TW201306730A - 農業工具、水質改良工具及農場管理工具 - Google Patents

Abstract

本發明提供減少硬化土壤中化學鹽的方法，亦可適用於灌溉用水的水質改善。該方法包括一種電解系統直接與土壤接觸，分離土壤內的化學鹽；或是經由該方法在灌溉水中釋放帶電離子和金屬離子，用以做為葉面噴灑，來促進農作物生長、抑制農作物上的病蟲害、分解土壤內的化學鹽、鬆散土塊、抑制土內的藻類、寄生蟲及有害菌，並提高農業生產力。

Description

農業工具、水質改良工具及農場管理工具

本發明有關於一種用予治理土壤和水，減少水污染，改良土壤，控制藻類及病蟲害，和做農場有效管理之農業工具、水質改良工具及農場管理工具。

化學肥料，簡稱化肥，通常用於提高農田生產力。化肥是一種形式的化學鹽，主要有氮（N）、磷（P）、鉀（K）和礦物質，以提供植物養分。長期使用化肥導致土壤內屯積剩餘化學鹽，剩餘的化學電荷將化肥、農藥和其他帶電物質與土壤混合在一起，就像是低質量的水泥，使土壤硬化。經過多個農季，剩餘化學鹽不斷地增加使更多土壤硬化成為土塊。土塊內的化學鹽，因硬化土壤的透水性差，很難再溶解於水中。硬化土壤佔據表面土壤的下部，因而阻斷植物根部的生長，減少大氣空氣進入土壤，減少土壤保持水份能力。農作物在硬化土壤上生長，因根部較小而吸收養份及水份能力較差，導致農產量難以持續。

為了減少化學鹽的使用，現有技術教導耕作係採用微生物肥或有機肥料，使化學鹽可以被逐步在引進的微生物分解。這種方法可以減少化學鹽硬化土壤面積和鬆散土塊，但此種方式分解速度慢。此外，此種結果是鬆散土塊不均勻，農田需長期使用有機肥料，造成成本提高。

農田收穫後，通常停止灌溉以節省成本。但這將造成耕作的空窗期，而讓剩餘的肥料，特別是化肥，形成硬化的化學鹽，如此造成農田持有更少的水和更多的土壤結塊。其直接後果是增加下一季使用更多的化肥，以保持農田生產力。

此外，由於水資源越來越有限，造成灌溉水質惡化。由上游來的灌溉水含有從動物農場或其他農田的高量硝酸鹽，營養物質和其他化學品。上游蓄水池變成了藻類、幼蟲、寄生蟲、線蟲、和病菌生長的地方。當蟲害和疾病在上游有爆發性的發生，幾乎可以肯定所有的下游農田都受到不同程度的負面影響。

在農業，商業和工業應用上，需要有一個有效的方法和高效率的系統，以提高灌溉水質量，降低土壤內化學鹽，和鬆散硬化土壤。

鑒於上述，本發明提供一種農業工具、水質改良工具及農場管理工具，用以針對處理土壤和農作物灌溉用水，特別是減少化學鹽在土壤中積累，減少病菌和寄生蟲，減少灌溉水中有害化學污染物和重金屬，提高土壤生產力，及維持土壤在農業的可持續發展。

本發明有關於一種農業工具、水質改良工具及農場管理工具，該等工具包含一為負電位的電極以提供電子，和為垂直排列之一正電位的電極以提供金屬離子，該等電極能用於多種水及土壤處理。此外，該等工具可配置其外部套具，來提高本發明所敘述的多種功能。

本發明的目的是提供一種農業工具、水質改良工具及農場管理工具，該等工具可促進農作物生長，減少病蟲害，分解土壤內所形成的化學鹽，鬆散土塊，使沉積的化肥能溶解於水中，成為植物的營養成份。

本發明另一個目的是提供一種農業工具、水質改良工具及農場管理工具，該等工具是靈活的且適用於農田作業。進一步依照本發明之用途，可減少灌溉水中有害物質，增加土地的肥沃；並抑制有害微生物(如病菌、藻類、寄生蟲)對家畜、作物或人類的影響。

本發明另一個目的是提供一種農業工具、水質改良工具及農場管理工具，該等工具能去除土壤內的鹽分，甚至黏著在土壤內的放射性物質。

上述目的和優勢用途，對於在熟知該項技術領域的人士，在閱讀本文的敘述，附圖和請求項後將變得清楚和明瞭。

圖1是農業工具之較佳的實施方式，以下並說明其原理。圖1中的農業工具10是作為供一般參考性質之用。在圖1中可看出，農業工具10之一金屬管12的一端為封閉端，而另一端連接到一耦合物14的一邊。在耦合物14的另一邊連接到一金屬管16的一端。而在金屬管16的另一端連接到一總管18。

金屬管12和金屬管16用於電解反應，一般是採用銅，而其他導電材料如銀、金、鉑和鈦可用於特定應用。耦合物14所使用的材料是非導電材料，如塑料、橡膠、或類似材料。

總管18內裝配一電池組20。電池組20可以有一個或多個電池，其可以是數個1.5伏特電池串聯，甚至於是數個9伏特電池串聯。電池組20提供的電壓可依實際需要選定，例如從1.5伏特至18伏特，或是在特定的用途採用更高的電壓。圖1中，電線22的一端連接到電池組20的負極（─），另一端通過金屬管16內部及耦合物14內部而連接到金屬管12的內壁。在電池組20的正極（+）附近有一金屬套24。金屬套24後端連接一彈性材料26，彈性材料26連接到一尾蓋28，尾蓋 28可以擰鎖到總管18而加以固定。

當尾蓋28擰鎖到總管18時，推動其內面的金屬套24以連接到電池組20的正極（+）。金屬套24接觸位於總管18內壁的電線30的接頭。電線30另一端穿過總管18內壁而連接到金屬管16的內壁。操作時，藉由控制尾蓋28的擰鎖的位置，電池組20可以提供電力給金屬管12和金屬管16。當擰鬆尾蓋28時，電池組20停止供電給金屬管12和金屬管16。

現場操作者可以將農業工具10插入到土壤內直到接近總管18的低端，擰緊尾蓋28使電池組20供電給金屬管12和金屬管16，並對周圍的土壤噴水。若土壤中有陽離子和陰離子，則帶正電荷的陽離子移向提供電子的負極(金屬管12提供電子)，而帶負電荷的陰離子移向正電荷的正極(金屬管16提供正電荷)。

如果農業工具10的插入位置附近有化學鹽類，帶正電荷和負電荷的鹽化合物在電解反應下分離，噴水在那個特定的位置，可使附近土壤進一步鬆散，且釋放的化學鹽可溶解在水中，而成為植物營養成份。

本發明的優勢是分解土壤中鹽類及鬆散硬塊。農業工具10插入到該位置一段時間。所需持續的時間是根據土壤條件，不同類型的土壤特性、鹽化合物、澆水量等影響土壤的導電性。一般情況下，電解反應時間的範圍是10至30分鐘。土塊鬆動後，可定期澆水，以鬆動其周圍更多的化學鹽。這對長期表面土壤硬化，已造成表面土壤不透水性的土地有特別處理效果。經過數個固定點的土塊鬆動，再經由這些固定點的澆水，才能進行下一步的整地作業。

本發明的農業工具10可用於改善水質。如圖2所示，可作為水質改良工具之農業工具10放入套件32內。套件32之進水口34位於套件32之下部，其出水口36位於套件32之上部。套件32材料是非導電材料，如塑料，橡膠，或類似材料。水源可來自上游河流、水庫、水井。當水中有足夠的陽離子和陰離子時，農業工具10執行電解反應，釋放電子及金屬離子。

灌溉水在電解反應時，會產生氫氣、氫離子，帶負電荷的氫氧離子及金屬離子。水中通常溶有多種成份，其中一些在藉由電解反應時，成為帶電離子。例如：二氧化碳分子在電解反應下可能形成帶負電荷的碳酸根離子，氧氣在電解反應下可能形成帶負電荷的臭氧離子等。本文統稱這些帶負電荷的成份為帶電離子(ionized particles)。這些帶電離子和金屬離子在灌溉水中可以進一步強化灌溉水治理土壤的能力。含帶電離子和金屬離子的灌溉水和土壤內的化學鹽接觸，加速化學鹽分解，並鬆散土塊。

如果水中含有害生物，如藻類、寄生蟲、線蟲和病菌，在套件32內產生的電場、帶電離子、和從金屬管16釋出的金屬離子將會消滅或傷害這些有害生物，使這些有害生物降低或停止活動，減少對農田的負面影響。

金屬管16在電解過程中釋放金屬離子。如果金屬管16是銅管，金屬管16釋放銅離子。如果金屬管16是由銅和銀的結合，金屬管16在電解過程中，將釋放銅和銀離子。這些離子在水中可以進一步抑制害蟲和疾病的爆發。

如果水中含過量的礦物質，例如：鈣（Ca）離子、鋅（Zn）離子、鉻（Cr）離子等，因金屬管12為提供電子的負極，所以這些礦物質因電化反應而沉積在外殼套件32的底部。

此外，如果水中含有毒的化學物質，如酚類（phenoxyl）除草劑，外殼套件32內產生的電場及帶電離子可以分解如酚類除草劑和其他石化化學品。

精通此方面專業的人士將很容易了解，且可修改結構、尺寸、材料和元件的變化，但仍沒有離開本發明的精神和範圍。例如，電池組20可以使用可充電電池，加上一塊太陽能電池板提供電力；或是直接接上直流電源；或是在電池組20與金屬管12和金屬管16之間加裝直流振幅器，以產生有振幅之直流，來增加水中帶電離子量，並分解更多的水成為小分子水。對於水及土壤的綜合應用，上述的方法也可適用於農業、水產養殖、以及對環境的治理方法。因此，上述信息披露是不被視為限制，而附加的專利申請範圍，將被解釋為包括予整個發明的範圍。

[產業應用]

根據本發明的農業工具10可適用在各種的產業，例如環境保護、農業及水產養殖。其可以是溪水治理的工具，用以減少水中的藻類、寄生蟲、蟲卵、病菌；其亦可以是污水治理的工具，用以減少污水中有害或有毒化學品及重金屬；其亦可以是土壤治理的工具，用以鬆動土塊和減少化學鹽，清除海水鹽分，清除石化污染物品，甚至適用於清除低濃度的放射性物質。農業工具10特別適用予農業作業，其是綜合性的農場管理工具，減少土壤中的藻類、寄生蟲、蟲卵、病菌，使農作物減少得黑根病或根腐病。

如蔬菜、棉花、玉米等每一種農作物在幼苗時有特定的生長期。如果錯過該特定的生長期，事後再補肥，整季的產量將降低幾個百分比。現今農業上所面對的問題中，若採用化肥，農作物長的快，產量高，但造成土壤營養流失，而無持續耕種能力。若採用有機肥，農作物長的較慢，產量較低，但品質較好，土壤可持續耕種，但作業成本高。若是農業工具10使用於有機耕種，可提高有機農作物產量。若是農業工具10使用於化肥耕種，可幫助控制肥料成本，鬆散土塊，抑制病蟲害，使土壤可持續耕種。

當農場的灌溉水質需要改善時，若是採溝渠引水方式，則在引水進口閘門前上游，將農業工具10直立於溝渠道內，每日提供固定時間的電力，農業工具10便在水中產生帶電離子及銅離子。帶電離子及銅離子給予適當的靜置時間會有絮凝劑的效果。引水內若有藻類、寄生蟲、蟲卵、病菌；或是石化化學污染物、燃油、有害或有毒化學品、重金屬等，皆和銅離子及帶電離子的正負相互吸引而沉澱在底部。這些沉澱物可經由泵抽取過濾。

若水是自河川、湖泊、水庫、水井而引到當地的蓄水池，則採用農業工具10與外加的套件32，沉水泵經由水管抽水，流經外加套件32到蓄水池。農業工具10在套件32內產生的電場，帶電離子和從金屬管16釋出的金屬離子將會消滅或傷害這些有害生物，例如，藻類、寄生蟲、蟲卵、病菌等，並分解一些化學污染物品。若水含多量固形物，流過在套件32的水給予適當的靜置時間，會產生絮凝的效果，固形物和銅離子及帶電離子的正負相互吸引將沉澱在底部。

農作物的葉面噴灑經由農業工具10處理過的水，將對農作物產生多重益處。含帶電離子和銅離子噴灑在農作物表面時，帶電離子經由農作物表面吸收，促進植物生長，銅離子在農作物表面，抑制寄生蟲、蟲卵、病菌等的生長。這可直接減少使用農藥使用量。

葉面噴灑的水落在土壤上，其內所含的帶電離子和銅離子可鬆散土塊，以釋出原先被土壤吸附的化肥，而可減少肥料的使用量。而且因土塊鬆散，較多的空氣進入土壤內，降低土壤內的二氧化碳含量，直接的受益是減少農作物的黑根病或根腐病。進一步因土壤鬆散，農作物的根部有空間成長，較大的根部能吸收較多的養份，農作物吸收較多的養份，產量自然就增加。

若土壤是鹽鹼地或是被海水浸泡過，含高量鹽分─氯化鈉(NaCl)。農業工具10能提供解決的方法。例如，一塊農地被海水浸泡，或海嘯侵襲，用淡水淋洗，鹽分中的鈉離子較易溶於水，而氯離子結合土壤中的鈣離子形成硬塊，造成硬塊的不透水性，降低淡水淋洗功效。若用含帶電離子及金屬銅離子的淡水淋洗，土壤中結成硬塊量減少，增加淋洗的效果。

若土壤含放射性物質，例如，碘-131(I-131)和銫-137(Cs-137)。銫-137是正電價離子，較易淋洗釋出，但碘-131是負電價離子，猶如氯離子形成硬塊的作用，在淡水淋洗時，減少硬塊內銫-137的釋出。若用農業工具10所產生的帶電離子及金屬銅離子來淋洗，中和土壤本身的靜電吸引力，減少土壤結塊，這些都可增加淋洗的效果。

本發明的農業工具10有許多優勢用途，其預計將吸引了大量的潛在用戶。其具有成本效益的優勢，減少水中藻類、幼蟲、寄生蟲和病菌。其可清除水中重金屬、石化化學污染物及農藥。其在農業使用操作方便，葉面澆灌可促進植物生長、減少病蟲害、減少土壤中的化學鹽、節省肥料、並增加產量。其亦可以是鹽鹼地或海水浸泡地處理的工具，並清除土壤內附著的石化污染物。因此，根據本發明的農業工具10預計將有許多工業和商業應用，廣為流傳和持久。

雖然本發明已參照較佳具體例及舉例性附圖敘述如上，惟其應不被視為係限制性者。熟悉本技藝者對其形態及具體例之內容做各種修改、省略及變化，均不離開本發明之申請專利範圍之所主張範圍。

10．．．農業工具

12．．．金屬管

14．．．耦合物

16．．．金屬管

18．．．總管

20．．．電池組

22．．．電線

24．．．金屬套

26．．．彈性材料

28．．．尾蓋

30．．．電線

32．．．套件

34．．．進水口

36．．．出水口

圖1是本發明的農業工具的示意圖；以及

圖2是本發明的農業工具及其套件的示意圖。

10．．．農業工具

12．．．金屬管

14．．．耦合物

16．．．金屬管

18．．．總管

20．．．電池組

22．．．電線

24．．．金屬套

26．．．彈性材料

28．．．尾蓋

30．．．電線

Claims (9)

1. 一種農業工具，用於改善水及土壤，包括：
   一負電極，用以提供電子；以及
   一正電極，用以提供金屬離子；
   其中，該負電極位於該正電極之下部，而該農業工具係直接插入水和土壤中。
2. 如申請專利範圍第1項之農業工具，進一步包括一套件，其係非導電材料，該套件具有一進水口及一出水口，該進水口位在該套件之下部，該出水口位在該套件之上部。
3. 如申請專利範圍第1項之農業工具，其中，該正電極及該負電極發生電解反應以產生帶電離子和銅離子，帶電離子和銅離子在水中產生絮凝劑之功用，並土壤內抑制藻類、寄生蟲、蟲卵和病菌之繁殖，以降低鹽分和放射性物質。
4. 如申請專利範圍第1項之這農業工具，進一步包括一直流振幅器，用以產生有振幅之直流。
5. 一種水質改良工具，包括：
   一第一金屬，提供電子；以及
   一第二金屬，提供金屬離子；
   其中，該第一個金屬位於該第二個金屬的下部，水流從該第一金屬接受電子和從該第二金屬接受金屬離子。
6. 如申請專利範圍第5項之水質改良工具，其中，水流經該第一金屬和該第二金屬以產生帶電離子和銅離子。
7. 一種農場管理工具，包括：
   一第一金屬管，用以提供電子；
   一耦合物，其係非導電材料；以及
   一第二金屬管，用以提供金屬離子；
   其中，該第一金屬管、該耦合物及該第二金屬管依序排列配置以形成該農場管理工具。
8. 如申請專利範圍第7項之農場管理工具，其中，該第一金屬管和該第二金屬管產生帶電離子和銅離子於水中。
9. 如申請專利範圍第8項之農場管理工具，帶電離子和銅離子用以抑制藻類、寄生蟲、蟲卵及病菌之繁殖，以降低土壤中鹽分和放射性物質。