CN106718209A - 智能化人造水循环耕地 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种属于农业科技技术领域的自动化人造水循环耕地，所要解决的技术问题是：优化耕地土壤，对农作物精确供水，保持已有的灌溉水不会渗透入地下，回收灌溉水做到灌溉水循环利用、将现代的电脑程控技术在自动化人造水循环耕地上利用，其特征在于：供水是从耕作土壤的下方向上供水到持水土层，通过土壤的毛细管作用把水分提升到农作物的根部，自动化人造水循环耕地能在被列为难利用土地的地方建设出环保高效的耕地。

Description

智能化人造水循环耕地

技术领域

本发明属于农业科技技术领域，具体涉及智能化人造水循环耕地。

背景技术

我国耕地面积只占土地面积的13.5%，东南地区降雨量大日照量小耕地多人多，西北地区降雨量小日照量大耕地少人少，大量西北地区的土地目前被列为难利用土地，其特征是：干旱、日照量大水分蒸发量大，地质为：戈壁、沙漠、高寒荒漠、石山。目前我国的耕地是沿用了几千年的耕地技术，这些耕地以当地土质的土为土壤，土壤的营养成分受限，在干旱时农作物缺水，在下雨时耕地发生水涝；耕地的供水的技术手段是：水从土壤的上部向下部灌溉或渗透，这样土壤表面的水分多在日照和干燥气流作用下很易被蒸发，另外有部分水会渗透入地下造成灌溉水流失。耕地需要土壤、足够的水和阳光。目前被国家列为难利用土地有足够的阳光，但没有适合耕作的土壤也没有足够的水源，所以用过去的耕地概念和技术是难以利用这些土地。

西北地区由于干旱缺水，土壤裸露风的侵蚀使土地沙漠化，细小的颗粒被风吹上天空形成大面积的雾霾，剩下的大颗粒沙子使土地沙漠化。如果有一种智能化的新耕地概念和技术，能在被国家列为难以利用的土地上开拓出新概念的好耕地，我国的耕地面积可以成倍增加，建设西部智能化高效农庄巨大需求的钢铁、水泥、平板玻璃可消除我国的过剩产能和库存，同时能减轻人口城镇化对当地城镇的压力，新技术耕地覆盖干旱裸露的土地使天空的雾霾减少。这是利国利民的好事，所以有必要设计一种在干旱环境能耕作，且能高效率生产的智能化耕地。

目前我国城市住宅建筑是沿用了几十年的多层和高层住宅建筑，其特点是：所有的空间都被墙体围起来做室内面积，只有悬挑的阳台小面积可以户外晾衣服，缺少足够的室外空间和室外绿化环境是现有住宅的缺点；未来新一代住宅建筑的室外空间植物绿化、现有建筑的屋顶植物绿化都需要智能化耕地，所以有必要设计一种能在混凝土平台上耕作，且能电脑操控智能化浇灌的耕地。

发明内容

本发明的目的是提出一种智能化人造水循环耕地技术方案，以期开发国家西北地区被国家列为难以利用的土地，增加我国的耕地面积，建设西部定居点拉动内需消除我国的过剩产能和库存，同时能减轻人口城镇化对当地城镇的压力，减少天空的雾霾、减少水土流失；要达到以上目的，这种耕地的技术方案要解决以下技术问题：1要优化耕地土壤制造出不依赖本地土质但适合本地环境作物的营养土壤；2要能精确对农作物供水以减少供水的数量；3要能保持已有的灌溉水不会渗透入地下造成水流失；4要能回收灌溉水和收集雨水做到灌溉水循环利用；5设计一种能在混凝土平台上耕作，且能电脑操控智能化浇灌的耕地；6要将现代的电脑程控技术在智能化人造水循环耕地上利用起来做到高效和精准。

达到上述目的本发明的构造如下：本发明所公开的智能化人造水循环耕地，包括隔水材料做成的盛水设施、给排水系统、通水承载层、透水隔土层、土层，其特征在于：在 隔水材料做成的盛水设施上布设通水承载层，在通水承载层上布设透水隔土层，在透水隔土层上布设土层，给排水系统为隔水材料做成的盛水设施供水和排水；给排水系统给耕地供水时，水进入隔水材料做成的盛水设施，然后通过通水承载层把水分布到耕地下方各个部位，随着水位上升水透过透水隔土层进入土层，土壤的毛细管作用可把水分均匀地提升到农作物的根部，当水分太多或大雨天气时排水的性能可把多余的水排出，使耕地始终处于风调雨顺的状态。

作为上述技术方案的进一步改进，所述给排水系统连接有高位蓄水设施和低位蓄水设施，供水管连接高位蓄水设施并由自动控制阀门控制，排水管连接低位蓄水设施并由自动控制阀门控制；在智能化人造水循环耕地布设水位传感器和湿度传感器、根据传感器的数据和农作物生长各阶段对水分需求量电脑编程控制供水管和排水管的阀门，也可以手动控制供水管和排水管的阀门；低位蓄水设施可以回收灌溉水减少对水源的需求，收集雨水排除水涝，高位蓄水设施可以做到随时供水而不需要水泵，传感器能及时发送耕地的水分和水位信息使农民在操控室可以做到对大面积耕地精准供水，排水系统在收到水位传感器和湿度传感器的信息后能打开排水自动阀回收灌溉水做到灌溉水循环。

作为上述技术方案的进一步改进，所述给排水系统的供水管路上连接水溶性肥料供给装置，其管道自动控制阀门可以由电脑编程控制也可以由手动控制；电脑控制管道阀门能做到一键供水施肥，以实现现代化的高效农业。

作为上述技术方案的另一种改进，所述给排水系统的高位蓄水设施和低位蓄水设施之间用太阳能的水泵连接；在有太阳的白天水泵把水从低位蓄水设施抽到高位蓄水设施使耕地的灌溉水得到循环的能量。

作为第一项技术方案的另一种改进，所述隔水材料做成的盛水设施为混凝土浅水池，盛水面做水泥砂浆抹面加防水面层，混凝土浅水池建设在均匀的老土地基或建筑物混凝土平台上，混凝土浅水池的底面在同一个水平面上；混凝土埋在地下耐久性好，坚实均匀的地基可以平衡混凝土浅水池上耕地均匀的荷载，浅水池的底面在同一个水平面上很薄的通水承载层也能把水均布到耕地的各个部位。

作为上述技术方案的另一种改进，所述混凝土浅水池的池壁伸出土壤面层，池壁上安装跨越耕地行走机构的导轨，行走机构上安装装载与电脑连接的各种智能化农具的连接机构；各种智能化农具连接控制电脑在耕地上方做智能化程控操作，电气化操作减少了大型农机的二氧化碳排放，减少了大型农机车轮碾压耕地对土壤团粒结构的破坏。

作为第一项技术方案的另一种改进，所述通水承载层的顶面是一个平面并有均匀分布的小孔贯通，顶面下有等高的支撑脚，水可以在通水承载层的顶面下和水池的底面上的空间里流动；这个空间能使水均匀分布到耕地的各个部位。

作为第一项技术方案的另一种改进，所述透水隔土层为耐腐蚀材料做成的透水隔土布；透水隔土层能让水和水溶性肥料透过但能阻隔土进入通水承载层。

作为第一项技术方案的另一种改进，所述土层是不依赖当地土质的人工设计调配的土层，底部为砂质土层中部是持水土层上部为土壤团粒结构土层；根据当地的农作物的特性，在当地附近取适用的土加入所需的有机腐殖质、矿物养分、土壤调理剂、调配出适合当地环境的团粒结构营养土壤，砂质土渗水速度快有利于输送水分和养分，供水是从耕作土壤的下方，向上供水到持水土层，通过土壤的毛细管作用把水分提升到农作物的根部，持水土层的特性是有较大的容水空隙能吸收和保持水分和养分，土壤团粒结构可以协调土壤水分和空气的矛盾、协调土壤养分消耗和积累的矛盾、稳定土壤温度，调节土壤热状况、增强土壤的抗逆性、为作物根系提供良好的土壤微环境。

作为第一项技术方案的另一种改进，所述智能化人造水循环耕地上建设透光建筑其上安装室内外风机，屋顶安装太阳能薄膜电池板和电动遮阳卷帘，智能化人造水循环耕地内安装温度、水位、湿度、CO2、光照度传感器，通过电脑进行数据分析，由电脑对透光建筑内的风机、电动遮阳卷帘、自动阀门实施操控；从而改变透光建筑内部的农作物生长环境，模拟出最适合透光建筑内植物生长的环境。

以上说明显示了本发明具有以下颠覆性的效果。

1.智能化人造水循环耕地的供水是从耕作土壤的下方向上供水到持水土层，通过土壤的毛细管作用把水分提升到农作物的根部，供水分布均匀并且在农作物不同生长阶段精准供水可调，这种供水方式耕地的表面和浅层土壤是干燥的，杂草、病虫更难生存，土壤表层水分蒸发减少起到了节水的效果，有利于在干旱地区耕作。

2. 智能化人造水循环耕地的排水系统在收到水位传感器和湿度传感器的信息后能打开排水自动阀回收灌溉水做到灌溉水循环，能回收雨水并且避免耕地的水涝发生，这种性能使得智能化人造水循环耕地对水源的依赖更小。

3.电脑控制管道阀门能做到大面积耕地一键供水、排水、施肥，以实现现代化的高效农业，摆脱我国将进入的中等收入陷阱。

4.耕地浅池壁上安装跨越耕地行走机构的导轨，行走机构上安装装载与电脑连接的各种智能化农具的连接机构，各种智能化农具连接控制电脑在耕地上方做智能化程控操作可减少劳动力的数量增加操作的准确性，同时电气化操作减少了大型农机的二氧化碳排放，减少了大型农机车轮碾压耕地对土壤团粒结构的破坏。

5.根据当地的农作物的特性在当地附近取适用的土加入所需的有机腐殖质、矿物养分、土壤调理剂、调配出适合当地环境的团粒结构营养土壤，这种不依赖当地土质而建造的智能化人造水循环耕地，可以在任何有少量水的荒漠上建设智能化人造水循环耕地。

6.智能化人造水循环耕地上建设透光建筑其上安装室内外风机，电动遮阳卷帘，智能化人造水循环耕地内安装温度、湿度、CO2、光照度传感器，通过电脑进行数据分析，由电脑对透光建筑内的风机、电动遮阳卷帘、自动阀门实施操控；从而改变透光建筑内部的农作物生长环境，模拟出最适合透光建筑内植物生长的环境，让现有的智能大棚更完善一步。

7.智能化人造水循环耕地上建设透光建筑,屋顶安装太阳能薄膜电池板, 给排水系统的高位蓄水设施和低位蓄水设施之间用太阳能的水泵连接；在有太阳的白天水泵把水从低位蓄水设施抽到高位蓄水设施使耕地的灌溉水得到循环的能量, 智能化人造水循环耕地在远离电网的荒漠也能耕作。

8.智能化人造水循环耕地在建筑混凝土平台上建造，能克服现有住宅建筑缺少足够的室外绿化环境和需要人工浇灌的缺点。

与现有的技术相比，本发明克服了现有的技术耕地以当地土质的土为土壤，土壤的营养成分受限的缺点；克服了现有的技术在干旱时农作物缺水，在下雨时耕地发生水涝的缺点；克服了现有的技术供水从土壤的上部向下部灌溉或渗透，土壤表面的水分多在日照和干燥气流作用下很易被蒸发，另外有部分水会渗透入地下造成灌溉水流失的缺点，能在被列为难利用土地的地方建设出环保高效的智能化耕地。

附图说明

附图1（a）为本发明提供的解决技术问题的必要技术特征的实施例示意图，附图1（b）为本发明提供的其中一种解决技术问题的优化技术特征的实施例示意图。

图中1为混凝土材料做成的盛水设施，2为给排水系统，3为级配卵石通水承载层，4为土工织物透水隔土层，5为土层，6为高位蓄水设施，7为低位蓄水设施，8为自动控制阀门，9为水位传感器，10为湿度传感器，11为水溶性肥料供给装置，12为水泵，13为均匀的老土地基，14为混凝土浅水池，15为通水承载层的顶面下和水池的底面上的空间，16为等高的支撑脚，17为无纺布，18为均布贯通小孔的平面混凝土块，19为砂质土层，20为持水土层，21为土壤团粒结构土层。

具体实施方式

以下结合附图具体说明本发明技术方案的实施方式和效果。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做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。

附图1（a）为本发明提供的解决技术问题的必要技术特征的实施例示意图。图中本发明公开的智能化人造水循环耕地，由膨润土防水毯材料做成的盛水设施1、给排水系统2、级配卵石通水承载层3、 土工织物透水隔土层4、土层5、组成，在膨润土防水毯材料做成的盛水设施1上布设级配卵石通水承载层3，在级配卵石通水承载层3上布设土工织物透水隔土层4，在土工织物透水隔土层4上布设土层5，现公知技术的给排水系统2为膨润土防水毯材料做成的盛水设施1供水和排水；给排水系统给耕地供水时，水进入膨润土防水毯材料做成的盛水设施1，然后通过级配卵石通水承载层3把水分布到耕地下方各个部位，随着水位上升水透过土工织物透水隔土层4进入土层5下部，土壤的毛细管作用可把水分均匀地提升到农作物的根部，当水分太多或大雨天气时排水的性能可把多余的水排出，使耕地始终处于风调雨顺的状态，这种供水方式供水是从耕作土壤的下方向上供水，耕地的表面和浅层土壤是干燥的，杂草、病虫更难生存，土壤表层水分蒸发减少起到了节水的效果，有利于在干旱地区耕作。

附图1（b）为本发明提供的其中一种解决技术问题的优化技术特征的实施例示意图。图中排水系统2连接有高位蓄水设施6和低位蓄水设施7，供水管连接高位蓄水设施6并由自动控制阀门8控制，排水管连接低位蓄水设施7并由自动控制阀门8控制，在智能化人造水循环耕地布设水位传感器9、在农作物根部土壤布设湿度传感器10、根据传感器的数据和农作物生长各阶段对水分需求的特性电脑编程控制供水管和排水管的自动控制阀门8，也可以手动控制供水管和排水管的自动控制阀门8；低位蓄水设施7在雨天可以收集雨水排除水涝，高位蓄水设施6可以做到随时供水而不需要水泵，传感器能及时发送耕地的水分和水位信息使农民在操控室可以做到对大面积耕地精准供水，排水系统在收到水位传感器9和湿度传感器10的信息后能打开排水自动阀8回收灌溉水做到灌溉水循环，这种性能使得智能化人造水循环耕地对水源的依赖更小，电脑控制管道阀门能做到大面积耕地一键供水、排水、施肥，以实现智能化的高效农业，摆脱我国将进入的中等收入陷阱。

附图1（b）图中隔水材料做成的盛水设施为混凝土浅水池14，盛水面做水泥砂浆抹面加卷材防水面层，混凝土浅水池14建设在均匀的老土地基13上，混凝土浅水池14的底面除进出水口附近外在同一个水平面上；出水口附近是低于混凝土浅水池14底面的下小上大凹槽，进出水口在凹槽的底部，在供水过快时不会对通水承载层造成过大的冲击，使耕地下的布水更均匀；通水承载层的顶面是有均布贯通小孔的平面混凝土块18，均布贯通小孔的平面混凝土块18下有等高的支撑脚16，水可以在通水承载层的顶面下和水池的底面上的空间15里流动；混凝土埋在地下耐久性好，坚实均匀的地基可以平衡混凝土浅水池上耕地均匀的荷载；混凝土浅水池14的底面在同一个水平面上，浅水池的底面在同一个水平面上很薄的通水承载层也能把水均布到耕地的各个部位。透水隔土层为无纺布17；无纺布17能让水和水溶性肥料透过但能阻隔土进入通水承载层。土层是不依赖当地土质的人工设计调配的土层，底部为砂质土层19中部是持水土层20上部为土壤团粒结构土层21；根据当地的农作物的特性，在当地附近建设土壤设计调配工厂取适用的土加入所需的有机腐殖质、矿物养分、土壤调理剂、设计调配出适合当地环境的团粒结构营养土壤、持水土、砂质土，砂质土渗水速度快有利于输送水分和养分，供水是从土层的下方向上供水到持水土层20，持水土层20的特性是有较大的容水空隙能吸收和保持水分养分，上部土壤通过毛细管均匀输送水分和养分到农作物的根部为农作物提供水分和养分，这种不依赖当地土质而建造的智能化人造水循环耕地，可以在有少量水的荒漠上建设智能化人造水循环耕地。

Claims (10)

1.智能化人造水循环耕地，包括隔水材料做成的盛水设施、给排水系统、通水承载层、透水隔土层、土层，其特征在于：在 隔水材料做成的盛水设施上布设通水承载层，在通水承载层上布设透水隔土层，在透水隔土层上布设土层，给排水系统为隔水材料做成的盛水设施供水和排水。

2.根据权利要求1所述智能化人造水循环耕地，其特征在于，所述给排水系统连接有高位蓄水设施和低位蓄水设施，供水管连接高位蓄水设施并由自动控制阀门控制，排水管连接低位蓄水设施并由自动控制阀门控制，在智能化人造水循环耕地布设水位传感器和湿度传感器、根据传感器的数据和农作物生长各阶段对水分需求量电脑编程控制供水管和排水管的阀门，也可以手动控制供水管和排水管的阀门。

3.根据权利要求2所述给排水系统，其特征在于，所述给排水系统的供水管路上连接水溶性肥料供给装置，其管道自动控制阀门可以由电脑编程控制也可以由手动控制。

4.根据权利要求2所述给排水系统，其特征在于，所述给排水系统的高位蓄水设施和低位蓄水设施之间用太阳能的水泵连接。

5.根据权利要求1所述智能化人造水循环耕地，其特征在于，所述隔水材料做成的盛水设施为混凝土浅水池，盛水面做水泥砂浆抹面加防水面层，混凝土浅水池建设在均匀的老土地基或建筑物混凝土平台上，混凝土浅水池的底面在同一个水平面上。

6.根据权利要求5所述智能化人造水循环耕地，其特征在于，所述混凝土浅水池的池壁伸出土壤面层，池壁上安装跨越耕地行走机构的导轨，行走机构上安装装载与电脑连接的各种智能化农具的连接机构。

7.根据权利要求1所述智能化人造水循环耕地，其特征在于，所述通水承载层的顶面是一个平面并有均匀分布的小孔贯通，顶面下有等高的支撑脚，水可以在通水承载层的顶面下和水池的底面上的空间里流动。

8.根据权利要求1所述智能化人造水循环耕地，其特征在于，所述透水隔土层为耐腐蚀材料做成的透水隔土布。

9.根据权利要求1所述智能化人造水循环耕地，其特征在于，所述土层是不依赖当地土质的人工设计调配的土层，底部为砂质土层中部是持水土层上部为土壤团粒结构土层，供水是从耕作土壤的下方，向上供水到持水土层。

10.根据权利要求1所述智能化人造水循环耕地，其特征在于，所述智能化人造水循环耕地上建设透光建筑其上安装室内外风机，屋顶安装太阳能薄膜电池板和电动遮阳卷帘，智能化人造水循环耕地内安装温度、水位、湿度、CO2、光照度传感器，通过电脑进行数据分析，由电脑对透光建筑内的风机、电动遮阳卷帘、自动阀门实施操控。