CN114071991B

CN114071991B - 渗入器装置

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Publication number: CN114071991B
Application number: CN202080046279.0A
Authority: CN
Inventors: G·德尔加多·卡尔沃-弗洛雷斯; J·M·马丁·加西亚; R·罗哈诺·克鲁斯; J·A·鲁菲安·埃纳雷斯
Original assignee: Universidad de Granada
Current assignee: Universidad de Granada
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2020-04-27
Publication date: 2023-08-08
Anticipated expiration: 2040-04-27
Also published as: ES2793448B2; MX2021013049A; WO2020216982A1; ES2793448A1; CN114071991A; ECSP21085311A; CL2021002800A1; EP3959965A4; AU2020260733A1; EP3959965A1; US20220192112A1

Abstract

本发明描述了一种装置。所述装置由大体圆柱形可渗透护套形成。所述护套具有生物碳颗粒的填充物。所述生物碳颗粒确保了雨水、灌溉水或径流水的深度渗入，从而防止其蒸发并且优化其使用。本发明还描述了一种用于通过利用本发明的装置而增加作物产量的方法。

Description

渗入器装置

技术领域

本发明涉及一种装置，该装置用于实现水在底土中的更大渗入和保持，以及用于实现木本作物和园艺的局部灌溉和施肥。此外，将实现根际的较大氧合作用。其包括用于获取、收集或分配水的设施。

其主要应用部门为农业部门，尤其是橄榄树种植部门，其中其在橄榄树的数量和质量两方面带来了相当大改善。其还可应用于观赏植物维护和园艺以及排水系统，以防止表面积水。

背景技术

灌溉系统用水的问题目前具有许多解决方案。

例如，池塘系统为众所周知的，但由于微盆地(microcuenca)基部的粘土层的沉积，这些系统最终失去其功能，使得随着所述池塘变得不可渗透，渗入下降，从而随着时间推移在池塘区域产生缺氧的问题。

此外，目前灌溉系统中所用的大量水由于太阳蒸发而损失，从而由于灌溉区域的盐沉淀而产生土壤盐化的增加。

还存在一些系统，诸如专利[CN105625549]中所描述的系统，该专利描述了一种用于收集雨水的装置和机构，但侧重于城市地区并应用于观赏性园艺。

申请人已知的最接近现有技术反映于[US2017015601]和[CN105625549]中，这些专利描述了将生物炭应用于土壤上以用于雨水的保留。为了该生物炭的安装，沿循诸如以特定深度挖掘和插入土壤中的过程。

[KR 20060033756]描述了一种用于制造球剂的方法，该球剂由极小生物炭颗粒(获得自碳化和研磨秸秆)的集群来形成，肥料并入至该球剂。这些球剂布置于管状装置(由棕榈纤维护套形成)内侧，并且埋入土壤中。然而，这些球剂由于水分而分解，从而使装置融入地面中并降低了孔隙率，因此虽然这种方法可用于提供肥料，但随着球剂分解，水至底土中的渗入受限并且快速地减少。此外，装置的护套(其为毛细作用的)有利于渗入水的蒸发。

[KR101254076]还描述了一种用于利用水性粘合剂基于生物炭颗粒而制造球剂的方法，从而有利于生物炭的水可溶性。

[DE19706828]描述了一种装置，该装置由填充有肥料的具有孔的圆柱形筒状物组成，其中所述装置引入至地面中以有利于水的营养、氧合作用和渗入。在特定实施例中，所述装置还包括网状物，该网状物允许筒状物内侧的内容物进行置换。然而，本专利未公开生物炭的使用。

[DE3729893A1]描述了一种由长管组成的灌溉桩，该长管可通过孔渗透水，并且填充有高毛细作用物质(优选地，岩棉或玻璃棉)。然而，所述高毛细作用带来了严重问题，因为在表面蒸发高的季节，其可将装置变成深层土壤的干燥剂。除了这一缺点之外，碎片岩棉、玻璃纤维或玻璃棉由于吸入而呈现高风险，该高风险将使其处理和环境中的植入变得危险。

发明内容

为了解决前述问题，提出了一种装置，下文称为“本发明的装置”，该装置确保了雨水、灌溉水或径流水的深度渗入，从而防止其蒸发并优化其使用。

在特定实施例中，本发明的装置还有利于营养物质引入至植物中。

本发明的装置具有下述优点，并且虽然其中的一些解决了与已知解决方案相关的技术问题，但是整体而言相对于所述解决方案呈现显著改善：

——雨水和径流水的更大利用，从而将其储存于一定深度，而非如常规作物系统所那样以层形式存储。从中期来看，由于装置和植物根部之间的相互联系，这种用途更大，其允许雨水和径流水朝向植物的根部区域循环，从而实现深度和有效灌溉。另外，由于渗透穿过该装置的护套的竖直壁，沉淀物在优选的装置—根部路径中的沉积得以最小化。

——由于生物炭渗入器中径流水的消除，侵蚀的急剧减少。

——由于水资源的有效利用，荒漠化得以整治；通过促进由于太阳活动而直接蒸发区域下的雨水渗透，从而使得这些水能够被期望的作物利用，并且可甚至将含水层重新装载于该区域中。从中期来看，它可以使所部署的区域进行分类。

——由于大量的径流水通过生物炭渗入器的渗入，水位的增加。因此，更多水资源可用于自然和农业用途，以及用于城市和工业用途。

——受污染径流水的消失。由于本发明装置的使用，将实现肥料和化学品的有效利用，该肥料和化学品将不再由于所述径流水而损失。

——由于防止侵蚀并且实现了雨水的完全渗入，从而营养物质损失的急剧减少，且土壤肥力的增加。此外，生物炭在物理和化学上改善了所述土壤，因为其能够形成营养库，以及其高孔隙率形成适合于保持微生物的结构，从而防止由于挥发等造成的氮损失。

——将排放至大气中的CO₂的封存，以生物炭的形式埋入并固定。

——增加土壤中的有机物质，因为生物炭为一种以稳定方式将有机物质固定于土壤中的方式。

——增加土壤中的碳数量，该碳数量对于其物理化学肥力具有积极影响，因为生物碳为在人类范围内随着时间推移的稳定碳形式。

——水资源将增加，并且因此生产率改善。例如，在橄榄树园中，在油产量和降雨量之间存在直接关系，使得干旱年份通常与低产量的年份相关，正如多雨年份通常大产量相关。利用改善的基于雨水的水效率，防止了这种生产率下降。

——通过增强生物碳形式的废物的利用，促进农业废物的可持续管理。生物燃料和能量也将获得自该废物。生物碳的使用也将呈现为从土壤中所提取的资源返回至所述土壤的方式。

——此外，本发明装置在园艺中的使用有利于根部的呼吸，并且有助于深度灌溉。

——本发明的装置(具有生物碳填充物)具有高水力传导性，因此水事实上以与进入时相同的速度穿过筒状物。

——生物碳相比于玻璃棉或岩棉保留更多水，并且一旦其被植入，就可防止土壤的水蒸发。由毛细作用材料(诸如玻璃纤维或岩棉)所制成的物质将在干燥季节起到干燥剂的作用。

然而，源于使用本发明装置的主要优点在于位于其环境中的作物产量的显著增加。当所述装置用于橄榄树种植时，这些树的油产量惊人地增加，为干旱年份的三倍。

附图说明

图1为本发明装置的示意图，其中A表示其位于更深处的底部部分，B表示其上部部分，X表示该装置的纵向轴线。C表示生物碳，并且E表示含有所述生物碳的可渗透护套。

图2为两个实施例的示意图，其中P表示从护套E中突出的元件，用于防止本发明的装置下沉并且有利于其放置。

图3为实施例的示意图，其中V表示位于本发明装置的上部部分B中的截头圆锥形元件。

图4为实施例的示意图，其中G表示连接护套E的内侧和外侧的导管，并且D表示滴头或扩散器。

图5为实施例的示意图，其中R表示防止水蒸发的圆顶。

图6为实施例的示意图，其中N表示由非毛细作用材料所制成的一组颗粒。

图7为实施例的示意图，其中W表示可渗透圆顶。

图8为本发明的系统的示意图，其中Z1表示具有最低水平的区域，Z2表示具有最高水平的区域，并且D表示本发明的装置。

图9为本发明系统的实施例的示意图，其中S表示积聚于人工创建微盆地Z3中的沉淀物。

具体实施方式

定义

在本发明的解释范围内，“生物碳”应理解为获得自通过热解所处理的生物质的一组植物碳或碳颗粒。词语“生物碳”来自词语生物和木炭，即“植物碳(carbón vegetal)”，并且也称为“生物碳(biocarbón)”。在等同实施例中，任何多孔材料的一组颗粒(其随着时间推移为稳定的并且呈现出类似于植物碳的多孔性)可视为“生物碳”。

构成生物碳的材料实例为从自圣栎木柴和橄榄树园的修剪废料中获得的碳。

在指代颗粒的术语“尺寸”或“直径”用于本说明书的情况下，其应指代颗粒的任何两个点之间的最大距离。

术语“包括”还可在特定实施例中解释为“由......组成”。术语“包括”和其变型非旨在排除其它技术特征、添加物、成分或步骤。对于本领域的技术人员而言，本发明的其它目标、优点和特征将部分地从描述进行推断并且部分地从将本发明付诸实践进行推断。

本发明的装置

本发明的第一方面为一种装置，下文称为“本发明的装置”(图1)，用于促进水至地面的渗入。该装置包括布置于大体圆柱形水可渗透护套(E)的生物碳(C)。

本发明的装置埋入或半埋入地面，使得装置的纵向轴线(X)定位成大体垂直于地面，并且其底部部分(A)位于相比于其上部部分(B)的更深处。

在特定实施例中，本发明装置的护套具有5cm和40cm之间的直径尺寸(更优选地10cm和20cm之间的直径尺寸)，和10cm和200cm之间的长度尺寸(更优选地50cm和100cm之间的长度尺寸，甚至更优选地约70cm的长度尺寸)。

在另一个特定实施例中，本发明的装置在树木或灌木作物(特别在橄榄树园)中的应用时，所述装置的最小尺寸优选为10cm直径×50cm长度，优选地10cm和20cm之间的直径以及50cm和100cm之间的长度，从而实现适当量和适当深度的渗入。

在另一个特定实施例中，生物碳颗粒的尺寸在2mm和100mm之间，优选地在5mm和30mm之间，更优选地约20mm。

尽管本发明的装置对在2mm至100mm范围内的生物碳颗粒正常地工作，但是随着时间推移和在沉淀物沉积过程之后，利用测量为大于20mm并且优选地尺寸在30mm至60mm之间的生物碳颗粒是最有用的。

在这个意义上，在另一个优选实施例中，生物碳颗粒的尺寸在20mm和100mm之间，更优选地在30mm和60mm之间。

在一个特定实施例中，护套具有开口、孔或孔隙，其直径在1mm和50mm之间，优选地在2mm和10mm之间，更优选地约2mm。

在另一个特定实施例中，护套由网状物制成，其节间空间在1mm至50mm之间，优选地在5mm至50mm之间，甚至更优选的节间空间为约10mm。

护套可以塑料、金属或有机材料来制造。然而，在优选实施例中，护套由网状物组成，该网状物由有机材料(优选地黄麻或大麻)制造。

通过利用有机材料，护套的埋入区域将降解，使得植物根部可穿过其中，并且可分布于生物碳中，从而引起所述生物碳最终融入地面中。在黄麻或大麻的护套中，本发明的装置将在约5年内降解，尽管其将出现与材料的毛细现象相关的问题。该毛细作用将使其保持底土的水分的使用效率降低。

在另一个优选实施例中，本发明的装置包括塑料网状物。本实施例相比于生物可降解实施例将为更耐用的。在由于缺乏侵蚀控制而导致网状物的机械断裂或其塌缩的情况下，将仅需插入新装置。

由于这些技术特征，本发明的装置确保雨水、灌溉水或径流水的深度渗入，从而防止其蒸发并优化其使用。

在特定实施例中，本发明的装置包括护套内侧的肥料、植物生长促进剂或其它农用化学品，它们优选地由生物碳吸收。

通过实例的方式，可使用腐殖质、咖啡粉或衍生物、化学肥料等。这些物质一旦放置于护套内侧，则可更靠近于植物的根部进行释放，从而实现局部施肥。

在优选实施例中，装置包括去封闭剂和螯合剂。在更优选实施例中，本发明的装置包括护套内侧的去封闭肥料。

在另一个特定实施例中(图2)，本发明的装置包括其上部部分(B)中的一个或多个从护套突出的元件(P)，从而防止装置下沉并有利于其放置。

这些元件可位于距装置的上部端部的特定距离处，使得其保持半埋入，从而将该上部端部在装置埋入时未完全地覆盖。

在优选实施例中(图2，2)，这些元件(P)为多个杆，这些杆以大体与其纵向轴线(X)的垂直方式穿过该护套。

在个特定实施例中(图3)，本发明的装置还包括大体截头圆锥形元件(V)。该截头圆锥形元件(V)在其较小基部处固定至上部部分(B)。优选地，截头圆锥形元件将具有较小基部，其直径相似于护套的直径。

本发明装置的这一特定实施例一旦埋入，则允许将水或肥料添加至生物碳()，从而防止产品与土壤表面的直接接触和所述表面中的可能营养物堵塞。其还允许针对可能径流水而保护护套的上部部分，并且从而防止装置在高沉淀物负荷时的堵塞。

在另一个特定实施例中(图4)，本发明的装置还包括适合于传导水的导管(G)，该导管(G)结合护套的内侧与外侧，使得当其连接至入水口时，其允许以局部方式灌溉生物碳。优选地，装置还包括滴头或扩散器(D)，该滴头或扩散器(D)位于护套内侧并且连接至所述及的导管。

在另一个特定实施例中(图5)，本发明的装置还包括在其上部部分(B)中非毛细作用材料制成的圆顶(R)，该圆顶(R)防止水蒸发并且将其重新引导至内侧。

在另一个特定实施例中(图6)，本发明装置的护套至少包括容纳于底部部分(A)的生物碳，和位于上部部分(B)、由非毛细作用材料所制成的颗粒(N)。这种布置将非毛细作用材质的所述颗粒保持于表面上，从而减少蒸发并且维持水朝向生物碳的渗入。

作为实例，非毛细作用材料的颗粒可为塑料球、砾石、发泡聚苯乙烯颗粒或松树皮碎片，等等。

试验证明，利用非毛细作用材料制成护套还对水蒸发具有显著影响。因此，在优选实施例中，护套由具有低或无毛细现象的材料来制成，诸如塑料或金属。

在另一个特定实施例中(图7)，装置在其上部部分还包括可渗透圆顶(W)，其直径大于护套(E)的直径，该可渗透圆顶(W)允许针对可能损害而保护护套，并且防止渗入器在高沉淀物负荷时的堵塞。

这些可渗透圆顶优选地以刚性材料来制造，诸如塑料、金属、木材、椰子或柳条。

本发明的系统

在第二方面，本发明涉及一种系统(图8)，用于优化水至植物作物(优选地，树木)中的渗入。该系统包括本发明的一个或多个装置(D)。这些装置布置于树木或植物周围的地面中，使得每个装置位于具有较低水平的区域中(Z1)。

在特定实施例中，本发明的一个或多个装置位于距植物的主干或基部小于2米的距离处，优选地小于1米的距离处。

在本系统的特定实施例中(图9)，地面进行事先调节以形成微盆地(Z3)，其中坡度指向本发明的装置(D)的位置。

如果微盆地中沉淀物(S)的侵蚀和沉积得到控制，那么随着与植物根部的相互联系增加，该装置的渗入潜力将增加。

通过使用本装置，雨水在特定点处的渗入以极其显著方式增加。此外，土壤水分也大大地增加。

用于增加作物产量的方法

在另一个方面，本发明涉及一种方法(下文称为“本发明的方法”)，该方法允许增加作物产量。该方法包括本将发明的装置相邻于植物放置在地面，使得根部可吸收其生成的水分。

优选地，本发明的装置位于距植物的主干或茎部小于两米的位置，优选地小于一米的位置。

以特定方式，本发明的目标涉及一种用于增加橄榄树的油产量的方法，该方法包括将本发明的至少一个装置定位于距橄榄树的主干小于两米的位置，优选地距该主干小于一米的位置。

令人惊讶的是，通过这种方法，可能的是将橄榄树的产量增加了74％以上，并且将低降雨地区的平均油产量增加了280％以上。

操作模式

为使用本发明的装置(图8和9)，下述步骤将执行：

·通过撇渣铲(pala niveladora)、铧式犁(arado de vertedera)、起垄犁(surcadora)等方式，创建用于收集径流水的微盆地系统。

·在微盆地(Z3)的最低点处制备孔(例如，通过孔挖掘器)，该孔适合于本发明装置的尺寸，并靠近于作物植物的根部系统以利于水循环。

·将本发明的装置(D)引入孔中，使得上部端部位于与微盆地的高度等同的高度处。因此，在沉淀物(S)的大量淹没的情况下，雨水接收区域得以最大化。

在优选实施例中，为尽可能防止渗入水蒸发，微盆地的区域覆盖有生物碳层或不可渗透材料层或地膜(得自修剪废料、松树皮、木屑等)。

本发明的实施例

下述实例和附图通过说明的方式来提供，并且非旨在为本发明的限制。此外，本发明涵盖了本文所指示的特定和优选实施例的所有可能组合。

在第一实施例中，本发明的装置由护套形成，该护套由圆柱形黄麻网状物组成。该圆柱形黄麻网状物具有70cm和80cm之间的高度、12cm的直径以及2mm的网状物开口。该圆柱形黄麻网状物在两个端部处闭合，并且具有来自橄榄树和圣栎、直径为约20mm的生物碳颗粒的填充物。

在第二实施例中，本发明的装置由护套形成，该护套由塑料制成的圆柱形网状物组成。该圆柱形网状物具有50cm和70cm之间的高度、15cm的直径以及10mm的网状物开口。该圆柱形网状物在两个端部处闭合，并且具有来自橄榄树和圣栎、直径为约20mm的生物碳颗粒的填充物。

测试1.在巴埃纳庄园的测试

为测试这种技术，在巴埃纳庄园的“El Cerrillo”和“El Pingorotón”区域选择Picudauna品种的100棵橄榄树。

该研究区域特征在于具有温热且干旱气候。巴埃纳的冬季相比于夏季具有远远较多的雨水。根据和Geiger，该气候归类为Csa。

在巴埃纳，年平均温度为16.8℃。平均降水量约为463mm。ETo或潜在蒸发量为1289mm。因此，如果雨水未渗入一定深度，那么雨水成为作物发育的非常有限资源，因为该区域的蒸发量比可用降水量大2.78倍。

本发明的方法应用于90棵橄榄树，将本发明的装置放置于距每个树干大约一米的距离处，并且10棵橄榄树用作对照(未应用本发明的方法)。每个装置在每次活动开始前放置2个月。

土壤水分

为计算土壤的水分，样本通过体积为273cm³的金属圆筒，从土壤的表面20cm处进行提取收集。随后，所述样本在105℃下干燥24小时之前和之后进行称重，以计算相对于干燥重量的相对含水量。得到下述结果(表1)。

表1：相对于干燥重量的水分，单位为％

在使用(32.98％)和未使用(11.05％)本发明装置的橄榄树之间，可观察到20cm深度处的土壤水分的198％显著增加。

渗入速率

为计算水在本发明装置中的渗入速率并且将其与对照橄榄树相比较，使用25cm直径的单环法，并且达到下述平均流动速率：

渗入器装置：1200升/小时

对照：35升/小时

如可看出，本发明装置的使用极大地增加了雨水在特定点的渗入(3329％)。

生产率

为计算使用本发明装置的橄榄树和对照橄榄树的产量，收集了两种类型的平均高度橄榄树的等份样本。

表2.油产量的单位为千克油/千克橄榄的％

如在表2中可观察到，相对于对照橄榄(12.18％)，本发明装置的橄榄(21.14％)的产量具有74％的显著增加。

每棵橄榄树的平均产量，单位为千克橄榄/橄榄树

对利用本发明装置的橄榄树和对照橄榄树两者的收获物执行选择性收集，从而获得下述平均产量：

使用本发明装置的橄榄树：48.86kg橄榄/橄榄树

对照橄榄树：22.31kg橄榄/橄榄树

因此，相对于对照橄榄树(22.31kg)，观察到利用本发明装置的橄榄树(48.86kg)的橄榄产量的119％显著增加。此外，如果加上产量上的差异，以总油量(千克)计，那么获得下述结果：

使用本发明装置的橄榄树：48.86kg，21.14％的出油率→10.33kg油/橄榄树。

对照橄榄树：22.31kg，12.18％的出油率→2.72kg油/橄榄树。

总之，如果利用本发明装置的橄榄树(10.33kg)与对照橄榄树(2.72kg)相比较，那么实现了油kg的280％增加。

测试2.生物碳颗粒尺寸在其安装于橄榄树园的土壤中一水文年之后对于渗入速率的影响

在巴埃纳试点庄园中植入渗入器装置的同时，执行试错实验以确定与水至土壤中的渗入能力相应的生物碳颗粒的理想尺寸。

为此，选择了30棵橄榄树，它们在树种类、树龄和土壤类型(碳化粘土)方面具有类似特性。在这三十个样本中，随机地植入三种类型的渗入器装置(仅在生物碳碎片的尺寸方面不同)，每类渗入器装置对应十棵橄榄树。

这些渗入器装置在2016年九月植入。渗入速率研究在2017年九月执行，因此有一年植入的时间来研究称为“成熟”的影响。这种成熟一方面意味着渗入器装置由橄榄树的根系的捕获(用于水在土壤中移动的优选路径的生成)；并且另一方面意味着由于因径流水所夹带的土壤细颗粒的积聚的密封可能性。在2016至2017水文年，研究区域的暴雨事件数量为13次。本信息对应于巴埃纳气象站信息。

渗入速率的现场确定利用双环渗入仪来执行，该双环渗入仪对于渗入器装置的直径进行定制。

子样本1：渗入器装置包括塑料护套。该塑料护套具有10mm的网状物尺寸，填充有20mm和60mm之间尺寸的生物碳颗粒。该子样本的渗入速率为1200升/小时，标准差为±98L/h。

子样本2：渗入器装置包括塑料护套。该塑料护套具有10mm的网状物尺寸，填充有10mm和20mm之间尺寸的生物碳颗粒。该子样本的渗入速率为430升/小时，标准差为±17L/h。

子样本3：渗入器装置包括塑料护套。该塑料护套具有10mm的网状物尺寸，填充有2mm和10mm之间尺寸的生物碳颗粒。该子样本的渗入速率为35升/小时，标准差为±9L/h。

该结果可得出如下结论：在安装渗入器装置一年之后，渗入速率通过生物碳颗粒尺寸进行调节，20mm和60mm之间的颗粒尺寸为优选的。在这一年中，观察到，由于由渗入水所夹带的细小颗粒的积聚而导致渗入器装置的堵塞和填充如何急剧地影响填充有小颗粒的渗入器装置。

测试3.护套(网状物)的性质对于土壤水分的影响。具有由黄麻、塑料或金属所制成的护套的装置之间的比较。

土壤水分的测量也已在巴埃纳实验庄园现场进行，以测试护套(网状物)的毛细作用效应。本实验设计成证明这样的假设：纺织物护套具有毛细作用效应，该毛细作用有助于水从土壤的蒸发，并且因此与渗入器装置的目标相反(在尽可能长时间内将水引入并保存于土壤中，使得植物可使用水)。

该实验持续15天。100升的水在18个不同位置渗入，所有位置处于具有渗入器装置的橄榄树园微盆地(池塘)中：其中6装置的护套由黄麻制成，6个装置的护套由塑料制成，和6个装置具有金属护套。

分别在半小时和15天之后，湿润土壤样本在距渗入器装置的20cm和30cm的深度处进行收集。结果示出于表3中。

可清楚地看出，相比于当护套以塑料或金属制成时，其中渗入器装置的护套以纺织材料(黄麻)制成的土壤保留较少水(约2％较少的)。相比于非毛细作用的塑料或金属，这个结果可根据由其毛细现象(源于其有机性质，该有机性质为独特环境优点)所生成的纺织物材料(黄麻)的“蒸发器”效应来解释。

^a相比于105℃下土壤的干燥重量的水分

表3.通过使用装置的不同组合，土壤的水分^a的平均值(和标准)在距渗入器装置的20cm和20cm深度处进行收集。

测试4.非毛细作用材料(砾石)在渗入器装置的圆顶中的放置对于土壤水分的影响。“地膜效应”的研究。

还在该实验庄园，在先前实验的同时并且利用相同方法，研究了用厚的、非毛细作用材料填充渗入器的圆顶(其悬空或未埋入部分)对于土壤水分的影响。在本实验中，使用了平均尺寸为4cm的圆形石灰石砾石。结果示出于表3中。

其还清楚地示出，当渗入器装置在上部部分包括砾石时，在15天之后，土壤保留了更多水(约11％以上)。这通过由砾石所产生的“地膜效应(efecto mulch)”来解释。这种效应通过砾石的低毛细现象来解释，该现象甚至还有助于渗入器装置的内侧的毛细管边缘的断裂，从而防止包括于渗入器装置的内侧的水和其周围土壤的水的表面蒸发。继而，由于生物碳为多孔材料，该生物碳的干燥将带走土壤的水，并且部分的渗入物可由于蒸发而损失。因而，水保留于土壤中更长时间，并且因此可用于植物(这为本发明的目标)。

如果考虑到潜在蒸发量在很大程度上取决于温度，那么实验2和3可更好地适应土壤表面由于蒸发的水损失的实际问题。因此，根据由巴埃纳气象站所记录的数据，表4示出了2017至2018水年各月的每日蒸发量数据。实验2和3的结果对应于6月份，其中每日蒸发量为5.68升每平方米。年度中不同月份的蒸发数据将影响表3所示的结果，其中所述蒸发率越高，差异越大。因此，建议使用砾石或其它材料(其具有相比于生物碳的较低毛细现象)填充渗入器装置的上部部分(或圆顶)。

表4.由于2017至2018水年不同月份的蒸发的水损失

测试5.联接至滴灌系统的渗入器装置的行为研究

该试验在2019年5月1日和10月1日之间在位于Deifontes(格拉纳达)的一片滴灌橄榄树园执行。在该地块中，测试了共100棵橄榄树的渗入器装置的安装。所用的水流动速率为8升每小时，12小时每次每周。该地块的灌溉5月开始并且10月结束。因此，其为明显不足灌溉。

这种灌溉形式的问题在于，表面约为1.5m²的水坑形成于由灌溉器装置所供应的水与土壤的冲击点周围。

当滴头联接至具有砾石圆顶的渗入器装置时，水坑完全消失。

考虑到5月至10月之间的Deifontes的平均蒸发率为5.79L/m²/天，并且根据由最近气象站(Iznalloz)所记录的平均温度数据，1.5m²的水坑每周蒸发60.8升的水。

此外，当8升的流动速率施加12小时每次每周，灌溉水的量为96升。

比较两个先前数字，可断定，灌溉产量(实际可用于橄榄树的水)为36.7％。换句话说，63.3％的灌溉用水(先验不足)由于蒸发而损失。因此，渗入器装置通过防止了水在土壤表面上的积聚，从而显著改善这类灌溉。

Claims

1.用于促进水至地面的渗入的装置，包括：

布置于大体圆柱形透水护套中的生物碳，其中，所述生物碳颗粒的尺寸在2mm和100mm之间；以及

位于所述装置上部部分的圆顶，其特征在于，所述圆顶由非毛细作用材料制成。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述生物碳颗粒的尺寸在5mm和30mm之间。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述生物碳颗粒的尺寸在30mm和60mm之间。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述护套由非毛细作用材料制成。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述护套由塑料制成。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述护套至少包括容纳于底部部分的生物碳，和位于上部部分的非毛细作用材料颗粒。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述护套包含其上部部分中的砾石。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述护套的直径尺寸在5cm和40cm，并且长度尺寸在10cm和200cm之间。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述护套的直径尺寸在10cm和20cm之间，并且长度尺寸在50cm和100cm之间。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述护套具有开口，所述开口的直径在1mm和50mm之间。

11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述护套具有开口，所述开口的直径在2mm和10mm之间。

12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述护套具有开口，所述开口的直径约为2mm。

13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述护套为网状物，所述网状物具有大于1mm的节间空间或开口。

14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述护套为网状物，所述网状物具有5mm和50mm之间的节间空间。

15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述护套为网状物，所述网状物具有约10mm的节间空间。

16.根据权利要求1所述的装置，还包括所述护套内侧的肥料、植物生长促进剂或其它农用化学品。

17.根据权利要求16所述的装置，所述护套内侧的肥料、植物生长促进剂或其它农用化学品由所述生物碳吸收。

18.根据权利要求17所述的装置，包括所述护套内侧的去封闭剂。

19.根据权利要求1所述的装置，还包括位于其上部部分中、从所述护套突出的一个或多个元件，以防止所述装置下沉。

20.根据权利要求19所述的装置，包括多个杆，所述多个杆以大体与其纵向轴线垂直的方式穿过所述护套。

21.根据权利要求1所述的装置，还包括大体截头圆锥形元件，所述截头圆锥形元件在其较小基部处固定至所述上部部分。

22.根据权利要求1所述的装置，还包括适合于传导水的导管，所述导管结合所述护套的内侧与外侧。

23.根据权利要求22所述的装置，还包括位于所述护套内侧并且连接至所述导管的滴头或扩散器。

24.根据权利要求1所述的装置，还包括在其上部部分中的可渗透圆顶，所述可渗透圆顶的直径大于所述护套的直径。

25.用于增加作物产量的方法，包括以大体竖直方式将根据权利要求1至24中任一项所述的至少一个装置放置于距植物的主干或茎部小于2米的距离处。

26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述植物为橄榄树。

27.用于增加作物产量的方法，包括将根据权利要求1至24中任一项所述的至少一个装置放置于距植物的主干或茎部小于1米的距离处。

28.根据权利要求27所述的方法，其中所述植物为橄榄树。

29.用于增加水至底土的渗入的方法，包括下述步骤：

·建立用于收集径流水的微盆地系统，

·在所述微盆地的最低点制备孔，和

·引入根据权利要求1至24中任一项所述的装置，使得其上部端部位于与所述微盆地的高度相等的高度处。

30.根据权利要求29所述的方法，还包括以不可渗透材料或以地膜覆盖所述微盆地。