[发明专利]应用于农业灌溉的恒负压灌水系统

说明书

技术领域

本发明涉及农业灌溉技术，特别涉及一种应用于农业灌溉的恒负压灌水系统。

背景技术

农作物在生长发育过程所蒸腾掉的水分往往是其自身生物量的数百倍甚至数万倍，而土壤往往难以提供农作物生长发育所必需的水分。因此，在现代农业生产过程中，通过灌溉给土壤补充水分，继而满足农作物对水分的需求是必不可少的农事活动。

现有技术中，调控农作物生长土壤水分状况的基本手段是灌水，而且每两次灌水之间总有一定的时间间隔，是一种脉冲式的灌水方式。在此过程中，土壤水分含量呈现出脉冲式的变化，即土壤含水量突然跃升至饱和状态，然后逐渐降低。由于农作物在不同的生长阶段，对土壤水分条件的需求不同，而采用脉冲式的灌水方式，只有部分阶段的土壤水分条件是适合农作物的。因而，在土壤水分的高含量阶段，非常容易因为水分含量过高而对农作物产生湿害或涝害，而在土壤水分的低含量阶段，又非常容易产生干旱胁迫和养分匮乏胁迫，导致减产、品质变劣，甚至死亡。以上问题在旱地上和设施农业中尤其突出。尽管以上问题在现代微灌技术得到了很大抑制，但是即使是现代微灌技术，也还无法十分精准地即时了解农作物对水分的需求，真正做到因需供水。生产经验和科学研究均表明，除了水生植物外，旱地农作物生长发育的最佳水分条件是比饱和含水量低的某个非饱和水分状态，而且当农作物吸水后会导致根系周围的水势下降，进一步引发根系周围远处的水分向根系周围移动，以图维持根系水势不下降，也就是说农作物对于维持根系周围土壤水分状态具有一定的主动性。然而，在目前的灌水技术中，土壤和农作物是被动式接受灌溉水的，农作物的主动性没有得到利用。

图1为现有技术灌水系统的结构示意图。参见图1，该灌水系统包括：灌水头101、储水器102以及负压室103，其中，

灌水头101，位于灌水系统底部，与储水器102相连，放置于土壤106中生长有农作物根系107的位置；

储水器102，位于灌水系统中部，一端与灌水头101相连通，另一端与负压室103相连通，用于存放灌溉水104；

负压室103，位于灌水系统顶部，下与储水器102相连通，其内充满预设气压和体积的空气，使得包含预留空气的气压的灌水头的水势高于使农作物生长旺盛对应的土壤水势，小于土壤处于田间持水量时的土壤水势。其中，预设气压可通过设置负压调节阀108进行设置，即通过负压调节阀108，可以设置负压室内空气的初始气压(预设气压)。这样，通过设置负压室，控制灌水头水势，在天气干燥时，土壤水势较小，灌水头水势高于农作物生长旺盛对应的土壤水势，储水器中的灌溉水通过灌水头流出至土壤，从而给农作物提供生长所需的水分；在下雨或土壤湿度较大时，土壤水势较高，灌水头水势低于田间持水量时的土壤水势，土壤中的水分通过灌水头流进至储水器，从而停止向农作物供应水分，避免水分的流失。有效地提高了水分的利用率。

由上述可见，现有的灌水系统，灌水头水势与负压室预留的空气气压、体积以及储水器中灌溉水产生的水势相关，并随着灌溉水体积的减小，灌水头水势也逐渐降低，这样，可能使得储水器中还具有一定灌溉水的情况下，灌水头水势与土壤水势相平衡，从而停止向土壤供水，导致灌水时间较短，水分的利用率不高；进一步地，在平衡状态下，即储水器中还具有灌溉水的情况下，需要重新在储水器中灌注灌溉水以及设置预留空间以及预留空间内的空气气压，灌水所需次数较多，需要占用较多的时间和人力，使得灌水成本较高。而且，在灌水过程中，随着储水器中灌水量的较少，灌水头水势具有一定的波动，从而不能保证农作物一直生长在稳定的、最佳的土壤水分条件下。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提出一种恒负压灌水系统，提高灌溉水的利用率。

为达到上述目的，本发明提供了一种恒负压灌水系统，该恒负压灌水系统包括：灌水头、储水器、负压调节装置、第二负压室以及连通管，其中，

负压调节装置包括：U形管以及负压调节管，其中，在U形管的左右两侧管壁，分别开设有第一连通孔以及第二连通孔，且第一连通孔位于第二连通孔上方；负压调节管的一端通过第一连通孔连通伸入U形管的左侧管内，另一端通过第二连通孔连通伸入U形管的右侧管内；

储水器为密封的容器，存放有灌溉水，灌溉水液面上方与储水器顶部之间形成有空气的第一负压室，下部开设有第三连通孔，底部开设有第四连通孔；

连通管的一端通过第三连通孔伸入储水器内，另一端通过开设在第二负压室侧壁上的通孔伸入第二负压室内；

灌水头通过第四连通孔与储水器底部相连通，放置于土壤中生长有农作物根系的位置；