[发明专利]一种曝气地下滴灌系统

说明书

技术领域：

本发明涉及农业灌溉技术领域，具体地讲是一种曝气地下滴灌系统。 

背景技术：

通过对根区补充空气来解决氧气不足的问题，一直是生产者和研究者所关注的问题。人们很早就在理论和实验层面上认识到土壤通气的好处，但由于缺乏适宜的空气注射设备导致大田应用很难实施。向土壤通气的理念首先由Enyeart提出，最早的实验开始于上个世纪80年代，1979年Daigger等对马铃薯和胡萝卜开始了地下通气的实验，他们利用空气压缩机向地埋边壁打孔的水龙带注射空气，结果显示通气处理可以提高作物的品质，一级马铃薯的产量更多，收获的胡罗卜的长度更大。Busscher利用同样的方法开展了茄子、大豆和番茄的大田和盆栽地下通气试验，结果表明地下通气提高了三种作物的产量。但是直接向土壤中注入空气的方法，因烟囱效应会导致注入气体很快逸出，令该方法的实际效果大打折扣，导致其动力消耗费用高而很难大面积应用。向根区中注入H₂O₂也是解决土壤氧气亏缺问题的一种选择，但由于H₂O₂性质不稳定使其贮存和运输不太方便，再加上较高的费用以及对土壤环境潜在的不利影响，导致该方法的应用受到一定的限制。 

随着地下滴灌技术的日臻完善和大面积推广应用，普通地下滴灌在灌溉时造成的植物根系暂时缺氧问题，影响了大田根区土壤的通气环境。利用地下滴灌系统把掺气水或者掺气水肥混合流体输送到植物根区，能有效改善植物根围的水、肥、气、热环境，达到提高水肥利用效率、增加经济产量和改善收获品质的目的。如何把空气以微小气泡的形式均匀地掺入到滴灌管道系统的水当中，是事关该方法成败的关键问题。如果掺入的空气没有与水均匀混合，或者形成大的气泡，都有可能在管道运输当中出现水气分层的现象，影响空气进入到土壤当中的均匀度，或者出现空气难于进入土壤的情形。目前国外多采用Mazzei Injector公司生产的Mazzei文丘里注射器来完成空气的掺入，Mazzei文丘里注射器的工作原理与普通文丘里一样，遵循伯努利定律：当一定压力的水流从文丘里进水端进入到喉道时，由于喉道半径变小导致水流速度变大，水的压力相应降低，当压力低于外界大气压时，空气就会通过进气口被吸进来掺入到水流当中，当高速的水气混合体从喉部流向文丘里出口端时，由于管道半径变大导致水流流速降低，动能转化为势能使压力增加，继续以有压流体的形式流入主管道，经过输移后最后经滴头入渗到土壤当中。Mazzei文丘里注射器是一种专利产品，与普通文丘里注射器不同之处在于它的空气入口处有一个微型的翼轮，当空气通过时引起翼轮转动导致空气破碎化，而使进入水中的空气形成微气泡均匀分布在管道中，不会出现水气分层的情形或产生大气泡，保持管道内流体运动及压力的平稳。Mazzei文丘里注射器的价格高昂，考虑到设备的造价和能量的损耗，其掺气的比率(管道内水气的体积比)有限，维持在12％左右。

发明内容：

本发明的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种曝气地下滴灌系统，主要解决了现有的普通地下滴灌在灌溉时造成的植物根系暂时缺氧及采用Mazzei文丘里注射器来完成空气的掺入设备造价高、能量损耗大、掺气比率有限等问题。 

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：一种曝气地下滴灌系统，它包括输水干管，输水干管一端与水源相通连接，另一端与输水支管相连接，输水支管与埋在地下的边壁带有出水孔的各灌水毛管相通连接，在各灌水毛管的地上部分设有流量控制阀，在输水干管上串联增压泵，其特殊之处在于在输水干管上并联曝气室，曝气室的进水端设第一水量控制阀，在输水干管与曝气室相连接的部位上设第二水量控制阀，曝气室内有一固定不能移动的曝气部件，空气压缩机和具有供气压力可调功能的储气瓶相连通，储气瓶通过带有单向阀的通气软管和曝气室内的曝气部件相连通，在通气软管的单向阀和曝气室之间设第一气流控制阀，在通气软管的单向阀和第一气流控制阀之间有一支路通气管，与曝气室相连通，并且在支路通气管上设第二气流控制阀；输水干管与输水支管、输水支管与灌水毛管以及空气压缩机与储气瓶、储气瓶与曝气室的连接部位为密封的，与外界不发生任何水或气体的交流。 

本发明的一种曝气地下滴灌系统，其所述的水源为供水箱，也可为其他水源。 

本发明的一种曝气地下滴灌系统，其所述的灌水毛管采用硬聚氯乙烯管(UPVC管)，埋设在地表以下10-100cm，具体深度可根据作物根系分布状况和计划湿润深度来确定，灌水毛管边壁上的出水孔间距在10-100cm之间，出水孔流量在1-10L/h。