TWI535372B

TWI535372B - Ecological Penetration Network Management Fertilizer Irrigation System

Info

Publication number: TWI535372B
Application number: TW103136280A
Authority: TW
Inventors: yi-zhen Cai
Original assignee: yi-zhen Cai
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2016-06-01
Also published as: TW201615084A

Description

生態滲透網管肥灌系統

本發明是關於一種用來栽培植物的系統，特別是指一種利用網管滲透的原理進行灌溉、施肥、排水、控溫及消毒等作業之生態滲透網管肥灌系統。

一般植物在種植的過程中，土壤的優劣是關鍵的因素，而健康的土壤基本上包含：土質疏鬆、通氣、良好的排水、適當的有機肥料，以及較低含菌量及蟲害。而傳統經濟作物在種植時，通常是在農地上犁出一道道突出的田埂，再於突出的田埂上種植農作物，灌溉時水源是引入兩兩相鄰田埂之間的水道。傳統植物栽培方式雖然可以讓植物生長，但是在灌溉或者施肥時，必需讓整片農地都吸飽水分，才能確保植物的根部可以充分的得到滋養，故傳統農作物的種植方法需要大量的農業用水及肥料，施作成本比較高。

另一方面，植物在生長時除了需要吸收水分及養分之外，埋在土壤內的根部細胞也需要呼吸，才能維持良好的吸收力，但傳統的栽培方式容易造成土壤硬化、通氣效果差等問題，當下雨量過多造成土壤含水量高時，也容易產生排水不及、滋生細菌，以及衍生蟲害等問題。

為了改善以上的缺失，雖有業者以埋設在土壤內的管路來進行灌溉、施肥、通氣等目的，但是一般埋在土壤下方的管路，其設置的通水(氣)孔都直接朝向上方及側邊，這些通水(氣)孔設置的位置不僅容易在灌溉時被土壤阻塞，影響灌溉及通氣的效果，也容易造成維修成本的增加。

本發明之目的是在提供一種利用簡單的設備及較低的成本，即可改善土壤品質及植物生長環境的生態滲透網管肥灌系統。

本發明的生態滲透網管肥灌系統，用來改善土壤品質，並包含一個網管單元、一條連接管、一個供液單元，以及一個供氣單元。該網管單元包括數條間隔埋設在土壤內的網管，每個網管都具有一個朝下並沿著一個長度方向延伸之滲透部、一個與該滲透部連接的封閉部，以及一個由該滲透部及該封閉部界定而成的通道，該滲透部具有數個與該通道連通的滲透孔。而該連接管連通該等網管的通道，所述供液單元可將液態物質經由該連接管送到該等網管的通道，該供氣單元包括一個鼓風機、一個連接在該連接管及該鼓風機之間的供氣管，以及一個可改變經過該供氣管之氣體溫度的加熱器。利用該供液單元及該供氣單元之配合，可以將液態物質及氣體經由該連接管送到該等網管之通道，並藉由前述網管之朝下的該等滲透孔，可讓液態物質及氣體透過土壤的毛細原理由下往上滲透到土壤內。

本發明有益功效在於：該等網管之朝下的滲透孔，以及結構簡單的該供氣單元及該供液單元的配合，可以利用簡單的設備及較低的成本進行例如：灌溉、施肥、通氣、排水、控溫及消毒等等的作業。

1‧‧‧網管單元

10‧‧‧網管

11‧‧‧滲透部

111‧‧‧滲透孔

12‧‧‧封閉部

13‧‧‧通道

2‧‧‧連接管

21‧‧‧入液端

22‧‧‧入氣端

3‧‧‧排出管

31‧‧‧管本體

32‧‧‧排水端蓋

321‧‧‧轉動套部

322‧‧‧排水部

4‧‧‧供液單元

41‧‧‧混合槽

42‧‧‧供液管

43‧‧‧泵浦

44‧‧‧蓄水池

45‧‧‧肥料儲槽

46‧‧‧藥劑儲槽

47‧‧‧太陽能加熱器

48‧‧‧連管組件

481‧‧‧第一連管

482‧‧‧第二連管

483‧‧‧第三連管

49‧‧‧控閥組件

491‧‧‧第一控閥

492‧‧‧第二控閥

493‧‧‧第三控閥

5‧‧‧供氣單元

51‧‧‧鼓風機

52‧‧‧加熱器

53‧‧‧臭氧產生器

54‧‧‧供氣管

55‧‧‧控氣閥

9‧‧‧土壤

91‧‧‧地表

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明肥灌系統之一實施例的元件配置示意圖；圖2是該實施例之一局部立體示意圖；圖3是該實施例之一局部立體圖，單獨說明該網管單元之一網管的結構；圖4是實施例之一局部剖視示意圖，說明該網管埋在土壤內的情況；及圖5是該實施例的一個局部側視示意圖，主要說明該肥灌系統的一個排出管。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1至圖4，本發明生態滲透網管肥灌系統之一實施例安裝在土壤9上，用來改善土壤9的品質，同時提供植物生長的最佳環境，所述土壤9可位於室內，亦可位在室外，並具有一個地表91，而該肥灌系統包含：一個網管單元1、一條與該網管單元1連接的連接管2、一條與該網管單元1連接的排出管3、一個供液單元4，以及一個供氣單元5，該供液單元4及該供氣單元5都與該連接管2連接，並位在該連接管2的相反側，在實際實施上亦可安排在同側。

本實施例該網管單元1埋設在該土壤9的下方，較佳是埋設在離地表91大約10~50公分的深度，該網管單元1包括數條間隔埋設在土壤9內的網管10，為了產生較佳效果的供水性及排水性，該等網管10以水平架設為較佳，即在架設時，使該等網管10的兩端部呈現在同一水平高度。所述網管10設置的寬度是根據土壤9的性質而定，如果土壤9接近沙土時，該等網管10之間的距離可較大，如果屬於黏土時，彼此間的距離可縮小，一般來說，如果該等網管10為4~6吋的管徑時，相鄰之該等網管10間的距離以2~3公尺為佳。

本實施例之每個網管10都具有一個水平朝下且沿著長度方向延伸的滲透部11、一個與該滲透部11連接的封閉部12，以及一個由該滲透部11及該封閉部12界定而成的通道13，該滲透部11具有數個貫穿並與該通道13連通的滲透孔111。本實施例之該等網管10的截面並無特別的限制，即該等網管10之截面除了可如實施例所揭露之半圓形外，亦可為圓形、方形、三角形、六角形、八角形等等不同的形狀均可達到相同效果，但以實施例所揭露之半圓形為佳，即本實施例該等網管10的封閉部12是長條形的圓弧狀。

參閱圖1、5，該連接管2及該排出管3是間隔設置，並分別連接在該等網管10之長度方向的相反側，該連接管2具有一個入液端21及一入氣端22。而該排出管3包括一個管本體31，以及一個安裝在該管本體31之一端的排水端蓋32，該排水端蓋32具有一個可轉動的套裝在該管本體31之一端上的轉動套部321，以及一個由該轉動套部321突出的排水部322。當該排水端蓋32位在圖5之實線所示的一個排水位置時，該排水部322呈水平設置，此時多餘的水可以排放到一條水渠內，當然也可以將水渠內的水引到蓄水池儲存。當該排水端蓋32轉換到圖5之假想線所示的一個非排水位置時，該排水部322朝上。必要時本發明亦可於該排水端蓋32連接一台圖中未示出的抽水馬達。

恢復參閱圖1至圖4，本實施例該供液單元4 除了可以進行灌溉、施肥之外，還可以進行排鹽及植間消毒等作業。即本實施例該供液單元4包括一個混合槽41、一條連接該混合槽41及該連接管2的供液管42、一個安裝在該供液管42上的泵浦43、一個蓄水池44、一個肥料儲槽45、一個藥劑儲槽46、一個可對蓄水池44的水進行加熱的太陽能加熱器47、一個連管組件48，以及一個控閥組件49。該連管組件48具有一條連通該混合槽41及該蓄水池44的第一連管481、一條連接該混合槽41及該肥料儲槽45的第二連管482，以及一條連接該混合槽41及該藥劑儲槽46的第三連管483，而該控閥組件49具有分別安裝在該第一連管481、該第二連管482、該第三連管483上的一個第一控閥491、一個第二控閥492、一個第三控閥493，必要時，本發明可利用一個圖中未示出的中控單元來控制該第一控閥491、該第二控閥492及該第三控閥493。

本發明該供氣單元5安裝在該連接管2的該入氣端22處，並且和該供液單元4分別位在該連接管2的相反側。該供氣單元5包括一個鼓風機51、一個加熱器52、一個臭氧產生器53、一個連接該鼓風機51、該加熱器52、該臭氧產生器53及該連接管2的供氣管54，以及一個安裝在該供氣管54上的控氣閥55。

本實施例該肥灌系統在使用時，先在土壤9上形成數條平行間隔的第一溝渠，以及兩條大致垂直於該等第一溝渠的第二溝渠。然後將該等網管10分別擺放在該等第一溝渠內，而該連接管2及該排出管3皆和該等網管10連接，並分別擺放在該等第二溝渠內。之後就可以在該等第一、二溝渠上方舖設粗沙，由於前述網管10朝上的封閉部12無通孔，因此，填補的粗沙或者細沙都不容易阻塞朝下的滲透孔111。最後將該供液單元4及該供氣單元5分別安裝在該連接管2的入液端21及入氣端22，就完成該肥灌系統的架設作業。

當本實施例該肥灌系統在使用時，首先針對土壤9進行消毒，即一般農作物在培育的過程中，由於在同一土地上高頻率的種植作物，容易產生非生物性連作障礙及生物性連作障礙。例如以塑膠布覆蓋的土壤9，在缺乏雨水淋洗的情況下容易纍積較多的鹽分，這種情況屬於非生物因素連作障礙，而土壤9在高頻率種植作業所滋生的各種害蟲、細菌，以及雜草的種子容易落在土壤9上，並且與作物爭奪水分、養分等情況，稱為生物性因素的連作障礙。為了改善以上缺失，本實施例在使用時，可以利用該鼓風機51及該加熱器52的配合，將高溫的氣體經由該連接管2引到該等網管10的通道13內，高溫氣體可經由該等網管10的滲透孔111由下往上滲透到土壤9內，利用高溫熱風讓生物細胞內的蛋白質凝固及防止酵素活化，如此一來，就可以達到殺死細菌、地下害蟲、蟲卵、雜草種子等目的。

本發明以高溫熱風的方式對土壤9進行消毒，除了不會有農藥殘留及環境污染的問題外，當土壤9的溫度降到室溫時就可以立即種植，爭取時效，且根據實驗得知，土壤9在經過60~80℃高溫熱風消毒30分鐘，即能消滅植物病原真菌、細菌、線蟲，而殘存在土壤9中的微生物大都是可產生抗生素潛力的細菌及放線菌，不會造成生物相真空，除了植物病原菌外，高溫消毒也可以同時殺死地下蟲害、小動物及雜草種子，由於在熱風消毒的有效深度大約是地表91的25~30公分，故在消毒後可以直接進行植物的栽種。特別的是，以高溫熱風進行消毒除了環保之外，還具有設備簡單、成本低的優點。此外，本實施例也可以利用該鼓風機51及該臭氧產生器53之配合，來達到殺菌的目的。

當植物種在相鄰之該等網管10的其中兩支間時，本實施例可以利用該泵浦43將位於該混合槽41內的流體送到該連接管2，最後傳送到該等網管10，並由該等網管10之滲透孔111滲出後由下往上滲透到土壤9內。當該混合槽41內的流體是來自該蓄水池44的水時，可以進行滲透灌溉，以濕潤周圍的土質。如果流體來自於該蓄水池44及該肥料儲槽45內的混合液肥時，可以對植物進行施肥。如果由該泵浦43送出的流體是由該蓄水池44的水及該藥劑儲槽46內的藥劑混合而成時，可以調配出適當的流體殺菌(蟲)劑，以達到植間消毒的目的。

由於本實施例在進行灌溉、施肥及植間消毒時，液態物質直接潤濕植物根部附近的土質，不會被太陽照射，因此，本實施例的水利用率可提高到70~95%，故可大幅節省水源及施肥費用。而在消毒方面，本實施例可以利用天然的方式來進行，例如：本發明可以選擇具有除蟲功能的煙葉、苦楝、苦楝油、苦茶粕，樟腦油，植物精油，蒜精等等物質來調配液態的除蟲液。

另一方面，土壤的溫度也會影響作物的生長及抵抗力，即一般微生物在土壤9內的活動溫度大約在15~45℃，溫度過低或過高，都會抑制微生物的活動進而影響到土壤9的腐殖、礦質化過程，以及養分形態的轉變，例如：氨化細菌及硝化細菌在28~30℃時最活躍。而本實施例可以利用該鼓風機51及該加熱器52的配合，來提高土壤9的溫度，也可以利用該太陽能加熱器47來提高該蓄水池44 的水溫，以提高灌溉溫度等等。前述溫度的控制除了可以改善微生物的生長環境，也可以利用溫度來控制植物的開花期，或者利用溫度來降低寒害。此外，在種植過程，本實施例也可以利用該鼓風機51將空氣送到鄰近植物根部的地方，使植物的根部除了可以獲得適當的水分外，亦可獲得充足的氧氣。

當土壤9因為下雨而含有過多的水分時，由於該等網管10之滲透部11具有該等滲透孔111，因此，在外部壓力較大的情況下，雨水會由前述滲透孔111進入該等網管10之通道13內，並且順著該排出管3排出，藉此改善土壤9積水的問題。在設計上，如果土壤9周圍缺乏排水的設計，本發明可以在該排出管3的排水端蓋32處接設一台抽水馬達，即以動力的方式協助排水，藉此改善土壤9含水量過多的問題。

此外，一般土壤9在高度利用下容易纍積過高的鹽類，當土壤9中的鹽份含量過高時，會造成硝酸化成菌的活性變弱，導致亞硝酸無法順利轉化而纍積在土壤9中。當土壤9中的鹽分過高時，會影響植物在吸收水分及氧分時的效果。本實施例可以藉由該供液單元4讓大量的水滲透到土壤9中，再藉由該排出管3將清洗後的鹽水排出，藉以達到降低土壤9中鹽分的目的。

由以上說明可知，本發明該肥灌系統不僅創新，更可利用該等網管10之朝下的滲透孔111，達到防止土壤9阻塞該等滲透孔111的目的，以提高該等網管10的使用壽命。此外，前述滲透孔111與該供氣單元5及供液單元4之配合，也可以達到方便灌溉、施肥、通氣、消毒方便的目的，故本發明確實是一種設備簡單、施作成本低的肥灌系統。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。