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一种毛细芯渗灌系统

阅读：883发布：2023-02-05

专利汇可以提供一种毛细芯渗灌系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于渗灌技术领域，更具体地，涉及一种毛细芯渗灌系统。包括土壤和种植于土壤内的植物；还包括储水容器、毛细芯；所述的毛细芯包括毛细直芯和环状毛细芯，所述的毛细直芯的一端伸入储水容器中，另一端与环状毛细芯连接，所述的环状毛细芯位于土壤表面或埋设于土壤内，所述的环状毛细芯套设于植物的主根处。本发明利用水的表面张力在毛细束中能够产生毛细现象的原理，产生细微水流，通过毛细芯浸润方式给植物根部供水。毛细芯渗灌几乎没有土壤水分蒸发损失，节水效果好。，下面是一种毛细芯渗灌系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种毛细芯渗灌系统，包括用于种植植物(1)的土壤；其特征在于，还包括储水容器(2)、毛细芯(3)；所述的毛细芯(3)包括毛细直芯(31)和环状毛细芯(32)，所述的毛细直芯(31)的一端伸入储水容器(2)中，另一端与环状毛细芯(32)连接，所述的环状毛细芯(32)位于土壤表面或埋设于土壤内，所述的环状毛细芯(32)套设于植物(1)的根部处。
2.根据权利要求1所述的毛细芯渗灌系统，其特征在于，所述的毛细芯(3)靠近植物(1)的根部但不与植物(1)的根部直接接触。
3.根据权利要求2所述的毛细芯渗灌系统，其特征在于，所述的储水容器(2)上还设有水管(4)，所述的水管(4)的一端与储水容器(2)连通，另一端封堵；在所述的水管(4)上间隔设置有供毛细直芯(31)插入的空隙，所述的毛细直芯(31)的一端伸入水管(4)中。
4.根据权利要求3所述的毛细芯渗灌系统，其特征在于，所述的水管(4)与储水容器(2)连接处还设有阀门(5)。
5.根据权利要求2至4任一项所述的毛细芯渗灌系统，其特征在于，在所述的毛细直芯(31)及环状毛细芯(32)的表面均套设有膜套。
6.根据权利要求5所述的毛细芯渗灌系统，其特征在于，所述的毛细芯(3)由棉、麻、丝、毛、或合成纤维的一种或几种编织而成。
7.根据权利要求6所述的毛细芯渗灌系统，其特征在于，所述的毛细直芯(31)和环状毛细芯(32)均为扁平带状结构。
8.根据权利要求6所述的毛细芯渗灌系统，其特征在于，所述的膜套由质地稍硬的合成纤维制成。
9.根据权利要求7所述的毛细芯渗灌系统，其特征在于，所述的毛细直芯(31)与环状毛细芯(32)通过编织连接。

说明书全文

一种毛细芯渗灌系统

技术领域

[0001] 本发明属于渗灌技术领域，更具体地，涉及一种毛细芯渗灌系统。

背景技术

[0002] 灌溉方式的演化基本上为漫灌——喷灌——滴灌——渗灌。长期以来，我国农业一直沿用传统的大水漫灌。漫灌最费水，正在逐渐被现代节水灌溉模式所取代。喷灌和滴灌
节水程度较高，但一次性投入较高，且水分利用效率也有待提高。另外，喷灌会引起地表板
结，滴灌会引起盐分的表聚，滴头容易堵塞。渗灌是继喷灌﹑滴灌之后，国际上最先进的农业
节水灌溉技术之一，可减少土壤表面蒸发，是用水最省的一种地下微灌技术。

[0003] 毛细芯渗灌供水是近年提出的继管道渗灌技术之后的新型节水灌溉技术。毛细芯渗灌浸润供水是一种精准智能灌溉法，其特点是供水量受土壤-植物耦合诱导，按生产函数
高利用率供水。当植物蒸腾旺盛时，土壤水分较快较多地被吸到植物体上，土壤自身的毛细
作用就会较快较多地吸取由毛细芯浸润来的水分。反之，当植物蒸腾减弱时，土壤水分较慢
较少地被吸到植物体上，土壤也会较慢较少地吸取由毛细芯浸润来的水分，基本实现了按
植物需求调节供水的目标。

[0004] 但是，以往的毛细芯渗灌系统是使用毛细直芯引水在植株根区形成点源局部灌溉，植物根系周围的土壤含水量分布极不均衡，土壤含水量高的地方比低的地方高出40％
～200％，不利于植物更好更均衡地生长发育。尤其是树龄较长、根系广阔发达的植株，更需
要较大根区面积上的水分供应，毛细直芯渗灌的点源局部灌溉难以满足植株对水分的需
求。目前尚未见到能给植株根区均匀供水的毛细芯渗灌系统或方法。

发明内容

[0005] 本发明为克服上述现有技术中的缺陷，提供一种毛细芯渗灌系统，有效提高灌溉供水均匀度，且灌溉效果好，且能够有效节水。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种毛细芯渗灌系统，包括用于种植植物的土壤；还包括储水容器、毛细芯；所述的毛细芯包括毛细直芯和环状毛细芯，所
述的毛细直芯的一端伸入储水容器中，另一端与环状毛细芯连接，所述的环状毛细芯位于
土壤表面或埋设于土壤内，环状毛细芯套设于植物的根部。毛细直芯的一端伸入储水容器
中，另一端伸出容器外部，埋设于待灌溉的土壤中或放置于待灌溉的土壤表面，湿润层土壤
含水率均低于饱和含水率。毛细芯渗灌不需要额外的灌溉动力，可达到灌溉节能的目的。土
壤水分以毛细作用、土壤吸力和植物蒸腾为动力向植物根部运动，由于供水时是根据土壤
含水量缓慢进行，又可减少渗透性浪费。其原理是利用水的表面张力在毛细束中能够产生
毛细现象的原理，产生细微水流，通过毛细芯浸润方式给植物根部供水。毛细芯渗灌土壤水
分蒸发损失小，节水效果好。

[0007] 毛细芯渗灌浸润供水是一种精准智能灌溉法，其特点是供水量受土壤-植物耦合诱导。当植物蒸腾旺盛时，土壤水分较快较多地被吸到植物体上，土壤自身的毛细作用就会
较快较多地吸取由毛细芯浸润来的水分。反之，当植物蒸腾减弱时，土壤水分较慢较少地被
吸到植物体上，土壤也会较慢较少地吸取由毛细芯浸润来的水分，基本实现了按植物需求
调节供水的目标。

[0008] 进一步的，所述的毛细芯靠近植物的根部但不与植物的根部直接接触。环状毛细芯套设在植物的根部处，即环绕在植物的根部处，毛细芯渗灌吸水将主根周围的土壤浸湿，
实现渗灌的作用，植物主根周围的土壤在渗灌的作用下始终保持湿润状态，从而使得植物
得到较好的灌溉，且又能够节约用水，避免浪费水资源。

[0009] 进一步的，所述的储水容器上还设有水管，所述的水管的一端与储水容器连通，另一端封堵；在所述的水管上间隔设置有供毛细直芯插入的空隙，所述的毛细直芯的一端伸
入水管中。在进行大面积栽培时，可以设置长水管或多个水管，水管沿着植物排列放置在植
物的一侧，在每一株植物处设置至少一个毛细芯，毛细直芯伸入水管中，毛细直芯的另一端
与环状毛细芯连接，环状毛细芯可以埋设在土壤内也可以放置在土壤表面；作为优选的方
案，环状毛细芯埋设于土壤内效果更好。

[0010] 进一步的，所述的水管与储水容器连接处还设有阀门。便于统一打开给毛细芯供水。

[0011] 进一步的，所述的毛细直芯及环状毛细芯的表面均套设有膜套。在毛细芯表面套设膜套，避免毛细芯表面的水分过多蒸发造成水资源的浪费以及因为土壤等颗粒导致毛细
芯堵塞，而影响渗灌效果。

[0012] 作为优选的，所述的毛细直芯及环状毛细芯由棉、麻、丝、毛、或合成纤维的一种或几种编织而成。棉或者含棉的混纺材料吸水性较好。

[0013] 作为优选的，所述的毛细直芯和环状毛细芯均为扁平带状结构。

[0014] 作为优选的，所述的膜套由质地稍硬的合成纤维制成。可防止浸水后质地较软的毛细芯过度弯曲。

[0015] 作为优选的，所述的毛细直芯与环状毛细芯通过编织连接。毛细直芯与环状毛细芯编织在一起，使环状毛细芯围绕植物主根，以使水分较为均匀的分布在植物根区。

[0016] 与现有技术相比，有益效果是：

[0017] 1.与漫灌相比，渗灌能够有效提高水资源利用效率，节约水资源；与管道渗灌方式相比，毛细芯渗灌具有以下优势：a.节能，不需要额外的灌溉动力；b.堵塞较轻，易维护，对
水质的要求低；c.可减少深层渗漏浪费。

[0018] 2.在毛细直芯的基础上增加环状毛细芯，相较于毛细直芯，环状毛细芯灌水均匀度得到较大提升；环状毛细芯的渗水效率显著提升。

[0019] 3.毛细芯渗灌可保证植物获得一定水量，在植物生长期内长期提供适量水分和一定的水分胁迫，一方面可提高水氮利用效率，另一方面可减少因灌溉引起的淋失和污染扩
散。

[0020] 4.另外，在灌溉相同水量的情况下，环状毛细芯渗灌相比于漫灌、喷灌、滴灌出水更慢，灌溉时间更长久，水分利用效率更高。同时，环状毛细芯渗灌通过调节环状毛细芯的
直径大小可以满足多种植物的供水需求，具有良好的适用性。
附图说明

[0021] 图1是本发明毛细芯的结构示意图。

[0022] 图2是本发明灌溉系统整体结构示意图。

[0023] 图3是本发明实施例中环状毛细芯放置于土壤表面的实施示意图。

[0024] 图4是本发明实施例中环状毛细芯埋设于土壤内的实施示意图。

[0025] 图5是本发明实施例中不同灌溉方式对日均副梢增长量的影响。

[0026] 图6是本发明实施例中不同灌溉方式对百粒重的影响。

[0027] 图7是本发明实施例中不同灌溉方式对产量以及水分生产率的影响。

[0028] 图8是本发明实施例中不同灌溉方式对叶绿素含量的影响。

[0029] 图9是本发明实施例中不同灌溉方式对果实粒径的影响。

[0030] 图10是本发明实施例中不同灌溉方式对百粒重和可溶性固形物的影响。

[0031] 图11是本发明实施例中不同灌溉方式对果实可滴定酸的影响。

[0032] 图12是本发明实施例中不同灌溉方式对葡萄果实脯氨酸含量的影响。

[0033] 图13是本发明实施例中不同灌溉方式对葡萄花色苷含量的影响。

具体实施方式

[0034] 附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，
附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性
说明，不能理解为对本发明的限制。

[0035] 实施例1：

[0036] 如图1和图2所示，一种环状毛细芯32灌溉系统，包括用于种植植物1的土壤；还包括储水容器2、毛细芯3；毛细芯3包括毛细直芯31和环状毛细芯32，毛细直芯31的一端伸入
储水容器2中，另一端与环状毛细芯32连接，环状毛细芯32位于土壤表面或埋设于土壤内，
环状毛细芯32套设于植物1的根部。毛细芯3的一端伸入储水容器2中，另一端伸出容器外
部，埋设于待灌溉的土壤中或放置于待灌溉的土壤表面，湿润层土壤含水率均低于饱和含
水率，毛细芯3渗灌不需要额外的灌溉动力，可达到灌溉节能的目的。土壤水分以毛细作用、
土壤吸力和植物1蒸腾为动力向植物1根部运动，由于供水时是根据土壤含水量缓慢进行，
又可减少渗透性浪费。其原理是利用水的表面张力在毛细束中能够产生毛细现象的原理，
产生细微水流，通过毛细芯3浸润方式给植物1根部供水。毛细芯3渗灌几乎没有土壤水分蒸
发损失，节水效果好。

[0037] 在本实施例中，毛细芯3靠近植物1的根部但不与植物1的根部直接接触。环状毛细芯32套设在植物1的根部处，即环绕在植物1的根部处，毛细芯3渗灌吸水将根部周围的土壤
浸湿，实现渗灌的作用，植物1根部周围的土壤在渗灌的作用下始终保持湿润状态，从而使
得植物1得到较好的灌溉，且又能够节约用水，避免浪费水资源。

[0038] 在一些实施例中，储水容器2上还设有水管4，水管4的一端与储水容器2连通，另一端封堵；在水管4上间隔设置有多个毛细芯3，毛细直芯31的一端伸入水管4中。在进行大面
积栽培时，可以设置多个水管4，水管4沿着植物1排列放置在植物1的一侧，在每一株植物1
处设置至少一个毛细芯3，毛细直芯31伸入水管4中，毛细直芯31的另一端与环状毛细芯32
连接，环状毛细芯32可以埋设在土壤内也可以放置在土壤表面；作为优选的，环状毛细芯32
埋设于土壤内效果更好。

[0039] 其中，水管4与储水容器2连接处还设有阀门5。通过控制阀门5大小，从而控制水管4中的水流速度。

[0040] 在一些实施例中，在毛细芯3的表面还套设有膜套。在毛细芯3表面套设膜套，避免毛细芯3表面的水分蒸发造成水资源的浪费以及因为土壤等颗粒导致毛细芯3堵塞，而影响
渗灌效果。

[0041] 在一些实施例中，毛细直芯31及环状毛细芯32由棉、麻、丝、毛、或合成纤维的一种或几种编织而成。膜套由质地稍硬的合成纤维制成。毛细芯3膜套由质地稍硬的合成纤维制
成，可防止浸水后质地较软的毛细芯3过度弯曲。毛细直芯31和环状毛细芯32均为扁平带状
结构。毛细直线与环状毛细芯32通过编织连接。毛细直芯31与环状毛细芯32编织在一起，使
环状毛细芯32围绕植物1主根，以使水分较为均匀的分布在根区。

[0042] 为了更好的体现本发明的效果，在试验中进行了葡萄全生育期的试验研究。在2016年的实验中，做了整个生育期的试验，包括萌芽期、新梢生长期、开花期、浆果膨大期、
着色成熟期，不仅灌水次数大大增加，还增加了好几个实验处理。试验设计四种灌溉方式：
环状毛细芯32渗灌、毛细直芯31渗灌、滴灌、无灌溉；共4种处理，各3个重复，每个重复为一
个水桶供3棵葡萄树，每个处理有9棵葡萄树。①环状毛细芯32渗灌(AI)：在葡萄行间放置供
水PVC管，PVC管一端接供水桶，另一端堵上。PVC管上部开出三道细缝，供毛细芯3穿入，如图
2所示；毛细芯3的另一端环状毛细芯32围绕植株根部放在土壤表面。②毛细直芯31渗灌
(SI)：在葡萄行间放置供水PVC管，PVC管一端接供水桶，另一端堵上。PVC管上部开出三道细
缝，供毛细芯3穿入；毛细芯3的另一端毛细直芯31围绕植株根部放在土壤表面。③滴灌
(DI)：在葡萄行间放置供水滴灌管，滴灌管一端接供水桶，另一端堵上。滴灌管同一面上有
三个小孔，分别对应三棵葡萄树，并将孔口朝向地表。④无灌溉(NI)：全生育期无灌溉，仅靠
降雨维持葡萄生长。

[0043] 为了比较各个灌溉方式对红地球葡萄生长及其果实的影响，测量了多个指标，如：副梢长度、百粒重、产量、叶绿素含量、果实粒径、可溶性固形物、可滴定酸含量、果实脯氨酸
含量、果皮花色苷含量等。如图5至图13所示，图中，AI为环状毛细芯32渗灌；SI为毛细直芯
31表面渗灌；DI为滴灌；NI为无灌溉。

[0044] 2016年葡萄全生育期的试验中，毛细芯3渗灌下的副稍长势比滴灌有明显提高。环状毛细芯32渗灌下的百粒重与可溶性固形物含量随日期的推移基本呈上升趋势。环状毛细
芯32渗灌的可溶性固形物含量达到18.77％，也是所有处理中的最高值，比无灌溉提高了
5.62％。横径方面，在大多数时段环状毛细芯32渗灌的果实膨大速率最快。其中在7月22日
至7月29日时段，环状毛细芯32渗灌的果实膨大速率为0.17mm/d，分别为无灌溉的1.9倍、滴
灌的1.3倍。与滴灌相比，毛细芯3渗灌下的红地球葡萄副稍长度和果实粒径有明显提高。环
状毛细芯32处理的果粒脯氨酸含量在成熟期有所降低，这说明环状毛细芯32渗灌具有较好
的水分时间分配能力。在灌水量一定的情况下，环状毛细芯32的百粒重与可溶性固形物也
有显著提高。因此，环状毛细芯32渗灌是一种较好的灌溉技术。

[0045] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0046] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三
个等，除非另有明确具体的限定。

[0047] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连
接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0048] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0049] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。

[0050] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。

[0051] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可
以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本
发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求
的保护范围之内。

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