CN112219527B - 一种烟田节水灌溉平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种烟田节水灌溉平台，包括水窖、灌溉泵、排水泵、灌溉管网和滴灌头，所述灌溉泵的进水口和排水泵的出水口均连通至水窖，灌溉泵的出水口和排水泵的进水口均连通至灌溉管网，若干个滴灌头通过软管与灌溉管网连通，所述滴灌头为下端封闭的管体，滴灌头包括滴灌管和排水管，所述滴灌管埋设在土壤内，滴灌管均布有若干个滴管微孔，所述排水管下端与滴灌管上端连通，排水管上端纵向伸出土壤，排水管伸出土壤的一段设置有排水口，所述排水口设置有开合机构。本发明的目的在于解决或至少减轻现有烟田灌溉过程中土壤水分不易控制，烟田排水不畅的问题，提供一种烟田节水灌溉平台。
Description
技术领域
本发明涉及种植灌溉技术领域，尤其涉及一种烟田节水灌溉平台。
背景技术
水分是烟草重要的生态因子和组成成分，在烟草的大田生长阶段，水分不足，特别是旺长期和成熟期缺水，会严重影响烟叶的产量和品质。我国北方烟区，降雨量年际间变化幅度大，季节间分配不均匀，经常会由于干旱影响而造成烟叶产量降低，品质下降。南方烟区虽然雨量充沛，但往往在烟株生长前中期阶段降雨过多，常造成烟田渍水，影响烟株根系发育；后期阶段性干旱时常发生，导致上部烟叶不能正常成熟，严重影响上部烟叶的质量和可用性。因此，在烟叶生产上应加强烟田水利设施建设，做到根据烟株各个生育阶段对水分的需求适当灌水，使烟株在良好的水分供应下进行叶片发育和物质代谢，促进烟叶致香物质的合成与积累，为优质烟叶的形成奠定基础。
在烟草生长发育过程中，如果土壤水分不足，适时适量灌水可以促进烟株生长，提高烟叶的产量和品质。若灌水时期不当，或灌水量过大，则会降低烟叶的产量和品质。据汪耀富报道，在干旱条件下适量灌水，烟株生长发育正常，烟叶叶片较大，厚薄适中，颜色桔黄，油分足，弹性强，产量、均价和上等烟比例提高，叶内还原糖含量上升，总氮和烟碱含量下降，烟叶的化学成分趋于平衡协调；灌水不足时烟株生长发育受阻，叶片小而厚，颜色较深，烟叶产量低，叶内含氮化合物多而含糖量少，化学成分比值不协调；灌水过多则烤后叶片大而薄，颜色浅，油分少，弹性差，含糖量多而含氮化合物含量少，烟叶的香气质量显著下降。
Hawks等研究表明，烟田灌水可以促进烟株早期生长，特别是在施肥量过大，烟株存在潜在肥料伤害时，灌水对消除肥害具有十分重要的作用。同时灌水还可以防止下部叶“旱烘”和成熟期烟叶贪青晚熟，改善烟叶的烘烤特性，减轻烟草花叶病、根结线虫病和黑胫病的发生。
但是，烟田灌水不当也存在一些潜在的弊端，特别是灌水后立即遇到长时期降雨，将加重水分过量的危害，如水涝、养分淋溶损失、病害浸染传播、烟叶产量和质量下降等。由于烟叶生产季节的降雨多为雷阵雨，降雨时期和降雨量很难预测，目前还没有任何手段能消除这种潜在的危害。
我国烟草的灌溉方式多采用地面灌溉，近年来发展部分喷灌和滴灌。灌溉用水主要取自河水、库水、井水、塘水等。随着集约化烟叶生产的发展，烟田灌溉设施和方法不断得到改进，各主产烟区也在不断加强烟田水利设施建设，积极扩大灌溉面积。但目前我国北方烟区的灌溉面积还不足总种烟面积的1/2，不少烟区的灌溉条件较差，烟叶生产几乎完全依赖于自然降雨，制约着烟叶生产水平的提高。而南方烟区由于雨量较大，对烟株生长后期干旱的影响认识不足，不少产区忽视了烟田水利设施建设，导致烟田排水不畅，遇旱不灌，影响烟草根系发育和烟叶质量。因此建设多种形式的烟田水利设施，对提高我国南北方烟叶生产水平都有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，解决或至少减轻现有烟田灌溉过程中土壤水分不易控制，烟田排水不畅的问题，提供一种烟田节水灌溉平台。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种烟田节水灌溉平台，包括水窖、灌溉泵、排水泵、灌溉管网和滴灌头，所述灌溉泵的进水口和排水泵的出水口均连通至水窖，灌溉泵的出水口和排水泵的进水口均连通至灌溉管网，若干个滴灌头通过软管与灌溉管网连通；
所述滴灌头为下端封闭的管体，滴灌头包括滴灌管和排水管，所述滴灌管埋设在土壤内，滴灌管均布有若干个滴管微孔，所述排水管下端与滴灌管上端连通，排水管上端纵向伸出土壤，排水管伸出土壤的一段设置有排水口，所述排水口设置有开合机构。
为了进一步实现本发明，可优先选用以下技术方案：
优选的，所述滴灌管包括上螺旋段和下螺旋段，所述上螺旋段呈上小下大的圆锥状螺旋结构，所述下螺旋段呈上大下小的圆锥状螺旋结构，上螺旋段的高度值大于下螺旋段的高度值。
优选的，所述滴灌管外侧设置有旋刃，所述旋刃的数量为两个，两个旋刃分别水平设置于滴灌管两侧，旋刃的截面呈外小内大的等腰三角形，旋刃的两个腰边均与滴灌管的外径相切。
优选的，所述排水管位于滴灌管的螺旋轴心处，排水管下端固定设置有定位杆，所述定位杆下部与滴灌管固定连接，定位杆下端呈下小上大的圆锥状，排水管下部固定设置有定位板，所述定位板呈圆环状，定位板位于排水口下侧。
优选的，所述开合机构包括下限位板、上限位板和开合套，所述下限位板和上限位板均呈圆环状，下限位板和上限位板均横向固定设置于排水管内且分别位于排水口的下方和上方，所述开合套呈圆管状，开合套内侧设置有动力套，所述动力套的截面呈外大内小的等腰三角形，开合套纵向密封滑动设置于排水管内且位于下限位板和上限位板之间，开合套下端与下限位板之间设置有弹簧，开合套的高度值大于排水口的高度值，开合套的高度值小于上限位板下侧与排水口上侧之间的距离值。
优选的，所述烟田节水灌溉平台还包括施肥组件，所述施肥组件位于灌溉管网和灌溉泵之间，施肥组件包括储肥箱、混合管和汇流管，所述储肥箱包括若干个密封的储肥腔，储肥腔上部设置有通气口，所述通气口处设置有盖板和伸缩机构，所述伸缩机构驱动所述盖板沿通气口密封滑动，所述混合管横向设置于储肥箱下方，混合管上部与若干个储肥腔连通、下部与汇流管中部连通，所述汇流管两端分别与灌溉管网和灌溉泵连通。
优选的，所述汇流管靠近灌溉管网的一端设置有搅拌管，所述搅拌管的两端分别与灌溉管网和汇流管连通，搅拌管内设置有若干组搅拌组件，所述搅拌组件包括转轴、搅拌桨和固定板，所述固定板为间隔设置的两个，固定板呈圆形且同轴设置于搅拌管内，所述转轴两端分别与两个固定板转动连接，所述搅拌桨固定设置于转轴中部。
优选的，所述汇流管包括汇流段和导流段，所述汇流段呈圆管状，两个所述导流段分别位于汇流段的两端，导流段为外大内小的圆台状管体。
优选的，所述施肥组件还包括土壤养分传感器，所述土壤养分传感器包括土壤氮传感器、土壤磷传感器和土壤钾传感器，所述土壤氮传感器、土壤磷传感器和土壤钾传感器分别连接不同的储肥腔的伸缩机构，所述伸缩机构为伸缩电机。
优选的，所述烟田节水灌溉平台还包括土壤水分传感器和水位传感器，所述土壤水分传感器位于土壤内且位于滴灌头附近，土壤水分传感器与灌溉泵连接，所述水位传感器设置于排水口处且与排水泵连接，所述灌溉泵和所述排水泵与灌溉管网之间均设置有单向阀，所述单向阀的导通方向与其对应的灌溉泵或排水泵的输送方向一致。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明的滴灌头包括滴灌管和排水管，滴灌管埋设在土壤内，通过灌溉泵将水窖内的存储的水直接对烟草根部施水，灌溉节水；排水管设置有排水口，通过排水泵将烟田地表多余的存水抽取到水窖中，使烟田排水顺畅，降低水分过量带来的危害，同时将多余的水进行收集、存储，等到干旱时使用，进一步达到节水的目的。
土壤靠近地表的一侧容易受空气的影响，空气潮湿时易土壤吸收空气中的水分、空气干燥时土壤水分蒸发快，因此土地靠近地表处不适滴灌较多的水分，而烟草根系底部较为分散且大多为须根，对水分的吸收效果较差。本发明的滴灌管包括上螺旋段和下螺旋段，不仅方便钻入土壤中，还针对耗水情况，土壤靠近地表处和底部滴灌水分少，而中部滴灌水分多，提高灌溉水分的利用率，进一步提高节水效果。
本发明还设置有施肥组件，在灌溉的过程中，将肥水混合并直接作用于烟草根部，并且根据土壤养分传感器检测土壤中的养分的多少针对性的施加肥料，不仅保障了烟草的生长，还提高了肥料的使用率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的滴灌头的结构示意图；
图3为本发明的滴灌头的结构剖视图；
图4为本发明的图3中A处的放大图；
图5为本发明的开合套的结构剖视图；
图6为本发明的施肥组件的结构示意图；
图7为本发明的储肥箱的结构剖视图；
图8为本发明的汇流管的结构示意图；
图9为本发明的汇流管的结构剖视图；
图10为本发明的搅拌管的装配剖视图；
图11为本发明的搅拌管的侧视图；
图12为本发明的转轴和搅拌桨的结构示意图；
其中：1-水窖；2-灌溉泵；3-排水泵；4-灌溉管网；5-滴灌头；6-滴灌管；7-排水管；8-排水口；9-旋刃；10-定位杆；11-下限位板；12-上限位板；13-开合套；14-动力套；15-储肥箱；16-混合管；17-汇流管；18-盖板；19-伸缩机构；20-储肥腔；21-搅拌管；22-转轴；23-搅拌桨；24-固定板；25-定位板；601-上螺旋段；602-下螺旋段；1701-汇流段；1702-导流段。
具体实施方式
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
实施例1：
如图1-12所示，一种烟田节水灌溉平台，包括水窖1、灌溉泵2、排水泵3、灌溉管网4和滴灌头5，灌溉泵2的进水口和排水泵3的出水口均连通至水窖1，灌溉泵2的出水口和排水泵3的进水口均连通至灌溉管网4，若干个滴灌头5通过软管与灌溉管网4连通；
滴灌头5为下端封闭的管体，滴灌头5包括滴灌管6和排水管7，滴灌管6埋设在土壤内，滴灌管6均布有若干个滴管微孔，排水管7下端与滴灌管6上端连通，排水管7上端纵向伸出土壤，排水管7伸出土壤的一段设置有排水口8，排水口8设置有开合机构。
烟田节水灌溉平台还包括土壤水分传感器和水位传感器，土壤水分传感器位于土壤内且位于滴灌头5附近，土壤水分传感器与灌溉泵2连接，水位传感器设置于排水口8处且与排水泵3连接；灌溉泵2和排水泵3与灌溉管网4之间均设置有单向阀，单向阀的导通方向与其对应的灌溉泵2或排水泵3的输送方向一致。
为了达到节水的目的，滴灌管6包括上螺旋段601和下螺旋段602，上螺旋段601呈上小下大的圆锥状螺旋结构，下螺旋段602呈上大下小的圆锥状螺旋结构，上螺旋段601的高度值大于下螺旋段602的高度值。
为了使滴灌管6更为便利的钻入土壤中，本实施例中，滴灌管6外侧设置有旋刃9，旋刃9的数量为两个，两个旋刃9分别水平设置于滴灌管6两侧，旋刃9的截面呈外小内大的等腰三角形，旋刃9的两个腰边均与滴灌管6的外径相切。
为了提高滴灌管6的整体强度，排水管7位于滴灌管6的螺旋轴心处，排水管7下端固定设置有定位杆10，定位杆10下部与滴灌管6固定连接，定位杆10下端呈下小上大的圆锥状；排水管7下部固定设置有定位板25，定位板25呈圆环状，定位板25位于排水口8下侧。
为了优化产品结构，开合机构包括下限位板11、上限位板12和开合套13，下限位板11和上限位板12均呈圆环状，下限位板11和上限位板12均横向固定设置于排水管7内且分别位于排水口8的下方和上方，开合套13呈圆管状，开合套13内侧设置有动力套14，动力套14的截面呈外大内小的等腰三角形，开合套13纵向密封滑动设置于排水管7内且位于下限位板11和上限位板12之间，开合套13下端与下限位板11之间设置有弹簧，开合套13的高度值大于排水口8的高度值，开合套13的高度值小于上限位板12下侧与排水口8上侧之间的距离值；该开合机构无须动力，可自动调节；灌溉时，水流从上往下经过开合套13，动力套14使其产生压差，从而使开合套13下移将排水口8封闭，水流进入滴灌管6并对烟草根部进行灌溉；排水时，弹簧的弹力使开合套13上移将排水口8开启，水流从下往上经过开合套13，水流经排水管7进入水窖1；未灌溉和排水时，弹簧的弹力使开合套13上移将排水口8开启，空气可通过滴灌管6进入地下，使烟草的根系保持一定的通气性，提高烟草的质量。
烟田节水灌溉平台还包括施肥组件，施肥组件位于灌溉管网4和灌溉泵2之间，施肥组件包括储肥箱15、混合管16和汇流管17，储肥箱15包括若干个密封的储肥腔20，储肥腔20上部设置有通气口，通气口处设置有盖板18和伸缩机构19，伸缩机构19驱动盖板18沿通气口密封滑动，混合管16横向设置于储肥箱15下方，混合管16上部与若干个储肥腔20连通、下部与汇流管17中部连通，汇流管17两端分别与灌溉管网4和灌溉泵2连通；储肥腔20整体密封仅有一个通气口连通空气，当通气口封闭时，储肥腔20内的肥液无法从储肥腔20内流出；各个储肥腔20的通气口开合程度不一致时，灌溉时水流带动各个储肥腔20内肥液流向汇流管17的流量也不同，从而控制各个储肥腔20内肥液流出的比例，达到精准施肥的目的。
为了使肥料与灌溉水充分混合，汇流管17靠近灌溉管网4的一端设置有搅拌管21，搅拌管21的两端分别与灌溉管网4和汇流管17连通，搅拌管21内设置有若干组搅拌组件，搅拌组件包括转轴22、搅拌桨23和固定板24，固定板24为间隔设置的两个，固定板24呈圆形且同轴设置于搅拌管21内，转轴22两端分别与两个固定板24转动连接，搅拌桨23固定设置于转轴22中部。
为了保障灌溉时，水流能将肥液从储肥腔20内带出，汇流管17包括汇流段1701和导流段1702，汇流段1701呈圆管状，两个导流段1702分别位于汇流段1701的两端，导流段1702为外大内小的圆台状管体。
为了提高肥液的使用率，防止过度施肥，施肥组件还包括土壤养分传感器，土壤养分传感器包括土壤氮传感器、土壤磷传感器和土壤钾传感器，土壤氮传感器、土壤磷传感器和土壤钾传感器分别连接不同的储肥腔20的伸缩机构19，伸缩机构19为伸缩电机。
本实施例中，土壤水分传感器采用品牌为精讯畅通、型号为JXBS-3001-TDR的管式土壤水分一体栉壤仪，土壤养分传感器采用品牌为精讯畅通、型号为JXBS-3001-SCY-NPK的土壤氮磷钾检测仪。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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 (9)
1.一种烟田节水灌溉平台，其特征在于，包括水窖(1)、灌溉泵(2)、排水泵(3)、灌溉管网(4)和滴灌头(5)，所述灌溉泵(2)的进水口和排水泵(3)的出水口均连通至水窖(1)，灌溉泵(2)的出水口和排水泵(3)的进水口均连通至灌溉管网(4)，若干个滴灌头(5)通过软管与灌溉管网(4)连通；
所述滴灌头(5)为下端封闭的管体，滴灌头(5)包括滴灌管(6)和排水管(7)，所述滴灌管(6)埋设在土壤内，滴灌管(6)均布有若干个滴管微孔，所述排水管(7)下端与滴灌管(6)上端连通，排水管(7)上端纵向伸出土壤，排水管(7)伸出土壤的一段设置有排水口(8)，所述排水口(8)设置有开合机构；
所述开合机构包括下限位板(11)、上限位板(12)和开合套(13)，所述下限位板(11)和上限位板(12)均呈圆环状，下限位板(11)和上限位板(12)均横向固定设置于排水管(7)内且分别位于排水口(8)的下方和上方，所述开合套(13)呈圆管状，开合套(13)内侧设置有动力套(14)，所述动力套(14)的截面呈外大内小的等腰三角形，开合套(13)纵向密封滑动设置于排水管(7)内且位于下限位板(11)和上限位板(12)之间，开合套(13)下端与下限位板(11)之间设置有弹簧，开合套(13)的高度值大于排水口(8)的高度值，开合套(13)的高度值小于上限位板(12)下侧与排水口(8)上侧之间的距离值。
2.根据权利要求1所述的一种烟田节水灌溉平台，其特征在于，所述滴灌管(6)包括上螺旋段(601)和下螺旋段(602)，所述上螺旋段(601)呈上小下大的圆锥状螺旋结构，所述下螺旋段(602)呈上大下小的圆锥状螺旋结构，上螺旋段(601)的高度值大于下螺旋段(602)的高度值。
3.根据权利要求2所述的一种烟田节水灌溉平台，其特征在于，所述滴灌管(6)外侧设置有旋刃(9)，所述旋刃(9)的数量为两个，两个旋刃(9)分别水平设置于滴灌管(6)两侧，旋刃(9)的截面呈外小内大的等腰三角形，旋刃(9)的两个腰边均与滴灌管(6)的外径相切。
4.根据权利要求2所述的一种烟田节水灌溉平台，其特征在于，所述排水管(7)位于滴灌管(6)的螺旋轴心处，排水管(7)下端固定设置有定位杆(10)，所述定位杆(10)下部与滴灌管(6)固定连接，定位杆(10)下端呈下小上大的圆锥状，排水管(7)下部固定设置有定位板(25)，所述定位板(25)呈圆环状，定位板(25)位于排水口(8)下侧。
5.根据权利要求1所述的一种烟田节水灌溉平台，其特征在于，所述烟田节水灌溉平台还包括施肥组件，所述施肥组件位于灌溉管网(4)和灌溉泵(2)之间，施肥组件包括储肥箱(15)、混合管(16)和汇流管(17)，所述储肥箱(15)包括若干个密封的储肥腔(20)，储肥腔(20)上部设置有通气口，所述通气口处设置有盖板(18)和伸缩机构(19)，所述伸缩机构(19)驱动所述盖板(18)沿通气口密封滑动，所述混合管(16)横向设置于储肥箱(15)下方，混合管(16)上部与若干个储肥腔(20)连通、下部与汇流管(17)中部连通，所述汇流管(17)两端分别与灌溉管网(4)和灌溉泵(2)连通。
6.根据权利要求5所述的一种烟田节水灌溉平台，其特征在于，所述汇流管(17)靠近灌溉管网(4)的一端设置有搅拌管(21)，所述搅拌管(21)的两端分别与灌溉管网(4)和汇流管(17)连通，搅拌管(21)内设置有若干组搅拌组件，所述搅拌组件包括转轴(22)、搅拌桨(23)和固定板(24)，所述固定板(24)为间隔设置的两个，固定板(24)呈圆形且同轴设置于搅拌管(21)内，所述转轴(22)两端分别与两个固定板(24)转动连接，所述搅拌桨(23)固定设置于转轴(22)中部。
7.根据权利要求5所述的一种烟田节水灌溉平台，其特征在于，所述汇流管(17)包括汇流段(1701)和导流段(1702)，所述汇流段(1701)呈圆管状，两个所述导流段(1702)分别位于汇流段(1701)的两端，导流段(1702)为外大内小的圆台状管体。
8.根据权利要求5所述的一种烟田节水灌溉平台，其特征在于，所述施肥组件还包括土壤养分传感器，所述土壤养分传感器包括土壤氮传感器、土壤磷传感器和土壤钾传感器，所述土壤氮传感器、土壤磷传感器和土壤钾传感器分别连接不同的储肥腔(20)的伸缩机构(19)，所述伸缩机构(19)为伸缩电机。
9.根据权利要求1所述的一种烟田节水灌溉平台，其特征在于，所述烟田节水灌溉平台还包括土壤水分传感器和水位传感器，所述土壤水分传感器位于土壤内且位于滴灌头(5)附近，土壤水分传感器与灌溉泵(2)连接，所述水位传感器设置于排水口(8)处且与排水泵(3)连接，所述灌溉泵(2)和所述排水泵(3)与灌溉管网(4)之间均设置有单向阀，所述单向阀的导通方向与其对应的灌溉泵(2)或排水泵(3)的输送方向一致。
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