CN110249849B - 一种水肥循环利用装置系统 - Google Patents

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Abstract

一种水肥循环利用装置系统，包括作物种植箱、渗漏液收集箱、透水网布、通风板、水肥回收管、水肥储存箱、输水软管、输水硬管、第一水泵和水泵控制器；所述作物种植箱的箱体底板设置有透水孔，作物种植箱的箱体底板上方铺有透水网布，下方的渗漏液收集箱与上方的作物种植箱之间通过周壁的通风板进行连接，所述渗漏液收集箱下方通过水肥回收管与水肥储存箱相连，水肥储存箱上设有进水口和肥料投入口，水肥储存箱内还设有搅拌设备，水肥储存箱内的液体通过输水软管上的第一水泵，将液体沿输水软管经输水硬管上的喷水孔喷向作物。本发明既提高了水肥的利用率，又改善了作物根系层氧含量不足的状况，实现了节约成本提升经济效益。

Description

一种水肥循环利用装置系统
技术领域
本发明属于设施农业技术领域，具体涉及一种水肥循环利用装置系统。
背景技术
随着我国农业技术的快速发展，设施农业规模不断扩大，近年来，已逐渐向农村地区推广应用。设施农业受区域性气候环境的影响较小，可以较大程度地通过设施装置调控作物的生长环境。设施农业对我国耕地资源缩减所造成的农产品供应紧张具有一定的缓和作用。设施农业中一般采用较少的土壤栽培，土壤保肥和保水性弱，水肥资源利用率不高。设施农业对作物进行灌水和施肥过程中，能被作物吸收的水肥量较少，大部分会随土壤渗流损失掉。另外，设施农业中作物根系层气体含量较少，对根的呼吸作用产生一定的抑制作用。
专利文献CN201721333807公开了一种温室农业栽培的水肥循环灌溉系统。水肥循环灌溉系统包含控制中心、苗床、位于苗床下方的回收液储存池、灌溉管道和水肥储存池。苗床上方的灌溉装置通过第一管道和水肥储存池相连，回收液储存池底部通过第三管道和水肥储存池相连通，苗床上插置有土壤湿度传感器和土壤温度传感器，第一管道连接有控制阀、加热器及感温包，第二管道连接有控制阀。控制中心通过传感器反馈的土壤温湿度信号，调节控制阀控制注入苗床的水肥流量大小，控制加热器调节水肥温度。通过系统的精准控制，可根据不同苗床作物需求实现按需灌溉，精准灌溉，有效提高水肥利用率。但该专利仍然没有解决作物根系层氧气含量不足的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水肥循环利用装置系统，以解决背景技术中提出的当前设施农业中水肥资源利用率不高，作物根系层氧气含量不足的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种水肥循环利用装置系统，所述水肥循环利用装置系统包括作物种植箱、渗漏液收集箱、透水网布、通风板、水肥回收管、水肥储存箱、输水软管、输水硬管、第一水泵和水泵控制器；所述作物种植箱的箱体底板设置有透水孔，作物种植箱的箱体底板上方铺有透水网布，所述渗漏液收集箱设置在作物种植箱的下方，渗漏液收集箱与作物种植箱之间通过周壁设置的通风板进行连接，所述渗漏液收集箱下方连接有水肥回收管，水肥回收管的另一端通向水肥储存箱，所述水肥储存箱上设置有进水口和肥料投入口，水肥储存箱内还设置有搅拌设备，水肥储存箱底部与输水软管的一端相连，所述输水软管上设置有第一水泵，第一水泵上连接有水泵控制器，输水软管的另一端连接输水硬管，输水硬管设置在作物种植箱上方，输水硬管上设置有喷水孔；所述透水网布包括能够阻挡细微土壤颗粒穿透但能使水和气体穿透的透水膜；所述通风板将渗漏液收集箱与作物种植箱之间围成框状，通风板呈百叶窗状。
进一步地，所述作物种植箱箱体底板的透水孔的孔直径为2～50mm，透水孔的孔中心间距为5～200mm。
进一步地，所述喷水孔的孔直径为2～10mm，喷水孔的孔中心间距为5～500mm。
进一步地，所述第一水泵的功率为500W～2000W，所述搅拌设备包括搅拌叶轮和搅拌电机。
进一步地，所述水泵控制器能通过人工设定，用于自动控制第一水泵的启停时间。
进一步地，所述渗漏液收集箱和水肥储存箱的高度以及水肥回收管两端的高度设置为使得渗漏液收集箱内的液体不需外力即能沿水肥回收管流入水肥储存箱。
进一步地，所述水肥回收管上还设置有第二水泵。
进一步地，所述作物种植箱为矩形上方敞口箱体，渗漏液收集箱为半圆筒形上方敞口箱体。
相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明的一种水肥循环利用装置系统，利用种植作物的箱体收集土壤渗漏液，将其用输水管导向水肥箱，将渗漏液与水混合后通过水泵再次输送至作物，实现水肥的循环利用，且将渗漏损失的水肥资源收集起来进行再次利用能有效提高水肥利用率。
提高水肥利用效率，一方面可以减少成本投入提高经济效益，另一方面又可以减少设施农业中未被作物吸收的水肥资源向外排放对环境的影响。
与现有技术相比，本发明降低设施农业的化肥施用量，通过对肥料的循环利用较大程度上提高了肥料的利用效率。减少了设施农业的灌溉水用量，通过对水分的循环利用较大程度上提高了灌溉水的利用效率。本发明设计合理操作简单，易于维护，可实现自动化控制。根据作物的水肥需求特征，制定控制水泵启停程序，为作物生长提供最佳的水肥环境条件，有利于作物生长使其获得较好的产量。
本发明在渗漏液收集箱与作物种植箱之间设置通风板使得土层下方的空气得以流通，透水网布的存在使得土层下方的空气与土层内的气体得以交换，从而增强了土壤的进气量，为作物根系提供了氧气，有利于根的呼吸作用。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明一种实施例的结构示意图；
图2是本发明一种实施例中第一水泵及水泵控制器的示意图；
图3是本发明一种实施例中通风板的结构示意图；
其中，1、作物种植箱；2、渗漏液收集箱；3、透水网布；4、通风板；5、水肥回收管；6、水肥储存箱；7、输水软管；8、输水硬管；9、进水口；10、肥料投入口；11、搅拌设备；12、喷水孔；13、第一水泵；14、水泵控制器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图1，本发明的一种水肥循环利用装置系统，所述水肥循环利用装置系统包括作物种植箱1、渗漏液收集箱2、透水网布3、通风板4、水肥回收管5、水肥储存箱6、输水软管7、输水硬管8、第一水泵13和水泵控制器14；所述作物种植箱1的箱体底板设置有透水孔，作物种植箱1的箱体底板上方铺有透水网布3，所述渗漏液收集箱2设置在作物种植箱1的下方，渗漏液收集箱2与作物种植箱1之间通过周壁设置的通风板4进行连接，所述渗漏液收集箱2下方连接有水肥回收管5，水肥回收管5的另一端通向水肥储存箱6，所述水肥储存箱6上设置有进水口9和肥料投入口10，水肥储存箱6内还设置有搅拌设备11，水肥储存箱6底部与输水软管7的一端相连，所述输水软管7上设置有第一水泵13，第一水泵13上连接有水泵控制器14，输水软管7的另一端连接输水硬管8，输水硬管8设置在作物种植箱1上方，输水硬管8上设置有喷水孔12。
本发明的一种水肥循环利用装置系统，利用种植作物的箱体收集土壤渗漏液，将其用输水管导向水肥箱，将渗漏液与水混合后通过水泵再次输送至作物，实现水肥的循环利用，且将渗漏损失的水肥资源收集起来进行再次利用能有效提高水肥利用率。
提高水肥利用效率，一方面可以减少成本投入提高经济效益，另一方面又可以减少设施农业中未被作物吸收的水肥资源向外排放对环境的影响。
与现有技术相比，本发明降低设施农业的化肥施用量，通过对肥料的循环利用较大程度上提高了肥料的利用效率。减少了设施农业的灌溉水用量，通过对水分的循环利用较大程度上提高了灌溉水的利用效率。本发明设计合理操作简单，易于维护，可实现自动化控制。根据作物的水肥需求特征，制定控制水泵启停程序，为作物生长提供最佳的水肥环境条件，有利于作物生长使其获得较好的产量。
所述透水网布3包括能够阻挡细微土壤颗粒穿透但能使水和气体穿透的透水膜。所述细微土壤颗粒是指土壤颗粒直径为1mm的土壤颗粒，即透水网布3包括能够阻挡颗粒直径为1mm以上的土壤颗粒但能使水和气体穿透的透水膜。所述透水膜是由3至5层聚酯纤维布组成。
所述通风板4将渗漏液收集箱2与作物种植箱1之间围成框状，通风板4呈百叶窗状，且从外到内的百叶窗窗棂方向是斜向上。围成框状增强了整个装置结构的稳定性，提高装置的耐久性。从外到内的百叶窗窗棂方向是斜向上的，从而使通过的气流尽可能的流经作物种植箱下方，为透水网布处的气体交换提供更好的条件。所述百叶窗状通风板能调节透风量大小，当作物生长期不需要提高根际氧含量时也可以关闭，不进行透风处理；通过调节根际供氧量，能促进根系生长，提高作物产量。
本发明在渗漏液收集箱与作物种植箱之间设置通风板使得土层下方的空气得以流通，透水网布的存在使得土层下方的空气与土层内的气体得以交换，从而增强了土壤的进气量，为作物根系提供了氧气，有利于根的呼吸作用。
进一步地，所述作物种植箱1箱体底板的透水孔的孔直径为2～50mm，透水孔的孔中心间距为5～200mm。
进一步地，所述喷水孔12的孔直径为2～10mm，喷水孔12的孔中心间距为5～500mm。
进一步地，所述第一水泵13的功率为500W～2000W，所述搅拌设备11包括搅拌叶轮和搅拌电机。搅拌设备主要是为了使肥料和水充分混合均匀。
进一步地，所述水泵控制器14通过人工设定，能自动控制第一水泵13的启停时间。
进一步地，所述水肥储存箱6的液面水平位置低于渗漏液收集箱2的液面水平位置，且渗漏液收集箱2内的液体不需外力即能沿水肥回收管5流入水肥储存箱6。
进一步地，所述所述水肥回收管5上还设置有第二水泵。受限于具体种植环境，如果不能利用重力使收集到的渗漏液沿水肥回收管5进入到水肥储存箱6，则启动第二水泵使渗漏液进入到水肥储存箱6。
进一步地，所述作物种植箱1为矩形上方敞口箱体，矩形箱体便于；渗漏液收集箱2为半圆筒形上方敞口箱体，半圆筒形利于渗漏液沿水肥回收管5进入到水肥储存箱6。
本实施例选用莴苣作物进行试验，应用传统的设施农业装置，对一个长10m，宽0.5m，种植面积为5m2的莴苣地，按常规施肥量配施氮肥0.1kg，磷肥0.04kg，钾肥0.06kg。多次进行试验发现一次浇透土壤需灌水量40至50kg，浇灌完24h内能收集到3至5kg的渗漏液，将渗漏液带回实验室测定出其中氮含量5.64g/kg，磷含量1.92g/kg，钾含量2.49g/kg。试验结果表明：应用本发明装置对5m2的莴苣地每次浇灌大约可减少氮素15g、磷素6g、钾素8g的渗漏损失量，具有较好的水肥循环利用效果，在设施农业中具有较好的推广应用价值。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种水肥循环利用装置系统，其特征在于，所述水肥循环利用装置系统包括作物种植箱(1)、渗漏液收集箱(2)、透水网布(3)、通风板(4)、水肥回收管(5)、水肥储存箱(6)、输水软管(7)、输水硬管(8)、第一水泵(13)和水泵控制器(14)；所述作物种植箱(1)的箱体底板设置有透水孔，作物种植箱(1)的箱体底板上方铺有透水网布(3)，所述渗漏液收集箱(2)设置在作物种植箱(1)的下方，渗漏液收集箱(2)与作物种植箱(1)之间通过周壁设置的通风板(4)进行连接，所述渗漏液收集箱(2)下方连接有水肥回收管(5)，水肥回收管(5)的另一端通向水肥储存箱(6)，所述水肥储存箱(6)上设置有进水口(9)和肥料投入口(10)，水肥储存箱(6)内还设置有搅拌设备(11)，水肥储存箱(6)底部与输水软管(7)的一端相连，所述输水软管(7)上设置有第一水泵(13)，第一水泵(13)上连接有水泵控制器(14)，输水软管(7)的另一端连接输水硬管(8)，输水硬管(8)设置在作物种植箱(1)上方，输水硬管(8)上设置有喷水孔(12)；所述透水网布(3)包括能够阻挡细微土壤颗粒穿透但能使水和气体穿透的透水膜；所述通风板(4)将渗漏液收集箱(2)与作物种植箱(1)之间围成框状，通风板(4)呈百叶窗状，所述水肥回收管(5)上还设置有第二水泵；所述喷水孔(12)的孔直径为2～10mm，喷水孔(12)的孔中心间距为5～500mm；所述第一水泵(13)的功率为500W～2000W。
2.根据权利要求1所述的水肥循环利用装置系统，其特征在于，所述作物种植箱(1)箱体底板的透水孔的孔直径为2～50mm，透水孔的孔中心间距为5～200mm。
3.根据权利要求1所述的水肥循环利用装置系统，其特征在于，所述搅拌设备(11)包括搅拌叶轮和搅拌电机。
4.根据权利要求1所述的水肥循环利用装置系统，其特征在于，所述水泵控制器(14)能通过人工设定，用于自动控制第一水泵(13)的启停时间。
5.根据权利要求1所述的水肥循环利用装置系统，其特征在于，所述渗漏液收集箱(2)和水肥储存箱(6)的高度以及水肥回收管(5)两端的高度设置为使得渗漏液收集箱(2)内的液体不需外力即能沿水肥回收管(5)流入水肥储存箱(6)。
6.根据权利要求1所述的水肥循环利用装置系统，其特征在于，所述作物种植箱(1)为矩形上方敞口箱体，渗漏液收集箱(2)为半圆筒形上方敞口箱体。
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