CN110896834A

CN110896834A - 一种沙漠种植施肥灌溉方法及装置

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Publication number: CN110896834A
Application number: CN201911234713.3A
Authority: CN
Inventors: 梁荷
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-12-05
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2020-03-24

Abstract

本发明提供了一种沙漠种植施肥灌溉方法，包括如下步骤：S1，将从海水中分离出来的耐盐藻类的藻种于培养器中进行繁殖培养，在培养过程中向培养器中提供光照、温度、空气、营养物质和水；S2，将繁殖后的耐盐藻类通过施肥管输送至作物根部。本发明还提供了一种沙漠种植施肥灌溉装置，包括藻种液储槽、灌溉水储槽、培养器以及与培养器导通的施肥管。本发明的沙漠种植施肥灌溉方法及装置，能够利用海藻富集营养物质，并将无机营养转换为有机营养，使得其在沙漠的环境条件下能够很好的生长。

Description

一种沙漠种植施肥灌溉方法及装置

技术领域

本发明涉及沙漠种植的领域，具体而言，涉及一种沙漠种植施肥灌溉方法及装置。

背景技术

沙漠，包括干旱、半干旱的沙地，主要是指地面完全或部分被沙所覆盖、植物非常稀少、雨水稀少、空气干燥的荒芜地区，沙漠地区植被难以生存，开发干旱、半干旱沙漠的种植技术，是解决土壤沙漠化、创造沙地收益的一个重要途径。

众所周知，植物生长需要合适的光温水热肥环境，其中“肥”是植物生长不可或缺的条件之一，植物对营养物质的吸收主要是吸收离子态的无机养分和小分子的有机养分，而沙漠中由于严重缺水，难以产生有效的离子态的无机养分供作物吸收，同时由于沙漠的土壤贫瘠，也难以供给作物有效的有机养分。所以，即便已经筛选出大量的适宜沙漠生长的耐旱植物，但是这些植物在沙漠中生长由于不能有充足的养分供应，导致其生长严重受阻，难以带来实际的收益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沙漠种植施肥灌溉方法及装置，能够利用海藻富集营养物质，并将无机营养转换为有机营养，使得其在沙漠的环境条件下能够很好的生长。

本发明的实施例是这样实现的：本发明提供了一种沙漠种植施肥灌溉方法，包括如下步骤：S1，将从海水中分离出来的耐盐藻类的藻种于培养器中进行繁殖培养，在培养过程中向培养器中提供光照、温度、空气、营养物质和水；S2，将繁殖后的耐盐藻类通过施肥管输送至作物根部。

本发明的沙漠种植施肥灌溉方法，采用耐盐藻类富集无机营养，通过耐盐藻类将无机营养转化为高蛋白含量的有机营养，将富集营养后的耐盐藻类随水灌溉至作物根部，由于沙漠环境温度较高，严重缺水，耐盐藻类在作物根部会很快缺水腐败，从而其体内富含的大量蛋白质等有机营养物质能够保留在作物根部，并作为营养物质供作物吸收利用，能够有效促进作物生长。

此外，本发明还提供了一种沙漠种植施肥灌溉装置，包括藻种液储槽、灌溉水储槽、培养器以及与培养器导通的施肥管；藻种液储槽和培养器之间设置有第一连接管，第一连接管上设置有第一阀门和第一输液泵；灌溉水储槽和培养器之间设置有第二连接管，第二连接管上设置有第二阀门和第二输液泵；施肥管靠近培养器的一端设置有第三阀门，施肥管上还设置有第三输液泵。

本发明的沙漠种植施肥灌溉装置，使用时，先关闭第三阀门和第三输液泵，打开第一阀门和第一输液泵将耐盐藻类输送至培养器中，打开第二阀门和第二输液泵，将溶解有营养物质的水溶液输送至培养器中，耐盐藻类在培养器中进行繁殖培养，将灌溉水中溶解的营养物质富集到耐盐海藻中，培养一定时间后，打开第三阀门和第三输液泵，将繁殖后的耐盐藻类输送至作物根部，供作物吸收营养。

本发明的有益效果是：

1.本发明的施肥灌溉方法，通过利用耐盐藻类对无机盐的高效富集作用，将无机营养转化为高蛋白含量的有机营养后施在作物根部，并利用沙漠干旱缺水的条件特点，使得富集营养的耐盐藻类在作物根部腐烂，其体内的营养物质可以供作物吸收利用；

2.本发明的施肥灌溉装置，使得耐盐藻类的繁殖、灌溉水的灌溉、施肥等过程在田间即可实现，且可以形成一条完整连续的施肥灌溉线，使用简单方便；

3.本发明的施肥灌溉装置的结构简单，施肥灌溉的原料简单易得，耐盐藻类的繁殖条件可以很大程度的借助自然条件，且耐盐藻类的光合效率高、生长周期短、速度快、数量庞大，能够快速连续地为作物生长提供有机营养。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例1的沙漠种植施肥灌溉装置的结构示意图。

图标：

10-藻种液储槽，11-第一连接管，12-第一阀门，13-第一输液泵，20-灌溉水储槽，21-第二连接管，22-第二阀门，23-第二输液泵，31-第一培养器，32第二培养器，33-第三阀门，34-第三输液泵，35-液体阀门，36-液体泵，37-第一曝气装置，38-第二曝气装置，40-施肥管，50-作物根部。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面结合实施例对本发明的沙漠种植施肥灌溉方法及装置进行具体说明。

本实施例提供了一种沙漠种植施肥灌溉方法，包括如下步骤：S1，将从海水中分离出来的耐盐藻类的藻种于培养器中进行繁殖培养，在培养过程中向培养器中提供光照、温度、空气、营养物质和水；S2，将繁殖后的耐盐藻类通过施肥管输送至作物根部。

发明人在长期的沙漠种植实践中发现，沙漠种植存在的主要问题除了干旱缺水以外，还有一个限制性问题就是由缺水和土壤贫瘠带来的作物营养物质吸收受阻的问题，介于此，发明人通过分析作物对营养物质的吸收利用规律，提出了对沙漠中的作物施用小分子有机养分的方案，并提出了利用耐盐藻类富集无机营养从而提供营养元素丰富全面的有机养分的方案，耐盐藻类对盐类的富集作用强、且其繁殖速度快、繁殖效率高、培养条件简单易实现，可以随着灌溉过程的进行连续的提供充足的有机养分。

本发明的步骤S1中的营养物质先溶解在灌溉水中形成水溶液，营养物质和灌溉水最终以水溶液的形式添加至培养器中。这样的添加方式，有助于使得进入培养器中的营养物质能够充分的分散在培养液中，有助于耐盐藻类充分吸收营养物质。

发明人设计的步骤S1中的营养物质至少包括氮、磷、钾三种营养元素中的一种，有选的，应该至少包含氮磷钾这三种营养元素。这主要是为了将作物生长需要的三大主要营养元素富集在耐盐藻类中，当然，本发明中的营养物质还可以包括作物生长需要的其他中微量元素，包括钙、镁、硫、硼、锌、铁、锰、铜等元素，以促进作物更好的生长。

需要说明的是，本发明的营养物质均为水溶性的，包括硝酸铵、硝酸钾、尿素、工业一氨、水溶性聚磷酸铵等，这样才能方便的使得其被耐盐藻类吸收利用。

具体的，营养物质中氮磷钾的比例为N：P₂O₅：K₂O＝10～30:5～15：5～25。实际应用中氮磷钾的比例可以根据作物种类以及施肥时期的不同进行调整，使其能够尽可能的匹配作物的需肥特点。

本发明中，水溶液中的营养物质的质量含量为5％～30％；藻种为液体的藻种液；进入培养器中的水溶液和藻种液的体积比为1：1.5～8。这几个参数的设置主要是根据耐盐藻类的繁殖过程条件，包括藻类的种类、耐盐程度、繁殖速度、温度、光照、二氧化碳含量等确定的，以最大程度的富集有机养分和最大程度的匹配灌溉速度为主要目标。

本发明中的耐盐藻类为浮游藻类。浮游藻类的藻体仅由一个细胞组成，所以也称为海洋单细胞藻，这类生物是一群具有叶绿素，能够进行光合作用，并生产有机物的自养型生物，浮游藻身体直径一般只有千分之几毫米，只有在显微镜下才能看见它们的模样；另外，单细胞藻类对环境的改变有很强的适应能力，由于世代时间极短，通过较小的遗传变异，在一定时间内即可适应于盐度的颇大变化，还能较迅速地合成多元醇或其衍生物、糖或多糖和某种氨基酸等渗透调节物，用以迅速调节细胞的渗透压，适应环境盐度的变化。发明人选择浮游藻类作为本发明的耐盐藻类，主要是基于浮游藻类的尺寸较小，较容易随水流动进行灌溉，另一方面也是由于这类藻类对盐度的适应能力更强，耐盐性更强，更容易富集无机营养。

具体的，本发明的浮游藻类可以是蓝藻门、隐藻门、甲藻门、黄藻门、金藻门、硅藻门、裸藻门和绿藻门中的一种，优选的，可以是蓝藻门、硅藻门和绿藻门中的一种，更为具体的，可以是盐藻、浒苔、石蒓、色球藻、微囊藻、硅藻、绿藻和蓝藻中的一种。

本发明还提供了一中沙漠种植施肥灌溉装置，包括藻种液储槽10、灌溉水储槽20、培养器以及与培养器导通的施肥管40；藻种液储槽10和培养器之间设置有第一连接管11，第一连接管11上设置有第一阀门12和第一输液泵13；灌溉水储槽20和培养器之间设置有第二连接管21，第二连接管21上设置有第二阀门22和第二输液泵23；曝气装置用以向培养器中曝气；施肥管40靠近培养器的一端设置有第三阀门33，施肥管40上还设置有第三输液泵34。

使用时，将该装置设置在田间，将藻种液放在藻种液储槽10中，将灌溉水(多为淡水)放在在灌溉水储槽20中，将营养物质添加在灌溉水储槽20中，并与灌溉水充分混合，形成含有一定量营养物质的水溶液，先打开第一阀门12和第二阀门22，启动第一输液泵13和第二输液泵23，将藻种液和水溶液按照设定比例加入培养器中，并通过向培养器中鼓入空气，同时向培养器中提供光照，使得耐盐藻类在培养器中迅速繁殖，繁殖到一定程度后，打开第三阀门33和第三输液泵34，使得繁殖后的耐盐藻类进入施肥管40，并通过施肥管40将耐盐藻类输送至作物根部50。

本发明的提供空气可以是通过曝气装置实现的，也可以是将培养器设置为开口状的，直接与空气接触以提供二氧化碳，本发明提供光照可以是通过光照灯，可以是通过将培养器设置为开口状使得内部的藻类直接接触大气，也可以是通过将培养器设置为透明的，以利用太阳光带来的光照和温度。具体的，本发明的培养器为透明的密封的有机玻璃材质。培养器还导通有曝气装置，通过将培养器设置为透明的有机玻璃材质，可以有效的利用太阳光的光照和光照产生的温度，以提供耐盐藻类繁殖的合适的条件，通过曝气装置可以保证向培养器内提供充足的光合作用所需的气体。

此外，本发明的培养器设置为管状，主要是为了能够增加耐盐藻类接触光照的面积。

本发明的培养器设置有多件，多件培养器导通连接，一培养器与相邻培养器之间设置有一液体阀门35。多件培养器可以同时培养耐盐藻类，第一件培养器培养几个小时后，将其导入第二培养器继续培养，此时的第一件培养器中重新开始新的一轮培养，这样设置可以保证连续不断的供应培养好的耐盐藻类。

本发明的施肥管40包括施肥管本体以及开设于施肥管本体上的施肥口，施肥口上覆盖有瓣膜体，施肥口的位置开设在作物根部50处。当混合有水的耐盐藻类进入施肥管40后，在第三输液泵34的输送下到达施肥口处，施肥口处的管壁压力增大，使得覆盖于施肥口上的瓣膜体打开，耐盐藻类便随水到达作为根部，采用瓣膜体覆盖施肥口，施肥口开口可适当放大，避免采用传统的滴灌装置可能造成的出水口堵塞问题。

本发明的灌溉水储槽20中设置有搅拌装置，灌溉水储槽20还配设有带有计量装置的若干固体加料器。通过搅拌装置和固体加料器实现固体营养物质的加料以及均匀的营养物质水溶液的制备。

实施例1

本实施例提供了一种沙漠种植施肥灌溉装置，如附图1所示，该装置包括藻种液储槽10、灌溉水储槽20、第一培养器31、第二培养器32、第一曝气装置37、第二曝气装置38以及与第二培养器32导通的施肥管40；藻种液储槽10和第一培养器31之间设置有第一连接管11，第一连接管11上设置有第一阀门12和第一输液泵13；灌溉水储槽20和第一培养器31之间设置有第二连接管21，第二连接管21上设置有第二阀门22和第二输液泵23；曝气装置用以向培养器中曝气；施肥管40靠近第二培养器32的一端设置有第三阀门33，施肥管40上还设置有第三输液泵34。

本实施例的施肥管40包括施肥管本体以及开设于施肥管本体上的施肥口(图中未示出)，施肥口上覆盖有瓣膜体(图中未示出)，施肥口开在作物根部50。本实施例的的灌溉水储槽20中设置有搅拌装置(图中未示出)，灌溉水储槽20还配设有带有计量装置的若干固体加料器(图中未示出)。

实施例2～实施例5均提供了一种沙漠种植施肥灌溉方法，实施例2～实施例5的沙漠种植施肥灌溉方法均是通过实施例1的施肥灌溉装置实现的。

实施例2

实施例提供了一种沙漠种植施肥灌溉方法，包括如下步骤：S1，将从海水中分离出来的耐盐藻类的藻种液于实施例1的培养器中进行繁殖培养，在培养过程中向培养器中曝气，并提供含营养物质的水溶液；S2，将繁殖后的耐盐藻类通过施肥管输送至作物根部。本实施例的耐盐藻类为绿藻，营养物质包括硝酸铵、硝酸钾、尿素和工业一氨，营养物质中氮磷钾的比例为N：P₂O₅：K₂O＝18:5:10，水溶液中的营养物质的质量含量为12％；进入培养器中的水溶液和藻种液的体积比为1:1.5。

实施例3

实施例3与实施例2的区别为：本实施例的耐盐藻类为蓝藻，营养物质包括硝酸铵、硝酸钾、尿素和工业一氨，营养物质中氮磷钾的比例为N：P₂O₅：K₂O＝30:5:5，水溶液中的营养物质的质量含量为5％；进入培养器中的水溶液和藻种液的体积比为1:3。

实施例4

实施例4与实施例2的区别为：本实施例的耐盐藻类为蓝藻，营养物质包括硝酸铵、硝酸钾、尿素和工业一氨，营养物质中氮磷钾的比例为N：P₂O₅：K₂O＝15:15:15，水溶液中的营养物质的质量含量为30％；进入培养器中的水溶液和藻种液的体积比为1:8。

实施例5

实施例5与实施例2的区别为：本实施例的耐盐藻类为蓝藻，营养物质包括硝酸铵、硝酸钾、尿素和工业一氨，营养物质中氮磷钾的比例为N：P₂O₅：K₂O＝10:5:25，水溶液中的营养物质的质量含量为20％；进入培养器中的水溶液和藻种液的体积比为1:5。

实验例

试验地点：内蒙古鄂托克前旗；

实验时间：2017年3月-2018年11月；

种植作物：2年生甘草；

实验方法：在甘草试验田配置实施例1的沙漠种植施肥灌溉装置，分别设置3块试验田，其中试验田1为空白组，试验田2为对照组，试验田3为实验组，空白组不施肥，对照组按照常规方法施肥，实验组按照实施例2-实施例5的灌溉施肥方法施肥；各试验田其他农事操作完全一致。

对照组的具体施肥方式为：整个生育期施肥共4次，分别是：移栽前，亩施磷酸二铵30kg、氯化钾10kg、尿素10kg作基肥；甘草进入分枝期，亩追施尿素10kg、磷酸二铵10kg；第二年萌发前，每亩追施磷酸二铵10kg、尿素5kg；甘草进入快速生长期，每亩追施磷酸二铵20kg、尿素10kg、氯化钾10kg。每次施肥后即刻进行滴灌。

实验组的具体施肥方式为：整个生育期施肥共4次，分别是移栽前采用实施例2的施肥灌溉方法施肥；甘草进入分枝期采用实施例3的施肥灌溉方法施肥；第二年萌发前采用实施例4的施肥灌溉方法施肥；甘草进入快速生长期采用实施例5的施肥灌溉方法施肥。

实验结果：

各试验田于同一天收获后测定其产量(折合为干产)，结果为：空白组产量，286.2kg/亩；对照组产量313.6kg/亩；实验组为578.6kg/亩。

综上，可以看出，采用本发明的沙漠种植施肥灌溉方法，能够有效的供给作物营养，大大的提高了作物的产量和生长状况，不仅促进了沙地治理，同时还大大提高了沙地收益。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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

1.一种沙漠种植施肥灌溉方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，将从海水中分离出来的耐盐藻类的藻种于培养器中进行培养繁殖，在培养过程中向培养器中提供光照、温度、空气、营养物质和水；

S2，将繁殖后的耐盐藻类通过施肥管输送至作物根部。

2.根据权利要求1所述的沙漠种植施肥灌溉方法，其特征在于，所述步骤S1中的营养物质先溶解在灌溉水中形成水溶液，所述营养物质和所述灌溉水最终以水溶液的形式添加至所述培养器中。

3.根据权利要求1所述的沙漠种植施肥灌溉方法，其特征在于，所述步骤S1中的营养物质至少包括氮、磷和钾三种营养元素中的一种。

4.根据权利要求3中所述的沙漠种植施肥灌溉方法，其特征在于，所述营养物质中氮磷钾的比例为N：P₂O₅：K₂O＝10～30:5～15：5～25。

5.根据权利要求2所述的沙漠种植施肥灌溉方法，其特征在于，所述水溶液中的营养物质的质量含量为5％～30％；所述藻种为液态的藻种液，进入所述培养器中的所述水溶液和所述藻种液的体积比为1：1.5～8。

6.根据权利要求1所述的沙漠种植施肥灌溉方法，其特征在于，所述耐盐藻类为浮游藻类。

7.一种沙漠种植施肥灌溉装置，其特征在于，包括藻种液储槽、灌溉水储槽、培养器以及与所述培养器导通的施肥管；

所述藻种液储槽和所述培养器之间设置有第一连接管，所述第一连接管上设置有第一阀门和第一输液泵；所述灌溉水储槽和所述培养器之间设置有第二连接管，所述第二连接管上设置有第二阀门和第二输液泵；

所述施肥管靠近所述培养器的一端设置有第三阀门，所述施肥管上还设置有第三输液泵。

8.根据权利要求7所述的沙漠种植施肥灌溉装置，其特征在于，所述培养器为透明的有机玻璃材质；所述培养器还导通连接有用以向所述培养器中曝气的曝气装置。

9.根据权利要求7所述的沙漠种植施肥灌溉装置，其特征在于，所述培养器设置有多件，多件培养器导通连接，一培养器与相邻培养器之间设置有一液体阀门和一液体泵。

10.根据权利要求7所述的沙漠种植施肥灌溉装置，其特征在于，施肥管包括施肥管本体以及开设于所述施肥管本体上的施肥口，所述施肥口上覆盖有瓣膜体，一所述施肥口设于一作物根部。