CN107125102A - 农作物的灌溉方法及系统和能增加果实甜度的灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种农作物的灌溉方法及系统和能增加果实甜度的灌溉系统，所述系统包括：水泵、气液混合泵、压力调整罐及电解设备。本发明所述一种农作物的灌溉方法及系统，通过给水增加水中微纳米气泡、以及将水电解的方式，促进了土壤中亚硝酸根转化成为硝酸根，以增加土壤的保水量和容纳更多的亚硝酸盐和硝酸盐，降低土壤结块，并在铜离子吸附下减少因日照导致的亚硝酸根和硝酸根的蒸发排放，减少对大气的污染，降低雾霾对人体的伤害。并且，用此灌溉方法种植农作物时，还能够增加果实的甜度。此外，通过该灌溉方法，还可以使得肥料更有效、以及有效抑制植病。

Description

农作物的灌溉方法及系统和能增加果实甜度的灌溉系统

技术领域

本发明涉及灌溉技术领域，尤其涉及一种农作物的灌溉方法及系统和能增加果实甜度的灌溉系统。

背景技术

雾霾是指各种源排放的污染物，气体和颗粒物，在特定的大气流场条件下，经过一系列物理化学过程形成的细粒子。这些细粒子在白天与水汽相互作用导致大气消光，形成雾霾现象。雾霾中涉及到的颗粒物，一般指粒径介于0.01～100微米的粒子，PM2.5是指空气动力学直径小于或者等于2.5微米的大气颗粒物的总称，学名为大气细粒子，直接排放导致的PM2.5比较少，一般以排放源一次排放的气体通过物理和光化学过程生成的二次粒子为主。对京津冀地区的PM2.5排放源进行分析，燃煤，机动车尾气，餐饮油烟，工业空污排放等是PM2.5产生的主因。PM2.5颗粒的比表面积较大，其表面容易附着各种污染物，不利于人体健康。

有研究学者称，农业种植过量使用尿素碳酰胺，尿素在土壤中分解成为氨氮，氨氮再转化成亚硝酸盐，亚硝酸盐再进一步转化成硝酸盐，然后由农作物的根部吸收。化肥的过度使用使土壤结块，俗称板结。夏天土壤温度高，在微生物作用下，尿素在5-34小时转化成氨氮，在数天时间内，氨氮再转化成亚硝酸盐并再继续转化成硝酸盐。冬天温度低，许多微生物都休眠，尿素转化成氨氮，氨氮转化成亚硝酸盐，但亚硝酸盐在低温度转化成硝酸盐非常缓慢，一般要历经数星期甚至2-3个月，因此，冬天土壤里会囤积过量的亚硝酸盐。除了秋季种植残留的或是来自新添加的尿素转化成为亚硝酸盐外，亚硝酸盐另一个来源是农作物在耕地里腐坏产生的。

白天农业土壤接受日照后，部分氨离子、亚硝酸根、硝酸根等和水将有不同程度的蒸发和气化，吸附在微小水珠及颗粒物的表面上，成为雾霾的一部分。人体若从消化系统吸入亚硝烟根和硝烟根，自有一套机理排出体外。世卫组织WHO认为亚硝酸盐若食用是可能的致癌物Group 2A。

PM2.5的颗粒物本身可以是氧化物、碳颗粒或尘土，虽然列为可入肺颗粒，会造成过敏和气喘，但是吸附在颗粒物表面上的亚硝酸根和其它污染物，多为致癌物质和基因毒性诱发物质，危害极大。特别是冬季人体得到感冒，容易诱发支气管炎。

每亩农田蒸发气化释放的亚硝酸根的数量可能有限，但是大面积的排放总量仍然巨大。这些亚硝烟根和硝烟根成分和其它颗粒物形成大气细粒子后滞流在土地表面，当被蒸发或者气化时就形成雾霾，危害人体健康。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题是：提供一种农作物的灌溉方法及系统，不但可以降低土壤结块，而且可以减少土壤中化肥的蒸发排放，降低雾霾的形成，并且用此灌溉方法种植农作物时，还能够增加果实的甜度。

于是，本发明提供了一种农作物的灌溉方法，包括：

用水泵将水池中的水吸出后分两部分输出；

第一部分水进入气液混合泵，水被气液混合泵中的叶片快速旋转挤压切割使其含有微纳米气泡，并经由设置有用于协调水中气体压力并释放多余气体压力的压力调整罐输出到土壤中；

第二部分水进入以金属为电解电极的电解设备中，电解后含有金属离子、电解离子和小分子的水输出到土壤中。

其中，所述金属电解电极为金属铜电极。

所述两部分水以并联或者串联形式输出到土壤中。

上述方法，还包括：

在土壤中设置用于测量土壤电导值的土壤电导率测试仪，依据该土壤电导率测试仪获得的数据用人工或者智能操作方法通过电控设备调节电解设备的电压以产生相应的适宜土壤的电解水。

本发明还提供了一种农作物的灌溉系统，包括：水泵、气液混合泵、压力调整罐及电解设备，水泵将水池中的水吸出分两部分输出，第一部分水进入气液混合泵，在气液混合泵中水被气液混合泵的叶片快速旋转挤压切割使水中含有微纳米气泡，并经由用于协调水中气体压力并释放多余气体压力的压力调整罐输出到土壤中，第二部分水进入以金属为电解电极的电解设备中，电解后含有金属离子、电解离子和小分子的水输出到土壤中。

其中，上述系统，还包括过滤装置，所述水泵将水池中的水吸出并经过滤装置后再分两部分输出。

其中，所述金属电解电极为金属铜电极。

上述系统，还包括设置在土壤中用于测量土壤电导值的土壤电导率测试仪，依据该土壤电导率测试仪获得的数据用人工或者智能操作方法通过电控设备调节电解设备的电压以产生相应的适宜土壤的电解水。

其中，当土壤电导值高于3 mS/cm 时，将电解设备输出电压设定在小于等于9伏特，当土壤浇灌超过一半时，将电解设备输出电压调整到大于等于12伏特。

本发明还提供了一种能增加果实甜度的灌溉系统，其特征在于，包括：水泵、气液混合泵、压力调整罐及电解设备，水泵将水池中的水吸出分两部分输出，第一部分水进入气液混合泵，在气液混合泵中水被气液混合泵的叶片快速旋转挤压切割使水中含有微纳米气泡，并经由用于协调水中气体压力并释放多余气体压力的压力调整罐输出，第二部分水进入以金属为电解电极的电解设备中，电解后含有金属离子、电解离子和小分子的水输出。

其中，所述金属电解电极为金属铜电极。

本发明所述一种农作物的灌溉方法及系统，通过给水增加微纳米气泡、以及将水电解的方式，促进了土壤中亚硝酸根转化成为硝酸根，以增加土壤的保水量和容纳更多的亚硝酸盐和硝酸盐，降低土壤结块，并在铜离子吸附下减少因日照导致的亚硝酸根和硝酸根的蒸发排放，减少对大气的污染，降低雾霾对人体的伤害。并且，用此灌溉方法种植农作物时，还能够增加果实的甜度。

此外，通过该灌溉方法，可以使得灌溉用水增加小分子水、电解离子、和微纳米气泡，再加上肥料，能够使得肥料更有效。而且，灌溉用水里的小分子水、氢氧根离子、加上铜离子，还能有效抑制植病。

附图说明

图1为本发明实施例所述降低土壤结块及减少化肥蒸发排放的实现系统结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明进行详细描述。

本实施例提供了一种农作物的灌溉方法及系统。

如图1所示，灌溉系统10设立在灌溉耕地旁。系统10包括：水泵12、过滤装置13、气液混合泵14、压力调整罐20及电解设备30。

其中，水泵12自水池11取水，吸入水泵12的水经过滤13装置后以管路并联或者串联的方式，本实施例采用并联方式分成两部分，第一部分水进入气液混合泵14，其输入端包括连接进水的水管16和连接空气进气的单向阀门18，经气液混合泵14的叶片快速旋转挤压切割，挤压切割是把空气挤压到水体里形成大气泡，大气泡挤压切割成为小气泡，小气泡挤压切割成为微纳米气泡。在输出端的顶部设有压力调整罐20，上面接压力调整阀22做为水体和气体之间的压力协调和排放多余的气体，气液混合泵14输出含微纳米级气泡的水，1微米相当于1米的一百万分之一，而纳米即是毫微米，1纳米相当于10亿分之一米。微纳米气泡代表气泡尺寸分布有微米级尺寸的，亦有接近纳米级尺寸的。最后，第一部分水以增加水体中的溶氧量和微纳米气泡含量，经过压力调整罐20后输出到土壤41中。

吸入水泵12的水，经过过滤装置13后产生第二部分水，第二部分水进入电解设备30，电解设备30是以金属铜做为电解的正极和负极，水经电解后产生释放铜离子，电解离子如氢离子、氢氧离子、碳酸根离子，和水经电解后产生小分子水。电控设备32以调整电解设备30的电解电压方式来增加或减少释放出的铜离子、电解离子和小分子水。最后，第二部分水经电解后以调整水体中的金属离子、电解离子、小分子水，输出到土壤41中。

吸入水泵12经过过滤装置13后剩余部分的水，做为水流总量调整，可以混合输出到土壤41中。

以此并联方式可以分别调整进入气液混合泵14和电解设备30的水量。所以输出水管40汇流的灌溉用水，包括一般水和杂质外，含有微纳米级气泡，较一般水高的溶氧量，铜离子，电解离子，和电解产生的小分子水。输出水管40输送灌溉用水到农田区41里。

灌溉用水除提供给农作物水分外，灌溉用水所改变的物理和化学性质将用来帮助土壤降低结块。无论是天然形成的或是化肥过度施用形成的，耕地土壤的有机质含量低时，结块土壤的共同特征是土壤电导值过高。如图1所示，土壤电导率测试仪42用来检测土壤的电导值，并将此信息以人工或无线自动作业的方式，提供给电控设备32做操作参考。

耕地在开始浇灌时，因土壤干燥，初期的浇灌水里需要较多的小分子水，这样较容易渗透土壤。此时电控设备32以人工操作的方式或智能操作的方式来调低电解设备30的电压输入，这样经电解后产生较多的小分子水，而同时产生较少的铜离子。小分子水较容易渗透土壤的细缝，增加土壤里的毛细管。浇湿后，经电控设备32来调高电解设备30的电压输入，使电解设备30增加铜离子的总量。

此时亚硝酸盐和硝酸盐溶于水成为亚硝酸根和硝酸根，容易被铜离子吸附着，而同时浇灌水内的微纳米级气泡不断地释放溶解氧在水和土壤中，部分溶解氧和亚硝酸根产生氧化反应，形成稳定的硝酸根，进一步被农作物根部吸引。

这种降低土壤结块方式包括，依土壤电导率测试仪42提供的信息来设定电解设备30的初始电压，产生相对较多的小分子水和相对较少的铜离子，来浇湿土壤增加土壤的穿透性。等到土壤浇湿后，调高电解设备30的输入电压，使其产生相对较多的铜离子，用于吸附化肥成分，在经由微纳米级气泡释放的溶解氧来转化亚硝酸根成为硝酸根。这种操作方式可以增加铜离子的使用效率，减少金属铜的消耗。

在大田作业里降低土壤结块，代表土壤各细缝及毛细管可增加含水量，也就是土壤整个的保水量能增加，在微纳米级气泡供给氧的作用下，大部分亚硝酸根能快速地转变成硝酸根，并且在铜离子吸附下减少亚硝酸根和硝酸根的蒸发量。在大棚作业里，可以采同样的灌溉操作模式，只是电解设备30的电压输入调整略有不同，最终亦是减少亚硝酸根和硝酸根的蒸发排放。

铜离子在农业种植中显示多重的功能。铜离子可以作为矿物质肥。铜离子亦可以作为农药，有抑制霉菌作用，减少农作物之间的根腐病传染。在本发明中，气液混合泵14和压力调整罐20的作用，添加总溶氧量和微纳米气泡量，电解设备30添加铜离子、电解离子、小分子水、他们相互配合加上时间控制，可以加速亚硝酸根转化成为硝酸根，并少亚硝酸根和硝酸根的蒸发排放。选择铜离子的另一理由是铜离子氧化成氧化铜的速度较缓慢，这样铜离子可以维持较久的吸附亚硝酸根和硝酸根的效果。

通过上述方法及系统输出到土壤中的灌溉用水，是一种被灌改性了的灌溉用水，该改变了物理和化学性质的灌溉用水，除了加速亚硝酸根转化成为硝酸根，并减少亚硝酸根和硝酸根的蒸发排放，减少肥料养分的流失外，还由于改性后的灌溉用水里的小分子水、电解离子、铜离子、微纳米气泡、加上肥料，还能给肥料增效。

此外，改性后的灌溉用水里的小分子水、氢氧根离子、加上铜离子，还能有效抑制植病。

再有，改性后的灌溉用水种植农作物例如西红柿和草莓，能增加果实甜度。例如草莓种植时，微纳米气泡可以增加水里的溶氧量，加上电解离子和铜离子参与蛋白质和糖代谢缺铜的植物体内蛋白质合成容易受阻，这样会使还原糖含量减少。实验显示，在草本科草莓种植时，在同品种和相同肥料用量条件下，传统的灌溉用水种植，草莓果实甜度是在8-8.5%，使用本实施例所述改性的灌溉用水种植，草莓果实甜度能大于11%。类似的果实甜度增加效果亦见于水耕作业。这是由于改性的灌溉用水改造含有高溶氧、小分子水、电解离子、铜离子的缘故。此外，还由于大棚种植，铜是叶绿体蛋白的成分之一，改性的灌溉用水可以使得植物叶面更多的参与光合作用。铜参与蛋白质和糖代谢的形成。小分子水和电解离子促进根部吸收，提高植物体内的养分输送。高溶氧、小分子水、电解离子还可以松散土壤，减少板结，给土壤起到改性作用。高溶氧、小分子水、电解离子、铜离子可以加速亚硝酸根转化成为硝酸根，减少肥料的使用量。

作为本发明实施例所述一灌溉系统10，电解设备30的电压操作范围是0至60伏特，优选的电压操作范围是0至48伏特。若土壤电导值过高，3 mS/cm时，电解设备30可以将输入电压设定在9伏特以下，产生铜离子相对较少，而水流经正负电极时容易形成小分子水，等到浇灌超过一定程度时，例如超过50%，电解设备30的输入电压可以调整到12伏特，甚至18伏特以上，以增加铜离子产生量。

综上所述，本实施例所述一种农作物的灌溉方法及系统，通过给水增加水中微纳米气泡、以及将水电解的方式，促进了土壤中亚硝酸根转化成为硝酸根，以增加土壤的保水量和容纳更多的亚硝酸盐和硝酸盐，降低土壤结块，并在铜离子吸附下减少因日照导致的亚硝酸根和硝酸根的蒸发排放，减少对大气的污染，降低雾霾对人体的伤害。并且，用此灌溉方法种植农作物时，还能够增加果实的甜度。

此外，通过该灌溉方法，可以使得灌溉用水增加小分子水、电解离子、和微纳米气泡，再加上肥料，能够使得肥料更有效。而且，灌溉用水里的小分子水、氢氧根离子、加上铜离子，还能有效抑制植病。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种农作物的灌溉方法，其特征在于，包括：

用水泵将水池中的水吸出后分两部分输出；

第一部分水进入气液混合泵，水被气液混合泵中的叶片快速旋转挤压切割使其含有微纳米气泡，并经由设置有用于协调水中气体压力并释放多余气体压力的压力调整罐输出到土壤中；

第二部分水进入以金属为电解电极的电解设备中，电解后含有金属离子、电解离子和小分子的水输出到土壤中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属电解电极为金属铜电极。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两部分水以并联或者串联形式输出到土壤中。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：

在土壤中设置用于测量土壤电导值的土壤电导率测试仪，依据该土壤电导率测试仪获得的数据用人工或者智能操作方法通过电控设备调节电解设备的电压以产生相应的适宜土壤的电解水。

5.一种农作物的灌溉系统，其特征在于，包括：水泵、气液混合泵、压力调整罐及电解设备，水泵将水池中的水吸出分两部分输出，第一部分水进入气液混合泵，在气液混合泵中水被气液混合泵的叶片快速旋转挤压切割使水中含有微纳米气泡，并经由用于协调水中气体压力并释放多余气体压力的压力调整罐输出到土壤中，第二部分水进入以金属为电解电极的电解设备中，电解后含有金属离子、电解离子和小分子的水输出到土壤中。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述金属电解电极为金属铜电极。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括设置在土壤中用于测量土壤电导值的土壤电导率测试仪，依据该土壤电导率测试仪获得的数据用人工或者智能操作方法通过电控设备调节电解设备的电压以产生相应的适宜土壤的电解水。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，当土壤电导值高于3 mS/cm 时，将电解设备输出电压设定在小于等于9伏特，当土壤浇灌超过一半时，将电解设备输出电压调整到大于等于12伏特。

9.一种能增加果实甜度的灌溉系统，其特征在于，包括：水泵、气液混合泵、压力调整罐及电解设备，水泵将水池中的水吸出分两部分输出，第一部分水进入气液混合泵，在气液混合泵中水被气液混合泵的叶片快速旋转挤压切割使水中含有微纳米气泡，并经由用于协调水中气体压力并释放多余气体压力的压力调整罐输出，第二部分水进入以金属为电解电极的电解设备中，电解后含有金属离子、电解离子和小分子的水输出。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述金属电解电极为金属铜电极。