專利名稱：利用黃河水等含泥沙水的微灌系統及植物節水栽培系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及節水領域，具體涉及節水灌溉。
背景技術：
早在1988年，世界環境與發展委員會的文件指出“水資源正在取代石油成為在全世界引起危機的主要問題”。水資源缺乏已成為當今人類社會共同關注的問題。我國人均水資源2200m3，不足世界平均水平的1/4，是一個水資源嚴重缺乏的國家，而且隨著人口劇增和工業的發展，將來缺口會越來越大。我國西部的寧夏平原、新疆南部、甘肅河西走廊及內蒙河套地區，降水稀少(15-300mm),蒸發量極大(3000mm以上)，完全依賴黃河水及雪山融水灌溉進行農業生產。在銀川等黃河兩岸地區，由于沙質土壤特殊的結構特性和強烈的大氣蒸發，每畝年間灌水量一般在IOOOm3以上，漏水和地面蒸發造成了非常大的水資源浪費。在銀川、蘭州和內蒙河套的黃河兩岸臺地，近年通過電力提水開發了大量土地。但這些土地多為沙質土壤，有的沙土層下面還有石礫層，漏水漏肥嚴重，每畝年間耗水量有的甚至高達2000m3，使灌溉成本大幅提高，也限制了沙荒地的進一步開發。盡管水資源不足，但當地至今仍然采用傳統的溝灌和漫灌方式，不僅浪費了水資源，還帶來了可溶性養分的滲漏和地勢較低區域的土壤鹽潰化等不良危害。此外，黃河中上游地區的大量取水使下游河道水量減少，在干旱年份經常出現斷流現象，給下游地區的國民 經濟發展造成巨大損失。因此改變灌溉方式，開發節水技術，提高水利用率，減少現有的灌溉水用量，對黃河流域地區的國民經濟發展具有重大意義。目前，干旱或半干旱地區的土壤水消耗主要由三部分構成土壤滲漏失水和地面涇流(占失水的50%以上)、地面蒸發失水(占20%以上)和植物蒸騰失水。其中土壤滲漏失水(含涇流)和地面蒸發失水是幾乎沒有任何生理和生產現實意義的，是完完全全的浪費。而植物的蒸騰也不是100%有意義，通過一些生物和栽培措施，將蒸騰降低到不影響作物生長發育的程度是可行的。因此，相應地，節水的主要途徑有阻斷或減少土壤漏水、地面蒸發和降低作物蒸騰耗水。滴灌是全球目前最有效的節水技術，可以緩慢地將水分供給給植株根系，可以避免溝灌和漫灌導致的水分深層滲漏，并且土壤濕潤面積小，可以有效地減少地面蒸發。但滴灌需要水質清潔，含有泥沙的黃河水會堵塞滴頭和滴件，難以實施。即使采用井水等清潔水源，滴灌仍需要過濾、加壓等復雜的設備，滴灌管的價格也很高，一次性投入高，設備維護費用高。而且，滴灌必須加壓，要消耗電力，運行費用也高。因此，本實用新型將提供一種更節能、更有效、且不受水質影響的微灌技術。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種不用過濾、不用沉淀、不用更改原有輸水渠、不用耗電、僅利用輸水渠自有的水壓將黃河水等富含泥沙水微噴至作物根部的微灌技術。[0010]實用新型原理為了降低土壤水消耗，一個方法是阻斷或減少土壤漏漏。阻斷土壤滲漏的途徑有兩個一個是用塑料膜等不透水的材料隔斷根域土壤與底層土壤、周邊土壤的連系，灌溉水就不能向地下和根域以外的行間滲漏；另一個是應用滴灌等微灌技術，控制濕潤土壤深度和范圍，也可以避免深層滲漏。另一方法是減少地面蒸發。減少地面蒸發的途徑有三個一是通過限制植物根系生長范圍，灌溉水只濕潤植物根域的土壤，蒸發面積減少，蒸發量自然就降低了 ；第二是應用滴灌等微灌技術控制濕潤面積，可以減少蒸發；第三是通過在地面覆蓋草、地膜、礫石等來將地面蒸發降低到最低。再一個方法是降低蒸騰耗水。降低蒸騰耗水是進一步節水的關鍵環節，在各種措施中以脅迫灌溉(虧缺灌溉)最具可行性和實用價值。就是利用滴灌等節水技術，調控植物根域土壤的濕潤程度或干濕交替的頻度，造成植物根系局部或短時間的輕度水分脅迫，擠掉植物水分的奢侈消耗，降低耗水量。脅迫灌溉在節水的同時能夠促進光合產物向經濟器官的轉移，提高經濟作物產量和品質。本實用新型利用原有輸水渠高于種植園地面形成的水壓差，同時對微灌系統的結構進行設計，實現了利用黃河水等含泥沙水進行諸如葡萄等植物的微灌。此外，本實用新型的微灌技術還與植物控根節水栽培技術結合，進一步降低了土壤水消耗。本實用新型采用的技術方案為實現上述目的，本實用新型提供了一種微灌系統，用于將含泥沙水或不含泥沙水引流到種植園中并對種植園中的植物進行微灌，其特征在于所述微灌系統包括水源和微灌帶，所述微灌帶沿微灌帶的長度方向設有多個溢水微孔；所述微灌帶布置在種植園的地面上，且所述微灌帶的一端連通到水源，另一端封閉；以及來自所述水源的水能夠在微灌帶內流淌并從微灌帶上的溢水微孔溢出以對植物進行微灌。一優選實施例中，較佳地，所述微灌帶為PE塑料管，且當所述微灌帶布置在種植園上時，所述微灌帶沿長度方向與地平面形成0-0. 7%的傾斜度。另一優選實施例中，較佳地，所述微灌帶直徑為5. 0cm-15. 0cm。另一優選實施例中，較佳地，所述微灌帶的長度為30m-100m。另一優選實施例中，較佳地，所述微灌帶上沿長度方向設有I排或2排溢水微孔，同一排溢水微孔中相鄰兩個溢水微孔之間的距離為30cm-60cm。另一優選實施例中，較佳地，所述微灌帶上的溢水微孔的直徑為1. 5mm-2. 5mm。另一優選實施例中，較佳地，所述微灌系統還包括引水管和主水管，所述引水管一端與水源連通連接，另一端與所述主水管連通連接；以及所述主水管上沿長度方向設有多個開口，每個所述開口連通連接一根所述微灌帶。另一優選實施例中,較佳地,所述含泥沙水是黃河水,利用田間輸水渠中的黃河水自流水壓提供驅動力，使得含泥沙的黃河水從所述微灌帶的溢水微孔溢出，且不堵塞所述溢水微孔。另一優選實施例中，較佳地，所述水源是種植園中原有水渠中的水，且所述水渠的水位比種植園的地面高30-70cm，由此從水渠流入所述微灌帶的水由于水渠與種植園之間的高度差而被加壓，使得水能夠從所述溢水微孔溢出。另一優選實施例中，較佳地，所述微灌系統還包括引水管，所述引水管一端與水源連通連接，另一端與所述微灌帶連通連接。在另一優選實施例中，較佳地，所述的灌溉用水是含沙水，較佳地，含沙量為0-100g/L 水。在另一優選實施例中，較佳地，所述的灌溉用水是黃河(含沙)水或長江(含沙)水。本實用新型還提供了一種植物節水栽培系統，其特征在于，包括種植園上的用于種植植物的定植溝；覆蓋在溝壁和溝 底上的塑料膜，其中，僅在溝底中間沿長度方向留寬度為10cm-20cm的區域未覆蓋塑料膜，以將定植溝與溝外的土壤隔絕開，防止溝內的水不必要地滲入溝外土壤中并使得植物的根部不延伸出溝外；以及上面所述的微灌系統，以對所述定植溝中的植物進行灌溉。較佳地，本實用新型的植物節水栽培系統尤其適于按一定行距成行種植的葡萄、或枸杞、或楊樹等。上述的植物栽培系統尤其適于按一定距離成行栽培葡萄等果樹或枸杞等經濟樹木和楊樹等林木。本實用新型利用了黃河水等含泥沙水，且水源水位高于種植園地面，通過對能夠避免泥沙堵塞、不需要過濾設備、不需要耗能加壓的黃河水等自流水壓微灌技術進行系統的研究，確定了微灌所用微灌帶的規格和使用條件等技術參數，實現了利用諸如葡萄園等種植園原有輸水渠的水壓差進行植物園的微灌。通過本實用新型，既不會有泥沙堵塞溢水微孔，又沒有加壓滴灌的能耗，并能夠將黃河水富含的土壤膠體粘粒成分無損耗地輸送給土壤可改良砂質結構，而且不需要過濾等復雜的設備，投資低廉。因此，本實用新型提供了黃河水等含泥沙水源不用過濾、不用沉淀、不用更改原有輸水渠、不用耗電(能)、僅利用輸水渠自有的水壓將黃河水等飽含泥沙微粒的灌溉水微噴至作物根部的微灌技術，具有操作簡易，不用專業公司安裝、設備投資少、運行和維護成本低等特點。

圖1示出了根據本實用新型的微灌系統的第一實施例的結構示意俯視圖；圖2示出根據本實用新型的微灌系統的第一實施例的示意性剖視正視圖；圖3示出根據本實用新型的微灌系統的第二實施例的示意性俯視圖；圖4示出根據本實用新型的微灌帶的第一實施例的結構示意正視圖，為清楚起見，僅截取一段微灌帶；圖5示出根據本實用新型的微灌帶的第一實施例的結構示意剖視截面圖；圖6示出根據本實用新型的微灌帶的第二實施例的結構示意正視圖，為清楚起見，僅截取一段微灌帶；圖7示出本實用新型的微灌系統與植物控根節水栽培技術相結合的系統的結構示意圖；圖8和圖9示出微灌帶溢水微孔孔徑對微灌帶各溢水微孔溢水均勻度的影響的曲線圖；圖10示出水頭落差和孔間距對溢水微孔溢水均勻度的影響的曲線圖；圖11-13示出微灌帶長度對溢水微孔溢水均勻度的影響的曲線圖；以及圖14-16示出微灌帶傾斜度(坡度)對溢水微孔溢水均勻度的影響的曲線圖。
具體實施方式
以下將結合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細說明，以便更清楚理解本實用新型的目的、特點和優點。應理解的是，附圖所示的實施例并不是對本實用新型范圍的限制，而只是為了說明本實用新型技術方案的實質精神。附圖中，各結構不按實際比例繪制，而是為了清楚起見，對某些結構進行了縮放。本文中，傾斜度定義為每百米長度的高度落差/100X100%，例如長度方向延伸100米時，高度落差為0. 3米，則傾斜度為0. 3%。本文中，微灌管和微灌帶指用于對種植物進行灌溉的構件，根據該構件的外形，可稱為微灌管或微灌帶，二者可相互替換。圖1示出了根據本實用新型的微灌系統的第一實施例的結構示意俯視圖。微灌系統用于將水渠中的水引到種植園中并對種植園中的植物進行微灌溉，其中，水渠的水位比種植園的地面高，較佳地，高于種植園地面30-70cm。如圖1所示，微灌系統包括水源(輸水渠等)、微灌帶I (在使用時呈管狀，故也可稱為微灌管)，微灌帶I的一端連通連接到輸水渠2，另一端封閉。微灌帶I上沿長度方向設有多個溢水微孔la。圖1中所示的實施例中為兩排溢水微孔la，溢水微孔孔徑為1. 5mm，兩排溢水微孔中相對應的溢水微孔內距2-3cm，同一排的溢水微孔間距為30-60cm。輸水渠2的水可流過微灌帶1，并從微灌帶I上的溢水微孔Ia溢出，從而對種植園3中的諸如葡萄等植物5進行微灌。可根據需要，例如根據所要灌溉的種植園的面積和種植物的數量來設置適當數量的微灌帶I。圖2示出根據本實用新型的微灌系統的第一實施例的示意性剖視正視圖。 如圖2所示，輸水渠2的水面高度與微灌帶I存在著高度差，即輸水渠2與微灌帶I存在著水壓差，由此，輸水渠2中的水4流入微灌帶I中后，微灌帶I中的水在渠水的壓力作用下從管首向管末端流淌，并通過溢水微孔Ia向外溢出，從而對種植物5進行微灌。通過設置微灌帶I的直徑大小、溢水微孔Ia的孔徑大小、以及植物的行間距，可實現利用原有輸水渠對種植物進行微灌，從而大大降低灌溉用水，下文將更詳細說明。微灌帶I可直接連接到水渠2，也可通過其他管線連通到水渠2。例如，如圖2所示，微灌帶I通過引水管6連接到水渠2。微灌帶I與引水管6之間的連接可通過諸如直通或三通等本領域已知的連接件來連接。圖3示出本實用新型的微灌系統的第二實施例的示意性俯視圖。圖1-2所示的實施例中，每根微灌帶通過各自的引水管6連通到水渠2。而本實施例的不同之處在于，多個微灌管共用一個引水管和一個主水管7。主水管7上設有多個開口，微灌管I通過直通或三通等與主水管7上的開口連通，進而與主水管連通。主水管7的一端通過引水管與輸水渠2連通，另一端通到排水溝8。微灌溉時，主水管7通到排水溝8的一端用堵頭等堵住，而在灌溉結束時，取下堵頭，以將主水管7中的剩余水排空，防止在主水管7中淤積泥沙。主水管7和引水管較佳地為PVC管材，使用時宜埋入地下，并以一定的坡度(較佳地傾斜度0. 1-0. 5%)與排水溝8連接，防止在主水管7中淤積泥沙。主水管7的直徑和長度、以及和主水管7連接的微灌帶I的數量可根據灌溉需要以及水渠與主水管之間的水頭落差(高度差)來設定。例如，水頭落差(高差)為50cm時,假如設定微灌帶在主水管的分支密度為3m (即每隔3m設置一根微灌帶)，當主水管的管徑為160mm時,主水管最長為129米,可分支直徑50mm微灌帶43根,而主水管長80米時,可安裝直徑50mm微灌帶27根。此外，根據實際灌溉需要，還可采用其他形式的微灌系統。例如，采用將上述兩個實施例中的微灌系統相結合的系統，或者將微灌帶直接連通到水渠的系統(圖1)，只要能將水渠中的水通過微灌帶引到種植園中，且能利用水渠與種植園之間的高度差使得微灌帶中的水具有一定壓力(使水通過溢水微孔向外溢出的壓力)即可。上述各實施例中，較佳地，微灌帶為塑膜軟帶(管)。較佳地微灌帶長度為30-100米，更佳地長度為30-70米，最佳地長度為30-50米。當種植園行向(即微灌帶I的長度方向)傾斜度小于0. 3%時，微灌管長度可達70米-100米，當傾斜度大于0. 3%但小于0. 7%時，則需要適當縮短微灌管的長度，種植園行向的傾斜度應小于1. 0%。換句話說，傾斜度越小，則微灌帶的長度可越長，且傾斜度越小，灌溉效果越好。較佳地，微灌帶的直徑在5. Ocm至15. Ocm之間，更佳地,在5. Ocm至10. Ocm之間，最佳地是5. Ocm0然而，本領域的技術人員應理解，如果不考慮經濟性等因素，則根據灌溉需要，微灌帶的直徑可以是任何合適的直徑，而不限于上述的直徑。較佳地，設置在微灌帶上的溢水微孔為單排或兩排，但是，本領域的技術人員在閱讀本說明書之后將理解，也可設置不只兩排的溢水微孔。在灌溉水含泥沙量多的區域，溢水微孔的孔徑較佳地為1. 5-2. 5_，更佳地為1. 5-2. 0_。而且，無論溢水微孔是單排還是雙排，其沿微灌帶長度方向的間距以30-60cm為宜。但是，本領域的技術人員應理解，通過有限的實驗次數，也可發現其他合適的溢水微孔孔徑以及溢水微孔之間的距離值，而不限于上述的數值。在微灌帶中，兩排溢水微孔可兩兩相對布置，如圖4和圖5所示，兩排溢水微孔上的相應溢水微孔之間的間距較佳地在2cm至3cm之間，更佳地為2cm?；蛘撸瑑膳乓缢⒖咨系囊缢⒖卓山诲e布置，如圖6所示。圖7示出本實用新型的微灌系統與植物控根節水栽培技術相結合的布置的結構示意圖。如圖7所示，在種植園上挖一定深度和一定寬度的定植溝9，溝壁和溝底一部分覆蓋塑料膜10以將定植溝9與溝外的土壤隔絕開，防止溝內的水不必要地滲入溝外土壤中并使得植物的根部不延伸處溝外，達到控根和節水的目的。溝底中間沿長度方向留有一定寬度的區域9a未覆蓋塑料膜，以便于在溝中積水過多時，例如在下雨天的情形中，積水能夠滲入溝底下面的土壤中，防止積水浸泡植物根部，導致植物根部腐爛。較佳地，在溝底中間沿長度方向留有的區域的寬度為10cm-20cm。塑料膜鋪設完成后，用一定量的肥料(諸如干羊糞)與園土混合后將混合物11填入定植溝9內，至地面下一定距離(等于植物根系免受凍害的溫度層厚度)。在定植溝9中種植諸如葡萄等植物5。微灌帶I與溝的縱向延伸方向(長度方向)平行地放置溝中，位于溝中的種植物5旁，用于對植物5進行微灌。應注意，圖7所示實施例中使用了塑料膜來作為隔絕定植溝9與溝外土壤的材料，但本領域的技術人員應理解，也可使用其他合適的材料來隔絕。此外，溝的深度、寬度、以及溝底部預留的未覆蓋塑料膜的區域大小可根據所種植的植物類型，以及每個溝中種植的植物數量來確定。一優選實施例中，以3米的間距開挖寬度為100cm、深度為7 0cm的定植溝9。按每畝3噸的干羊糞與園土混合后填入定植溝9內，至地面下20cm。用管徑5. 0cm、溢水微孔直徑1. 5mm、間距30cm的微灌帶與灌溉渠連通，用渠水自流微灌供水。以下對微灌系統中微灌帶上溢水微孔的孔徑、孔間距、自壓水頭、鋪設長度、以及地形坡度對溢水微孔溢水均勻度的影響進行了試驗。微灌帶直徑為5cm,微灌帶溢水微孔直徑有1. 0mm>1. 5mm、2. 0mm、2. 5mm ;溢水微孔間距有0. 15m、0. 2m、0. 3m、0. 6m、1. 2m ;首部自壓水頭有0. 3m、0. 5m、0. 7m ;鋪設長度有10m、20m、30m、40m、50m、60m、70m ;地形坡度有 0. 00%, 0. 10%, 0. 30%, 0. 50%, 0. 70%。圖8和圖9示出微灌帶溢水微孔孔徑對微灌帶各溢水微孔溢水均勻度的影響。如圖8和9所示，相同鋪設長度下，孔徑越小，同一微灌帶上各溢水微孔的溢水量差異越小，灌水均勻度越高?？梢钥闯?，10%流量偏差率控制條件下，1. 5mm孔徑的微灌帶鋪設長度可達50_70m。2. Omm和2. 5mm孔徑的微灌帶鋪設長度在40-50mm左右。圖10示出水頭落差和孔間距對溢水微孔溢水均勻度的影響。如圖10所示，同一孔間距下，水頭落差越大，溢水微孔溢水量越大。同一水頭落差下，孔間距越大，溢水微孔溢水量越大，而大孔徑溢水微孔溢水均勻性受微灌帶長度因素的限制不宜過長。因此，在50 70cm水頭壓力，70米微灌帶長度下，選擇30 60cm的孔間距，單孔溢水量的差異均可滿足灌溉均一度的要求(即10%流量偏差率以內)。圖11-13示出微灌帶長度對溢水微孔溢水均勻度的影響。圖11、圖12和圖13試驗是在同排相鄰的溢水微孔之間的間距30cm、水頭落差50cm情形下的試驗結果。由圖11可見，1. 5mm孔徑下，微灌帶長度30m溢水流量偏差率為2. 88%，較50m溢水流量偏差率6. 43%低，說明微灌帶越短，溢水均勻度越高，考慮經濟合理性，微灌帶不能太短，考慮到微灌帶布設的經濟合理性及10%的流量偏差率的要求，可以鋪設50m以上長度。根據此試驗數據計算70m微灌帶流量偏差率高達23. 28%，其中70m長度的前30m流量偏差率為9. 12%?？紤]到試驗的不確定性，結合圖10試驗結果，可以確定1. 5_孔徑下微灌帶最長鋪設70米。圖13示出2. 5mm溢水微孔直徑下的試驗結果，測算30m和50m鋪設長度的微灌帶流量偏差率為13. 1%和35. 3%，克里斯琴均勻系數分別為95. 8%和88. 1%?？梢娍组g距較小條件下，2. 5mm孔徑的鋪設長度很短(20m或更短)。根據試驗數據，孔間距60cm時，算得30m、50m、70m鋪設長度下的流量偏差率分別為6. 95%,4. 16%,2. 49%，說明2. 5mm孔徑下，孔間距60cm、鋪設長度可以達到70米。圖14-16示出微灌帶傾斜度(坡度)對溢水微孔溢水均勻度的影響。圖14-16所示為1. 5mm孔徑、30cm孔間距和30m、50m、70m鋪設長度下,不同坡度下溢水微孔溢水量的測
定結果。由圖可見，微灌帶傾斜度(坡度)越大，溢水微孔溢水量越大，溢水微孔間的溢水量差異也越大。微灌帶長度70米條件下，微灌帶傾斜度微小(最大0. 05%)，單孔溢水量差異較小(0. 00%和0. 10%坡度下的流量偏差率分別為6. 28%和14. 20%)，基本可以滿足葡萄園灌溉均勻度的需要(圖14)。微灌帶長度50米條件下，微灌帶傾斜度不大于0. 10%，單孔溢水量差異較小，流量偏差率為9. 53%，基本可以滿足葡萄園灌溉均勻度的需要(圖15)。微灌帶長度30米條件下，微灌帶傾斜度不大于0. 7%，單孔溢水量差異較小，流量偏差率均在10%左右，也可以滿足葡萄園灌溉均勻度的需要(圖16)。以上結果表明，將直徑5. Ocm的PE塑膜軟管，開孔徑為1. 5-2. 5mm單排溢水微孔或雙排溢水微孔(雙排溢水微孔中相面對的兩個孔之間的間距為2-3cm)、同一排溢水微孔中孔間距為30-60cm而制作成微灌帶。在坡度低于0. 3%的條件下，可以利用30-70cm的輸水渠的水壓差比較均勻地將灌溉水溢流到50-70米的距離內。當坡度高于0. 3%時，只要將微灌帶長度縮短到30米，溢水孔也能比較均勻地溢流。1. 5mm孔徑的微灌帶較其他孔徑的溢流均勻度要好、相同條件下的鋪設長度也較長。將此微灌帶用于含泥沙黃河水的微灌，可防止泥沙堵塞微灌帶溢水微孔，利用輸水渠形成的水壓差自流給葡萄樹等種植物。各溢水微孔的溢水量偏差率在10%左右，能夠實現微灌帶的均勻供水。經試驗表明，該項技術既可以避免泥沙堵塞溢水孔，又不需要加壓灌溉的能耗，并能夠將黃河水的土壤膠體粘粒成分無損耗地輸送給土壤，而且不需要過濾等復雜的設備，也不需要更改原有灌溉渠道，可以在沒有電網覆蓋的區域應用。此外，經測算，目前市場上，該自流微灌帶每米售價1. 07元，在行距為3米的種植密度下，一次性塑膜軟管制成的微灌帶畝投入為237. 5元以下，使用壽命至少在6年以上，按6年折舊每年每畝折舊費用為39. 6元，其他材料每畝投入478. 8元，使用壽命10年以上，每畝每年的折舊47. 8元，兩項合計每年折舊為79. 2元，投入和使用成本較低。以下說明本實 用新型的微灌系統與植物控根節水栽培技術相結合對葡萄數土壤含水量的影響成齡葡萄樹微灌溉及控根方法距葡萄成齡樹行兩側50cm處，各挖50cm深的溝，溝壁用塑料布隔開，葡萄樹行兩側鋪兩條微灌帶灌水?？馗幚碓O4行，每行132株，每個處理約1. 44畝。幼齡樹微灌溉及控根方法在實驗地塊挖寬80cm、深60cm的定植溝，溝底及溝壁鋪塑料布，施入秸桿和羊糞(4方/畝)，然后用表土回填，其上定植葡萄，株距80cm，在葡萄行鋪設一條微灌帶。幼齡樹控根處理設4行，每行60株，每個處理約0. 54畝。采用溝畦灌作為對照。灌水量實驗設計成齡樹在微灌帶的前端裝一水表，控根微灌葡萄樹每次灌水量為41. 7m3/畝，溝畦灌(對照)每次灌水量為83. 4m3/畝，每15-20天灌一次水，直到葡萄成熟期止。此外，在開花期前及采收后至覆土前，兩處理灌水量均為83. 4m3/畝。幼齡樹在微灌帶的前端裝一水表，控根微灌每次灌水量為6. 7m3/畝，溝畦灌(對照)每次灌水量為20m3/畝。葡萄成齡樹土壤含水量測試結果[0088]實驗表明，采取控根微灌的葡萄從開花期到果實成熟期每次灌水量均為41. 7m3/畝，而溝畦灌(對照)的灌水量始終為83. 4m3/畝，是控根微灌的2倍。在整個生長期內，在兩種不同灌溉方式之間，0 20cm和20 30cm 土層處，土壤含水量沒有明顯差異；隨著土層深度的增加，當土層深度在30 40cm時，控根微灌處理的土壤含水量略高于溝畦灌(對照)。當土層深度達到40 50cm時，控根微灌處理的土壤含水量在6. 0% 14. 0%范圍內，已經顯著高于溝畦灌(對照)，是溝畦灌(對照)的1. 31 1. 46倍，而且這種趨勢一直持續到葡萄成熟期。同樣，采取控根微灌的葡萄從開花期到果實成熟期每次灌水量均為41.7m3/畝，而溝畦灌(對照)的灌水量始終為83. 4m3/畝，是控根微灌的2倍。對于沙地種植的8年生赤霞珠葡萄成齡樹，在土層0 20cm、20 30cm處,在兩種不同灌溉方式之間，土壤含水量差異性不顯著；隨著土層深度的增加，當土層深度在30 40cm時，控根微灌處理的土壤含水量略高于溝畦灌(對照)。當土層深度達到40 50cm時，控根微灌處理的土壤含水量在
5.3% 14. 7%范圍內，已經顯著高于溝畦灌(對照)，是溝畦灌(對照)的1. 26 1. 51倍，而且這種趨勢一直持續到葡萄成熟期。結果表明，對于葡萄成齡樹，與常規的溝畦灌(漫灌)相比，采用控根微灌處理，提高了土壤各層的含水量，尤其是土層40 50cm處的土壤含水量顯著提高，與溝畦灌相比，節水55. 6%0葡萄幼齡樹土壤含水量測試結果葡萄幼齡樹的試驗結果表明，在土壤0 20cm處控根微灌土壤含水量保持在
6.4% 19. 8% ;溝畦灌(對照)的含水量保持在6. 8% 22%。兩種灌溉方式之間，土壤含水量在葡萄生長期內沒有明顯的差異性。在葡萄幼樹土壤20 30cm處，兩種處理之間土壤水分變化差異性不顯著，說明控根與溝畦灌(對照)相比，在灌水量減少2/3的條件下，能夠滿足葡萄植株生長的水分需求。在葡萄幼樹土壤30 40cm處，控根微灌的土壤含水量和溝畦灌(對照)相比，差異性顯著?？馗⒐嗟耐寥篮吭?. 5% 20. 5%范圍內變動，控根微灌土壤含水量顯著高于溝畦灌(對照)。說明控根微灌的土壤水分已經在該層出現累積，能夠供給葡萄根系的生長需求。在葡萄幼樹土壤40 50cm處，控根微灌土壤含水量保持在6. 3% 20. 4% ;溝畦灌(對照)的含水量保持在5. 2% 19. 3%?？馗⒐嗟耐寥篮扛哂跍掀韫?對照)，兩者差異性顯著。而且，這種趨勢一直持續到葡萄成熟期。說明控根微灌土壤保水能力強于溝畦灌(對照)。在葡萄幼樹土壤30 40cm處，控根微灌土壤的含水量和溝畦灌相比，差異性顯著。控根微灌土壤含水量在8. 8% 21. 3%范圍內變動；溝畦灌的含水量范圍為5. 2% 22. 1%。控根微灌的土壤含水量顯著高于溝畦灌。在葡萄幼樹土壤40 50cm處，兩種灌溉方式的土壤含水量差異性顯著，控根微灌土壤含水量保持在6. 5% 22. 6% ;溝畦灌的含水量保持在4. 8 20. 1%?？馗⒐嗟耐寥篮扛哂跍掀韫?，不同處理間差異性顯著。與常規的溝畦灌(漫灌)相比，采用控根微灌處理，提高了土壤各層的含水量，尤其土層30 50cm處的土壤含水量顯著提高，與溝畦灌相比，節水60%以上。本實用新型利用了黃河水或水渠等水源水位高于種植園用地，能形成一定自壓的原理，通過對能夠避免泥沙堵塞、不需要過濾設備、不需要耗能加壓的黃河水等自流水壓微灌技術進行系統的研究，確定了微灌所用微灌帶的規格和使用條件等技術參數，實現了利用諸如葡萄園等種植園原有輸水渠的水壓差進行植物園的微灌。通過本實用新型，既不會有泥沙堵塞溢水微孔，又沒有加壓滴灌的能耗，并能夠將黃河水等的土壤膠體粘粒成分無損耗地輸送給土壤，而且不需要過濾等復雜的設備，投資低廉。因此，本實用新型提供了含泥沙黃河水等水源不用過濾、不用沉淀、不用更改原有輸水渠、不用耗電(能)、僅利用輸水渠自有的水壓將富含泥沙的黃河水微噴至作物根部的微灌技術，具有操作簡易，不用專業公司安裝、設備投資少、運行和維護成本低等特點。本實用新型尤其適于中國西北沙漠干旱地區，特別是黃河沿岸及其它水源的農業用地的節水灌溉。只要農業用地備有自流輸水渠道，就可以使用本實用新型實現微灌?；蛘?，也可將不具備自壓的含泥沙灌溉用水經由加壓設備加壓后，通過本實用新型的微灌系統對種植物進行微灌溉。以上已詳細描述了本實用新型的較佳實施例，但應理解到，在閱讀了本實用新型的上述講授內容之后，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改。這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求 書所限定的范圍。
權利要求1.一種微灌系統，用于將含泥沙水或不含泥沙水引流到種植園中并對種植園中的植物進行微灌，其特征在于 所述微灌系統包括水源和微灌帶，所述微灌帶沿微灌帶的長度方向設有多個溢水微孔； 所述微灌帶布置在種植園的地面上，且所述微灌帶的一端連通到水源，另一端封閉；以及 來自所述水源的水能夠在微灌帶內流淌并從微灌帶上的溢水微孔溢出以對植物進行微灌。
2.根據權利要求1所述的微灌系統，其特征在于所述微灌帶為PE塑料管，且當所述微灌帶布置在種植園上時，所述微灌帶沿長度方向與地平面形成0-0. 7%的傾斜度。
3.根據權利要求1所述的微灌系統，其特征在于所述微灌帶直徑為5.Ocm-15. Ocm0
4.根據權利要求1所述的微灌系統，其特征在于所述微灌帶的長度為30m-100m。
5.根據權利要求1所述的微灌系統，其特征在于所述微灌帶上沿長度方向設有I排或2排溢水微孔，同一排溢水微孔中相鄰兩個溢水微孔之間的距離為30cm-60cm。
6.根據權利要求1所述的微灌系統，其特征在于所述微灌帶上的溢水微孔的直徑為1.5mm-2. 5mm。
7.根據權利要求1所述的微灌系統，其特征在于 所述微灌系統還包括引水管和主水管，所述引水管一端與水源連通連接，另一端與所述主水管連通連接；以及 所述主水管上沿長度方向設有多個開口，每個所述開口連通連接一根所述微灌帶。
8.根據權利要求1所述的微灌系統，其特征在于所述含泥沙水是黃河水，利用田間輸水渠的黃河水自流水壓提供驅動力，使得含泥沙的黃河水從所述微灌帶的溢水微孔溢出，且不堵塞所述溢水微孔。
9.一種植物節水栽培系統，其特征在于，包括 種植園上的用于種植植物的定植溝； 覆蓋在溝壁和溝底上的塑料膜，其中，僅在溝底中間沿長度方向留寬度為10cm-20cm的區域未覆蓋塑料膜，以將定植溝與溝外的土壤隔絕開，防止溝內的水不必要地滲入溝外土壤中并使得植物的根部不延伸出溝外；以及 權利要求1-8中任一項所述的微灌系統，以對所述定植溝中的植物進行灌溉。
10.根據權利要求9所述的植物節水栽培系統，其特征在于所述植物是按一定行距成行種植的葡萄、或枸杞、或楊樹。
專利摘要本實用新型公開了利用黃河水等含泥沙水的微灌系統及植物節水栽培系統。微灌系統用于將來自水源的含泥沙水引到種植園中并對種植園中的植物進行微灌。微灌系統包括微灌帶，微灌帶為沿微灌帶的長度方向設有多個溢水微孔的PE塑料管。微灌帶布置在種植園的地面上，且微灌帶的一端連通到水源，另一端封閉。來自水源的水流過微灌帶并從微灌帶上的溢水微孔溢出以對植物進行灌溉。利用本實用新型的微灌系統，含沙水不用過濾、不用沉淀，也不用更改原有輸水渠、不用耗電加壓、僅利用輸水渠自有的水壓就可將黃河水等富含泥沙水微噴至作物根部而進行微灌。此外，本實用新型的微灌技術還可與植物控根栽培技術結合，進一步降低了土壤滲漏的水浪費。
文檔編號A01G9/02GK202857458SQ201220576358

公開日2013年4月10日 申請日期2012年11月2日 優先權日2012年11月2日
發明者王世平, 何建軍, 婁玉穗, 趙麗萍, 趙慧, 張才喜, 許文平 申請人:上海交通大學