CN108739313A - 一种旱地富集雨水系统 - Google Patents

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何吉福
慕婷婷
崔治家
马毅
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Abstract

本发明涉及农业灌溉技术领域，涉及一种旱地富集雨水系统。其包括种植土壤，所述种植土壤上均匀排布有种植物，所述种植土壤内设置有储水层，储水层位于种植物根系下方，所述种植土壤上排布有雨水收集装置，所述雨水收集装置通过引流管与储水层连接。本发明能够有效减少水分向土壤深部渗透过程的损失，从而使土壤水分在种植物根系活动层周围保持时间增长，提高降水的就地保存率，改善了由于水资源年内时空分布极不均匀导致时间上不能满足作物需水的要求的状况。

Description

一种旱地富集雨水系统
技术领域
本发明涉及农业灌溉技术领域，涉及一种旱地富集雨水系统。
背景技术
随着全球变暖与干旱化加剧, 雨水利用技术决定全球农业与林业发展的关键技术，我国是一个旱区农业比重很大的国家, 旱区面积约占国土陆地总面积的 56 %，其中半干旱偏旱区、半干旱区、半湿润偏旱区是旱作农业的主体区域，旱区农业生产的主要制约因素表现在两个方面:一是水资源从数量上不能满足作物需水量的要求, 二是由于水资源年内时间与空间分布极不均匀, 从时间上不能满足作物需水的要求;多年的旱区农业实践表明，发展集水农业是一条重要的技术途径。集水农业一方面注重集水、储水和补灌技术的研究 ,另一方面更注重雨水就地富集利用技术;旱区旱作耕地约占我国耕地面积的38%，雨水的70%~80%以径流及土壤无效蒸发形式损失，仅有20%~30%被作物利用，作物生产潜力由于水分的限制衰减了67%~75%，旱作农区年降水量为250~600mm，降雨形式以小雨或暴雨为主，降水稀少且相对集中，年降水的60%多集中在7、8、9三个月，每亩平均年获水量在166.5m3~400m3，将年降雨有效的富集于植物根域和土壤深部，降低无效蒸发,增加种植区土壤含水量，每亩土地的年获水量完全可以满足农业生产需要，这就需要对土壤水分进行空间与时间的调节，降低无效蒸发，变无效降雨为有效降雨，充分利用雨水。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题提供一种旱地富集雨水系统。
本发明的具体技术方案如下:
一种旱地富集雨水系统，包括种植土壤，所述种植土壤上均匀排布有种植物，所述种植土壤内设置有储水层，储水层位于种植物根系下方，所述种植土壤上排布有雨水收集装置，所述雨水收集装置通过引流管与储水层连接;
所述种植土壤上相邻种植物之间设置有集水沟，雨水收集装置均匀排布在集水沟内;
所述集水沟沟壁上铺设有塑料膜；
所述雨水收集装置为上大下小的漏斗结构，雨水收集装置的下端与引流管连接，雨水收集装置内设置有浮球;
所述储水层包括设置于种植土壤内的填充空间，该填充空间内填充有吸水纤维;
所述吸水纤维为秸秆、海绵、棉花或中药渣;
所述引流管与储水层的连接处设置有密封装置。
本发明具有以下有益效果：
本发明可以将只能润湿表层土壤的0~5 mm的无效降雨，通过集水沟和雨水收集装置集雨后，再利用引流管富集于作物根域和土壤深部，通过储水层的吸水纤维将雨水贮存起来并缓慢释放渗透到土壤深部，由于储水层位于种植土壤内部，而集水沟沟壁上铺设有塑料膜，能有效防止水分的无效蒸发，起到了对水分的就地富集贮存，不同于目前种植区为沟，集水区为垄，收集的雨水从地表层向下渗透，黄土高原这种渗透过程中，在水分还没有渗透到植物根域，大部分通过表层蒸发；本发明能够有效减少水分向土壤深部渗透过程的损失，从而使土壤水分在种植物根系活动层周围保持时间增长，提高降水的就地保存率，由于降水直接分布到土壤深层，显著减少了无效蒸发，从而改善了旱作耕地的水分供给数量上不能满足作物需水量的要求，提高了无效降雨期土壤深部的含水量，改善了由于水资源年内时空分布极不均匀导致时间上不能满足作物需水的要求的状况。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明雨水收集装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示的一种旱地富集雨水系统，包括种植土壤1，所述种植土壤1上均匀排布有种植物2，所述种植土壤1内设置有储水层3，储水层3位于种植物2根系下方，所述种植土壤1上排布有雨水收集装置4，所述雨水收集装置4通过引流管5与储水层3连接；所述种植土壤1上相邻种植物2之间设置有集水沟6，雨水收集装置4均匀排布在集水沟6内，所述集水沟6沟壁上铺设有塑料膜，所述雨水收集装置4为上大下小的漏斗结构，雨水收集装置4的下端与引流管5连接，雨水收集装置4内设置有浮球7，所述储水层3包括设置于种植土壤1内的填充空间8，该填充空间8内填充有吸水纤维9，所述吸水纤维9为秸秆、海绵、棉花或中药渣，所述引流管5与储水层3的连接处设置有密封装置。
本发明的具体工作过程如下：
降雨时，雨水流入集水沟6内并汇集于雨水收集装置4内，雨水收集装置4内的浮球7浮起，雨水通过引流管5流入储水层3内存储起来。
当旱期种植土壤1无雨水浇灌时，储水层3内的吸水纤维9向周围土壤释放水分，水分由种植物2根系下方向其输送，实现旱期对种植物2灌溉的功能。
实施例1
采用1m3容积的木箱10只模拟种植环境，木箱长、宽、高各1m,分为A、B两组，A组采用常规雨水收集方式，B组采用本发明的富集雨水系统收集水分。
实验步骤：
A组选取5只木箱，其内填满种植土壤1；
B组选取5只木箱，先于木箱底部铺设厚度10cm种植土壤1，再设置厚度20cm储水层3，储水层3内填充材料采用中药渣，插入引流管5后铺设厚度70cm的种植土壤1，在种植土壤1表面开集水沟6，两侧起垄，铺设塑料膜于集水沟6内及垄侧，覆膜面积0.6m2, 引流管5接雨水收集装置4与集水沟6内覆塑料膜平齐；
分别向A、B两组木箱内喷洒30000ml水，相当于30mm降雨量，分别于10天，20天采集40cm，50cm、60cm深度植土壤1进行含水量测定，实验结果见表1；
。
实施例2
采用1m3容积的木箱10只模拟种植环境，木箱长、宽、高各1m,分为C、D两组，C组采用常规雨水收集方式，D组采用本发明的富集雨水系统收集水分。
实验步骤：
C组选取5只木箱，其内填满种植土壤1；
D组选取5只木箱，先于木箱底部铺设厚度10cm种植土壤1，再设置厚度20cm储水层3，储水层3内填充材料采用玉米秸秆，插入引流管5后铺设厚度70cm的种植土壤1，在种植土壤1表面开集水沟6，两侧起垄，铺设塑料膜于集水沟6内及垄侧，覆膜面积0.6m2, 引流管5接雨水收集装置4与集水沟6内覆塑料膜平齐；
分别向C、D两组木箱内喷洒30000ml水，相当于30mm降雨量，分别于10天，20天采集40cm，50cm、60cm深度植土壤1进行含水量测定，实验结果见表2；
。
实施例3
采用1m3容积的木箱10只模拟种植环境，木箱长、宽、高各1m,分为E、F两组，E组采用常规雨水收集方式，F组采用本发明的富集雨水系统收集水分。
实验步骤：
E组选取5只木箱，其内填满种植土壤1；
F组选取5只木箱，先于木箱底部铺设厚度10cm种植土壤1，再设置厚度20cm储水层3，储水层3内填充材料采用海绵，插入引流管5后铺设厚度70cm的种植土壤1，在种植土壤1表面开集水沟6，两侧起垄，铺设塑料膜于集水沟6内及垄侧，覆膜面积0.6m2, 引流管5接雨水收集装置4与集水沟6内覆塑料膜平齐；
分别向E、F两组木箱内喷洒30000ml水，相当于30mm降雨量，分别于10天，20天采集40cm，50cm、60cm深度植土壤1进行含水量测定，实验结果见表3；
。
通过表1、2、3数据可以看出，本采用发明的富集雨水系统，可以有效减少表层蒸发，改善旱作耕地的水分供给数量上不能满足作物需水量的状况，提高无效降雨期土壤深部的含水量，改善水资源年内时空分布极不均匀导致时间上不能满足作物需水要求的状况。

Claims (7)

1.一种旱地富集雨水系统，包括种植土壤(1)，所述种植土壤(1)上均匀排布有种植物(2)，其特征在于：所述种植土壤(1)内设置有储水层(3)，储水层(3)位于种植物(2)根系下方，所述种植土壤(1)上排布有雨水收集装置(4)，所述雨水收集装置(4)通过引流管(5)与储水层(3)连接。
2.如权利要求1所述的一种旱地富集雨水系统，其特征在于：所述种植土壤(1)上相邻种植物(2)之间设置有集水沟(6)，雨水收集装置(4)均匀排布在集水沟(6)内。
3.如权利要求2所述的一种旱地富集雨水系统，其特征在于：所述集水沟(6)沟壁上铺设有塑料膜。
4.如权利要求1或2所述的一种旱地富集雨水系统，其特征在于：所述雨水收集装置(4)为上大下小的漏斗结构，雨水收集装置(4)的下端与引流管(5)连接，雨水收集装置(4)内设置有浮球(7)。
5.如权利要求1所述的一种旱地富集雨水系统，其特征在于：所述储水层(3)包括设置于种植土壤(1)内的填充空间(8)，该填充空间(8)内填充有吸水纤维(9)。
6.如权利要求5所述的一种旱地富集雨水系统，其特征在于：所述吸水纤维(9)为秸秆、海绵、棉花或中药渣。
7.如权利要求1所述的一种旱地富集雨水系统，其特征在于：所述引流管(5)与储水层(3)的连接处设置有密封装置。
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