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一种定穴式免耕高效肥一体化灌溉系统及种植方法

阅读:842发布:2021-04-14

专利汇可以提供一种定穴式免耕高效肥一体化灌溉系统及种植方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种定穴式免耕高效 水 肥一体化 灌溉 系统及种植方法,所述定穴式免耕高效水肥一体化灌溉系统包括水肥穴系统、微灌溉系统、 覆盖 系统,所述水肥穴系统由水肥穴组成,所述水肥 穴位 于植株树冠滴水线范围内,包括穴体与填充物,所述穴体直径为20~50cm,深度为30~50cm,地面覆盖系统对田间和/或树盘进行覆盖。本发明节水效果好、水分利用效率高,用肥精准、 肥料 利用率高,用药方便、效果好,增加 土壤 有机质、土壤活化效果好,集灌溉、 施肥 、施药为一体,高效利用农业废弃物,同时实现免耕栽培,极大降低了劳动 力 ,实现高效管理和生产。,下面是一种定穴式免耕高效肥一体化灌溉系统及种植方法专利的具体信息内容。

1.一种定穴式免耕高效肥一体化灌溉系统,其特征在于:所述灌溉系统包括水肥一体化微灌溉系统、水肥穴系统、地面覆盖系统,所述水肥一体化微灌溉系统由供水和/或供肥的管道和装置组成,所述水肥穴系统由水肥穴和填充物组成,所述地面覆盖系统由覆盖材料组成。
2.根据权利要求1所述的定穴式免耕高效水肥一体化灌溉系统,其特征在于:所述水肥穴系统由水肥穴组成,所述水肥穴位于植株树冠滴水线范围内,包括穴体与填充物,所述穴体直径为20~50cm,深度为30~50cm,所述水肥穴的填充物包括内部填充物与表土,其内部填充物的填充量为0.03~0.08m³,表土填充厚度为5~10cm,填充完成后穴面高于地面5~10cm。
3.根据权利要求1所述的定穴式免耕高效水肥一体化灌溉系统,其特征在于:所述内部填充物包括农业生产废弃物或绿肥作物堆沤腐熟后的物质。
4.根据权利要求3所述的定穴式免耕高效水肥一体化灌溉系统,其特征在于:所述内部填充物还包括土壤
5.根据权利要求4所述的定穴式免耕高效水肥一体化灌溉系统,其特征在于:所述内部填充物包括腐熟物、过磷酸复合肥、土壤,其中腐熟物与过磷酸钙及复合肥的质量比为
100~200:2~5:2~5。
6.根据权利要求5所述的定穴式免耕高效水肥一体化灌溉系统,其特征在于:所述腐熟物与过磷酸钙及复合肥的总质量与土壤的质量比为7:3~4:1。
7.根据权利要求1所述的定穴式免耕高效水肥一体化灌溉系统,其特征在于:所述微灌溉系统至少包括供水和/或肥料和/或药剂的主管道和通向每个水肥穴的毛管管道,所述水肥穴的数量与所述微灌溉系统中主管道以mm为计量单位时的管径的比为1~250。
8.根据权利要求1所述的定穴式免耕高效水肥一体化灌溉系统,其特征在于:所述覆盖系统由覆盖材料组成,所述覆盖材料的覆盖方式包括全田整体覆盖,行面覆盖,树盘覆盖。
9.一种定穴式免耕高效水肥一体化种植方法,其特征在于:使用如权利要求1~8中任一项所述的定穴式免耕高效水肥一体化灌溉系统进行经济林木的种植。

说明书全文

一种定穴式免耕高效肥一体化灌溉系统及种植方法

技术领域

[0001] 本发明涉及农业种植技术的领域。

背景技术

[0002] 我国是水资源十分缺乏的国家,人均水资源量约2200m3,仅为世界平均值的1/4。而农业生产用水占水资源的70%以上,传统农业的耕作模式和灌溉极大地浪费了有限的水资源,我国普遍存在的大面积的漫灌水资源的利用效率只有10~20%,水利设施相对较好的地区采用渠道灌溉水资源的利用率也只有30%~40%,北方机井灌溉区也只有60%,和一些发达国家(达80%)相比有很大差距。一方面我国绝大部分地区水资源短缺,另一方面又存在水资源利用率低下的突出问题。如何提高水资源的利用效率,是现代农业的根本出路。
[0003] 我国是种植业和养殖业大国,每年农业生产活动制造大量的农业生产废弃物,据测算,我国每年农作物秸秆总产量为7×108t左右,畜禽粪便产生量约为 127×108t,仅畜禽粪便中就的氮磷成份就相当于我国同期使用化肥含量的60%以上。而现实面临的农业生产废弃物的处理和利用效率十分低下,大量的农作物桔杆被烧毁,造成大气污染,影响航空安全;大量的畜禽粪便被任意排放,造成资源的巨大浪费和环境污染,影响人们生存环境。
[0004] 农业是我国的基础产业,也是我国占用劳动最多的产业,我国虽然是人口大国,也是劳动力大国,但劳动生产力水平较低,传统农业收益较低,农村劳动力收益与付出不成正比,城乡差距在不断拉大,农村劳动力向城镇转移是必然趋势。随着农村劳动力向城镇转移,广大农村出现劳动力严重短缺,给我国保粮增收带来巨大的压力,土地撂荒现象日趋严重,机械化、轻简化、高效农业是未来农业发展的主要方向。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提出一种水资源利用率高、利用效率高,集灌溉、施肥、施药为一体,高效利用农业废弃物,极大降低劳动力要求,管理难度低,综合程度高的种植系统,本发明的目的之二在于提出对应的种植方法。
[0006] 本发明借由以下技术方案实现上述目的:一种定穴式免耕高效水肥一体化灌溉系统,该系统包括水肥穴系统、微灌溉系统、覆盖系统,所述水肥穴系统由水肥穴组成,所述水肥穴位于植株树冠滴水线范围内,包括穴体与填充物,所述穴体直径为20~50cm,深度为30~50cm。
[0007] 本发明的水肥穴的作用包括(1)对含肥物质的缓释,水肥穴穴体内的填充物在微灌溉系统与覆盖系统的配合下进行持续地生物化学方向,在此过程中不断释放肥力,使植株在较长的时间内,如3~5年内有持续的养分刺激;(2)对肥力、水分,或必要时添加的药剂有贮存、定的作用,不致使其快速、大量的流失;(3)对植物根系的生长具有导引的作用,通过在不同位置设置水肥穴,植株趋肥性生长,由此可以调整植株的根系发展;(4)对土地具有活化作用,水肥穴开挖时会产生大量客土,同时水肥穴的养分、水分释放时对其周围的地下土壤有肥化作用,若几年后更换水肥穴位置,会产生新的土壤替换和肥化的过程,由此对整个田地内的土壤都具有活化的效果等。
[0008] 水肥穴的大小与分布一方面会影响园地的种植效果,另一方面对整个种植系统的节水、降能也有明显的影响。
[0009] 在实际操作时,对于土层中无石的田地可采用钻机开挖水肥穴,土层中含大量石块的田地可采用人工开挖水肥穴。
[0010] 水肥穴的位置位于植株树冠滴水线范围内,每棵植株开挖水肥穴的数量可根据植株的特点进行选择性调整,进一步优选在植株须根密集处设置水肥穴。
[0011] 该定穴式免耕高效水肥一体化灌溉系统还可包含排水系统等其它辅助系统。
[0012] 所述定穴式免耕高效水肥一体化灌溉系统的一种优选实施方案为:所述水肥穴的填充物包括内部填充物与表土,其内部填充物的填充量为0.03~0.08m³,表土填充厚度为5~10cm,填充完成后穴面高于地面5~10cm。
[0013] 此优选实施方案可进一步解决因水肥穴中填充物不断消耗和释放而导致的对应位置地表塌陷,同时也不至因为填充过多、或填充高度过高而导致田地内水份分布失调。
[0014] 所述果园定穴式免耕高效水肥一体化灌溉系统的另一种优选实施方案为:所述内部填充物包括农业生产废弃物或绿肥作物堆沤腐熟后的物质。
[0015] 此处所述的腐熟的物质是指的农业生产废弃物或绿肥作物的腐化反应开始进行后的物质,并不特别指腐化反应全部完成后的物质,因内部填充物在水肥穴中仍会持续不断地进行更深层次的腐化,在此过程中填充物体积膨胀促使其中的养分不断渗入植物根系中。
[0016] 其进一步的优选是:所述内部填充物只包括农业生产废弃物或绿肥作物堆沤腐熟后的物质,不含有土壤。
[0017] 该优选实施方案特别适用于较为干旱的地区的种植,因填充物中不含有土壤,水肥穴中的填充物消耗的过程中其对应的地表沉降较含土壤的填充物更大,可由此同时产生储水的功能,水分向下与含肥物质混合向植株渗透。
[0018] 其进一步优选的实施方案为:所述内部填充物包括农作物桔杆、田间杂草、厩肥、畜禽粪便、油枯、沼渣堆沤腐熟后的混合物。
[0019] 其另一种进一步的优选实施方案为:所述内部填充物还包括土壤。
[0020] 该优选实施方案特别适用于非干旱地区,可降低水分过多积累的现象的出现。
[0021] 所述果园定穴式免耕高效水肥一体化灌溉系统的另一种优选实施方案为:所述内部填充物包括腐熟物、过磷酸复合肥、土壤,其中腐熟物与过磷酸钙及复合肥的质量比为100~200:2~5:2~5。
[0022] 此处腐熟物指代前述堆沤腐熟后的物质,在进一步的优选实施方案中内部填充物还可以包括旱地保水剂、腐杆灵等发酵剂、以及其它辅助试剂
[0023] 进一步优选的是:所述腐熟物与过磷酸钙及复合肥的总质量与土壤的质量比为7:3~4:1。
[0024] 在此范围内,在干燥地区,土壤的含量可适当降低,在潮湿地区,土壤的含量可适当提高。
[0025] 所述的果园定穴式免耕高效水肥一体化灌溉系统的另一种优选实施方案为:所述微灌溉系统至少包括供水和/或肥料和/或药剂的主管道和通向每个水肥穴的毛管管道,所述水肥穴的数目与所述微灌溉系统中主管道以mm为计量单位时的管径的数目的比为1~250。
[0026] 为了便于整个种植田地的管理、安排,微灌溉系统可包括主管道,与主管道连通的支管道,与支管道连通的旁通管道,再与旁通管道连通的毛管管道。
[0027] 水肥穴的数目越多,其与主管道管径的比例越大。
[0028] 微灌溉系统不仅可进行水分的输送,同时在部分果树需要养分补充或消除虫害的时候,也可以进行高效的肥料、药剂输送。
[0029] 所述的果园定穴式免耕高效水肥一体化灌溉系统的另一种优选实施方案为:所述覆盖系统由覆盖材料组成所述覆盖材料的覆盖方式包括全田整体覆盖,行面覆盖,树盘覆盖。此处覆盖材料可选用常见的田间覆盖材料,也可根据植株特点选用功能性覆盖材料,如吸光性材料。特别优选的是:地膜、地布或地毡中的一种或多种。该特别优选的实施方式可以最大化田地的免耕作效果。
[0030] 此处所述全田整体覆盖是指的覆盖材料将进行种植的田地地表全部覆盖,仅在植株生长的地方露出开口,所述行面覆盖是指在成行种植植株时,覆盖材料将植株行所在的整个地表进行覆盖,在植株生长之处以外,将行间也进行裸露,所述树盘覆盖是指将每棵植株树盘对应位置的地表进行覆盖,除植株生长之处以外,其它地面也进行裸露。
[0031] 选择全田整体覆盖,可在3~5年内无需进行防除田间杂草、松土、开沟施肥等田间家事操作,极大降低劳动成本和管理成本;选择行面覆盖,则可在未覆盖的行间进行其它作物种植,如绿肥作物,利于作物的多样化生长和培肥地力;选择树盘覆盖可节省覆盖材料的使用,同时可种植其它作物,如绿肥作物。
[0032] 本发明进一步提出了一种水肥一体式种植方法,其使用上述任一种果园定穴式免耕高效水肥一体化灌溉系统进行经济林木的种植。
[0033] 经济林木、特别是果树对养分的需求一般较大,同时需要大量的人工地面管理,因此该系统在进行经济林木种植时利用率最高。
[0034] 本发明具备以下有益效果:(1)该系统中微灌溉系统能对田地用水量进行精确控制,配合水肥穴系统的强保水能力、覆盖系统的防止水分大量蒸发的效果,可实现植株对水分的高效利用,大大节药用水量,经实际验证,在种植果树时,该系统相对于传统的微喷灌系统节水50%以上;
(2)该系统中的微灌溉系统同时可进行肥料释放,根据实际植株的需肥量和肥料需求类型,及土地成分测试、植株缺素症状,有针对性的进行植株施肥,达到精确施肥的目的,同时水肥穴填充物进行长期的、持续的养分释放,可显著提高肥料利用率,达到显著的省肥效果,提高肥料的利用效率,经实际验证,在种植果树时,该系统有效节省肥料施用量30%以上;
(3)该系统中的覆盖系统,结合微灌溉系统与水肥穴系统的作用,可基本不需要进行中耕除草、松土、开沟施肥上厢等操作,实现种植田地的免耕栽培,大大节省了劳动力;
(4)该系统中的覆盖系统对田地进行部分或全部覆盖,植株生长及生育期内田地、林间基本无任何杂草,地面温度提升,有效促进植株生长发育,同时结合微灌溉系统对水肥穴的注水,使水分在植株四周充分缓慢渗透、扩散,浸润全田土壤,可是田地土壤长期保持湿润状态,减少地表蒸发量,保持土壤水分,改善小气候生态环境,结合提升了的土壤温度,能有效促进植株根系生长发育,达到强根健体的目的;
(5)该系统实行地布全覆盖的模式时,既减少了杂草与植株共同寄主病虫害的种类与数量,又有效降低了植株林间空气湿度,从而大大减轻了病虫害的发生;此外该模式下基本无需使用除草剂对田间进行化学除草,能大量减少农药的施用量,减少了土壤、水源的农药污染,降低了果实的农药残留,实现生产健康、环保的绿色、有机食品的目标;
(6)该系统的水肥穴以农业生产废弃物为填充材料,腐熟成为既保水又保肥的有机肥,每个水肥穴可填充寄生物桔杆、厩肥等废弃物5-10kg,在种植果树时,每株果树开挖2~3个水肥穴,可填充有机物10~30kg,每亩果园可开挖200个左右的水肥穴,可填充农业生产废弃物1000~2000kg,有效的利用了农业生产废弃物,减少农业生产废弃物的焚烧和任意排放造成的环境污染和破坏,保护了生态环境;
(7)水肥穴内填充农作物桔杆、腐熟农家肥等填充物,在适宜的温湿度条件下腐化成有机肥,有机肥能改善土壤结构,增加土壤肥力,提高根系活力,提高水果品质;
(8)使用该系统种植果树时,传统的多年生果园因年年收获果实,土壤养份和果树必需的微量元素逐年减少,土壤板结度增加,有毒有害物质不断积累,果树根系活力下降,果树日趋老化,生产能力下降,病虫害加重,果实品质和商品率降低,经济效益降低,而本系统通过开挖水肥穴,每个水肥穴客土约150kg,开挖2~3个水肥穴,可客土300~450kg,3~5年更换位置开挖水肥穴,对果树周围土壤的轮流更换,从而可实现对老化果园的复壮更新;
(9)该系统通过在不同的位置开挖水肥穴,填充物为营养元素较高的有机质或有机肥,能够激发果树抽发新根,利用植物根系的趋肥性,可实现对果树根系在不同方向上的定向引导,避免果树株间相互争肥的矛盾;
(10)该系统对防治果树地下害虫和果园土壤病虫害、根部病害非常方便快捷,在实际发生病虫害时,只需要在配肥池内配制杀虫或杀菌剂,通过微灌溉系统对果树进行施药,达到防治果树根部病虫害的目的;
(11)该系统方便果园管理,可大大减少旱季果园灌水和果园施肥的劳动力,既省工又省时,大大提高了果园管理效率,使人均管理果园的面积大大增加;同时该系统应用能够降低果园空气湿度,减少果园病虫害的发生,实现增产,提高水果品质,实现高效益。

具体实施方式

[0035] 实施例1微灌溉系统主管道的选择
在本发明的果园定穴式免耕高效水肥一体化灌溉系统中,微灌溉系统内的主管道的选择可根据种植的果树种类、果园灌溉面积的大小及开挖水肥穴的数量而定,主管道有DN25,DN32,DN40,DN50,DN63,DN75,DN90,DN110,DN125,DN140,DN160,DN180,DN200,DN225,DN250等多种规格,根据开挖水肥穴的数量确定主水管道的直径大小,主管道的长短根据水源与果园距离以及果园灌溉管道总体布局而定,主管道布局应贯通整个果园。常见果树的主管道安装如下表所示:
实施例2
常见植株的水肥穴最佳设置数量:
实施例3
覆盖系统的覆盖方式:
覆盖材料可选择如PE抗老化地布、复合材料防草毡两种,其中PE抗老化地布每平方米
80~100g,宽度1~6m,具有抗拉伸、耐腐蚀、透水性好、抗微生物性好、便于施工等优点,可防草3~5年,防草毡主要为家具包装毯,每平方米400~500g,宽幅1~2.5米,具有抗老化、耐腐蚀、透水性好等优点,可使用5年以上。
[0036] A:全田整体覆盖根据果树行间距选择适当宽幅的防草地布,行间距为2.5米,则需要选择3米宽幅的地布,行间距为3米,则要选择3.5~4米宽幅的地布,行间距为3.5米时,则选择4米宽幅的地布,总之地布的宽幅要比行间距宽0.5~1.0米,便于铺设和边口缝合;
为保证能够全田覆盖,将地布沿行间铺设,长度较果树行间长1米左右裁剪,每行一幅,于果树基部用轮胎线没输边口缝合,最后将果园四周地布用竹签固定,全田覆盖完成。
[0037] B:行面覆盖行面覆盖又称厢面覆盖,即只对果树的行或厢面进行覆盖,选择宽幅为2米宽的地布,沿果树行向进行覆盖,在每株果树树干位置将地布用剪刀剪出一个切口,切口深度为地布宽度的一半,将切口套在果树树干处,平展地布,并用细线将切口缝合,地布四周用泥土盖严压实即可,注意地布与树干需要保持一定的空隙,以免地布在强光照下受热灼伤树干。
[0038] C:树盘覆盖即只对树盘进行覆盖,选择宽幅为2~3米宽幅的地布,裁剪成2-3米见方的正方形方块,并在方块中央剪一切口,切口深度为地布宽度的一半,将地布沿切口覆盖于果树树盘,并将切口缝合,四周用泥土压实。
[0039] 实施例4行面覆盖时的种植方法
(1)在对果树进行行面或厢面地布覆盖后,在行间种植绿肥植物,以培肥地力;
(2)在对果树进行行面或厢面地膜覆盖后,行间空置,采用药剂防除杂草,地膜每年更换一次。
[0040] 实施例5内部填充物的制备
将农作物桔杆、田间杂草、厩肥、畜禽粪便、油枯、沼渣等农业生产废弃物或绿肥作物堆沤备用,可添加腐杆灵等发酵剂同时进行堆腐,根据果树对肥料及微量元素的需求亩用含量45%的果树专用复合肥50kg,过磷酸钙50kg,旱地保水剂若干,将其与堆沤后的腐熟物进行混合,得到水肥穴内部填充物。
[0041] 实施例6在果园定穴式免耕高效水肥一体化灌溉系统中增加排水系统
使用农用旋耕机或人力在果园行间开挖20~30cm深、20~30cm宽的排水沟,每行1沟,四周相互连接,出水口通畅,易于田间多余积水排除。
[0042] 实施例7内部填充物的填充
根据果树当季对肥料的需求,将腐熟物按照每亩1000~2000kg,添加过磷酸钙50kg,复合肥50kg,混拌均匀,再添加与所述腐熟物、过磷酸钙、复合肥的总质量的质量比为1:4或3:
7的土壤混合均匀,进行水肥穴填充,边填充边踩压,使填充物充分夯实,每穴填充0.05~
0.06m3,填充后覆盖表土5~10cm,穴面高于地面5~10cm。
[0043] 实施例8内部填充物的填充
将腐熟物按照每亩1000~2000kg,添加过磷酸钙50kg,复合肥50kg,混拌均匀,其后进行水肥穴填充,边填充边踩压,使填充物充分夯实,每穴填充0.05~0.06m3,填充后覆盖表土5~
10cm,穴面高于地面5~10cm,填充物充分腐化后形成一定深度的水凼,可起到集雨抗旱的效果。
[0044] 实施例9微灌溉系统的施肥
使用高溶解性肥料;或将溶解性较差的肥料先进行粉碎,充分溶解后用滤网进行过滤后使用,常用肥料如水冲肥、液体肥料、微量元素肥料等。
[0045] 将肥料配制好后,根据果树的株数和类型确定需要的施肥量,如每株施肥量为
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