个;有磁化化的单株结薯数比无磁化的单 株结薯数平均多〇. 2个,且有磁化化单株和个体比无磁化的化单株和个体要较大,形态也较 好,表面光泽好。
[0052] 表4 1号条田马铃薯形状态测定表
[0053]
Figure CN106613754AD00072
[0054] D.不同灌溉处理方式的产量分析比较
[0055] 采取随机取样方法,将测产的1号条田的磁化区和无磁化区随机取样方数个,按种 植方式选取6 X 6m的方框测定单位面积的株数,确定其每亩保存株数;然后再按不同处理区 不同处理方式随机定位取样,每区连续挖10株称重,计算出各区平均单株产量,据此用各区 平均单株产量乘以各区每亩保存株数,即为该块地的亩产量。公式为:
[0056]
Figure CN106613754AD00073
[0057] 从调查马铃薯田的单株结薯数和亩保存株数来看,有经磁化水滴灌的马铃薯单株 结薯数平均为4.0个,亩保存株数3490株;无磁化水滴灌的马铃薯单株结薯数平均为3.8个, 亩保存株数3495株;按上述公式:ES= (A1+A2+AN)/NXV套入计算,得出磁化区马铃薯亩产 量为3394.01kg/亩,无磁化区马铃薯亩产量为2621.25kg/亩。有磁化器的单株结薯数比无 磁化的单株结薯数多0.20个,且有磁化器平均每株的重量比无磁化器的平均每株的重量多 0.2225kg (见表5)。
[0058] 表5 2号条田测产结果表
[0059]
Figure CN106613754AD00081
[0060] E:不同灌溉处理方式的水资源有效利用率分析
[0061] 通过上述的几组试验分析发现,在相同灌溉水量(320方/亩)严格控制及管理下, 有磁化水灌溉的土豆田比无磁化水灌溉的土豆田,平均每亩增产727.76公斤,并明显提高 了水资源的有效率,按公式套入:(AV: 土豆磁化水滴灌比土豆普通水滴灌每亩所节约的用 水量;V1:统一额度每亩灌溉量;S1 :磁化水灌溉的土豆田每亩产量;S2:无磁化水灌溉的土豆 田每亩产量)。
[0062] XAV = V1-Si/S2XVi
[0063] 由此可推算出平均节水72~73方,增效29 %。
[0064] 实例2
[0065] 试验地点位于奎屯市开干齐乡开干齐村,选择了开干齐村北向的第2条田600亩甜 菜田为试验区,进行了甜菜磁化水滴灌技术的布局试验(如图8所示)。该试验区特点是条田 走向近南北,地表平坦,土壤为灌耕灰漠土,肥力比较贫瘠,盐渍化相对较为严重,以轻中度 硫酸和氯化物混合盐为主。
[0066] 试验设计1个1次磁化强度处理1600,3个2次磁化处理组合1600-1200、1600-2400、 1600-3200及对照(CK,无磁化),每个处理3次重复。按上述的发明步骤,有磁化田块通过主 管与支管结合部处将磁化器与滴灌系统无缝链接,形成磁化水+滴灌灌溉技术体系;而无磁 化田块则仅将滴灌布置于此,形成单独滴灌灌溉体系;整个试验设置成了 5个处理和3个重 复。
[0067] 据此将水量控制在统一的标准550.5m3,进行磁化水滴灌5个处理与3个重复对比 试验,包括甜菜出苗至块根成熟等整个生长期灌溉不同阶段的养分、形态、产量以及前期生 物量的测定与对比分析;
[0068] A.不同灌溉处理方式的甜菜生长状况分析比较
[0069] 6月12日、7月13日、8月19日对磁化水和无磁化水灌溉的甜菜生长状况进行了调 查:
[0070] 首先试验在每个磁化处理分次各选定3个样点,每样点选定6株,对样品的叶片、叶 丛高度、叶长和叶宽进行调查与测定记录;然后分析比较该阶段各磁化处理强度和CK滴灌 甜菜生长状况的差异。
[0071] 表6不同时期的甜菜生长状况对比表
[0072]
Figure CN106613754AD00091
[0073] 通过调查数据的对比分析(见表6、图9、图10、图11、图12)发现,经处理的磁化区和 无磁化区甜菜植株生长状况存在差异。8月19日测得的数据显示,磁化组的叶片数均高于对 照组;叶丛高度在前期差异不明显,在到七月中旬以后,磁化处理的叶丛高度均高于对照。 在叶长的调查中已1600-3200最佳,在叶宽的调查中已1600-1200最佳。所以,磁化水灌溉可 以促进甜菜的生长,不同处理对甜菜的生长状况都有一定影响。
[0074] B.不同灌溉处理方式的产量分析比较
[0075] 采取随机取样方法,每个处理随机取3个样点(3个重复分别为3个样点)。每个样点 取0.01亩(6.67m 2),在样点之中选取有代表性的双行,实数收获株数,计算亩收获株数。在 每个样点内连续抓取10株甜菜,按照原料甜菜的削切标准,计算平均单株重。依据测产方 法,通过定点取样测试,按公式:产量(吨/亩)=亩株数X单株重(kg);产糖量(吨/亩)=产 量(吨/亩)X含糖率(%)。
[0076] 据表2结果分析得出,磁化处理的产量和产糖量均大于无磁化处理。产量排序为: 1600-2400>1600-1200>1600-3200>1600>CK,其中,磁化(1600-2400)处理甜菜产量最高,为 7.14吨/亩,较CK提高36.94 % ;磁化(1600-1200)处理产量第二,为6.80吨/亩,较CK提高 30.41 % ;磁化(1600-3200)处理产量第三,为6.56吨/亩;磁化(1600)处理产量第四,为6.53 吨/亩,较CK提高25.14%。
[0077] 表2开干齐乡甜菜磁化水滴灌技术产量与品质调查分析表
[0078]
Figure CN106613754AD00101
[0079] 总结:磁化处理甜菜产量均大于CK,以二次磁化处理组合1600-2400的产量最佳, 可达7.14吨/亩,较CK提高36.94%,说明磁化水滴灌在灌溉中加强了甜菜植物根系吸收和 植物生长,增强了溶解盐分向下运移的作用,有效的改善土壤盐渍化状况,促进了甜菜的产 量和品质的提高;因此,磁化水滴灌技术对农业发展意义重大,具有极大的推广价值。
[0080] C.不同灌溉处理方式的品质分析比较
[0081] 据表4结果分析得出:磁化处理的产糖量均大于无磁化处理,其中,以磁化(1600-2400)处理的产糖量最佳。产糖量表现为1600-2400>1600-1200>1600-3200>1600>CK。其中, 磁化处理 1600-2400、1600-1200、1600-3200、1600的产糖量较CK分别提高40.06 %、 32.85%、31.45%、24.95%。在滴灌过程中,磁化水能够提高作物的品质,从而为农民带来 经济效益。
[0082] 表4开干齐乡甜菜磁化水滴灌技术品质调查分析表
[0083]
Figure CN106613754AD00102
[0084] D.不同灌溉处理方式的水资源有效利用率分析
[0085] 通过上述的几组试验分析发现,在相同灌溉水量(550.5方/亩)严格控制及管理 下,有磁化比对照组灌溉的甜菜,平均每亩增产1.55吨,并明显提高了水资源的有效率,按 公式套入:(AV:甜菜磁化水滴灌比甜菜普通水滴灌每亩所节约的用水量:统一额度每 亩灌溉量;Si:磁化水灌溉的甜菜每亩产量;S 2:无磁化水灌溉的甜菜每亩产量)。
[0086] ESV = Vi-Si/S2XVi
[0087] 由此可推算出平均节水163~164方,增效29.8%。
[0088] 总之,在相同的种植、水肥配置和管理措施之下,经上述马铃薯、甜菜种植的育苗 至果实成熟等整个时期的试验和监测实例表明:
[0089] ①.干旱环境下的绿洲块根类农作物(马铃薯、甜菜)磁化水+滴灌技术比常规水块 根类农作物(马铃薯、甜菜)滴灌技术的土壤在灌溉中更易于矿物质和养分溶解;
[0090] ②.干旱环境下的绿洲块根类农作物(马铃薯、甜菜)磁化水+滴灌技术比常规水块 根类农作物(马铃薯、甜菜)滴灌技术的更利于对水分与养分的吸收,更具高效节水功能;
[0091] ③.干旱环境下的绿洲块根类农作物(马铃薯、甜菜)磁化水+滴灌技术比常规水块 根类农作物(马铃薯、甜菜)滴灌技术明显的提高了块根类农作物(马铃薯、甜菜)生长前期 的生物量,中后期的产量、品质以及整个生长期对水的有效利用率;其中甜菜的水利用率提 高了 29.8 %,产量提升了 29.7 %,糖分提高了 31.5 % ;马铃薯的水利用率提高了 29 %,产量 提升了29.5%,品质的糖分、蛋白和淀粉也分别提升了5~10%不等。
[0092] ④.干旱环境下的绿洲块根类农作物磁水灌溉,盐渍化耕地和非盐渍化耕地所需 的最佳磁化强度有所差别。盐渍化耕地种植的甜菜,在产量及品质上均以二次磁化1600-2400最佳;非盐渍化耕地种植的马铃薯以一次磁化2000的最佳。
[0093] 综上所述磁化水+滴灌技术方法简单、环保,便于操作设置,在新疆干旱、水资源供 应紧张的绿洲环境内试验效果极佳,可以大幅度提高块根类农作物的品质及产量,达到增 质、增收,是为农民增质、增收服务的一种最佳技术选择。
[0094] 本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术 语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该 理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意 义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0095] 最后所应说明的是:以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案,尽管参 照上述实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应该理解:依然可以对本 发明进行修改或者等同替换,而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换,其均 应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1. 一种干旱环境下的绿洲块根类农作物磁水滴灌方法,其特征在于,步骤包括: (1) 将种植田划分为8~25亩面积大小相等的地块; (2) 种植后,按划分的地块在地块内铺设多条平行的毛管,毛管中间每条平行毛管中间 通过支管连接,支管与主管连通,然后在每根支管与主管连接处安装磁化器; ⑶磁化强度控制在1200~3600,从生长至果实成熟灌溉8~10次。
2. 根据权利要求1所述一种干旱环境下的绿洲块根类农作物磁水滴灌方法,其特征在 于,步骤⑵中,所述磁化器外圈直径为105mm,内圈直径为85mm。
3. 根据权利要求1所述一种干旱环境下的绿洲块根类农作物磁水滴灌方法,其特征在 于,所述块根类农作物为马铃薯或甜菜。
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