本實用新型涉及一種雨水與肥料的利用裝置，尤其涉及一種干旱瘠薄山地雨水-肥料一體化利用系統。
背景技術：
干旱問題是一個世界性問題，全球干旱半干旱地區的面積約占陸地面積的35％，我國干旱半干旱地區面積約占全國土地面積的52.5％，由此形成的土地荒漠化而使我國成為世界上荒漠化危害嚴重的國家之一。而干旱瘠薄山地是干旱影響最為嚴重的地區。以山東省為例，山東現有干旱瘠薄山地67萬hm2(1000余萬畝)，約占山地丘陵面積的12.09％，這些地區植被稀少、土壤瘠薄、水土流失嚴重、無灌溉條件，降水量稀少，林木成活和正常生長受到嚴重的制約。
干旱半干旱地區引水灌溉幾乎是不可能的，天然降水便成為當地林業生產用水的唯一來源。通過攔截雨水為造林服務，是在目前水資源匱乏條件下實現荒山綠化的有效途徑。集雨工程可有效的改變雨水的時空分配，在豐水季節有效的利用集雨裝置收集雨水，枯水季節進行灌溉，有效解決了干旱山地水資源短缺的難題。然而，干旱山地地形復雜，雨水利用難度大，人工成本高，不可能像平原地區一樣可以進行人工灌溉。如何有效的利用雨水成為亟待解決的難題之一。在干旱山地造林及經濟林施肥中，由于干旱山地地形復雜，施肥難度大，肥料利用效率低，人工成本高，成為干旱山地造林及經濟林栽培中面臨的另一難題。水肥一體化技術科有效解決以上難題，但是，干旱山地地勢落差大，且大部分地區由于地形復雜，受到用電的限制，一些自動化程度較高，或者適宜在平原丘陵地區使用的水肥一體化利用系統并不適宜直接在干旱山地應用。因此，針對干旱瘠薄山地雨水利用難度大，肥料利用率低、施肥困難的現狀，尋求一種適宜干旱瘠薄山地應用的雨水-肥料一體化利用技術體系，以提高雨水和肥料利用效率，降低人工成本，才能為干旱瘠薄山地人工造林和經濟林栽培提供理論依據和技術保障。
技術實現要素：
本實用新型的目的就是為了解決上述問題，提供一種干旱瘠薄山地雨水-肥料一體化利用系統，提高養分和水分利用效率，降低人工成本，為干旱瘠薄山地人工造林和經濟林栽培提供理論依據和技術保障。
為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：
一種干旱瘠薄山地雨水-肥料一體化利用系統，包括集水池、倒虹吸裝置、重力自壓式施肥器、輸水系統和灌水器，所述集水池通過沉淀池與雨水徑流面相連，所述集水池通過導水管與中轉池相連、所述中轉池通過主管道依次與倒虹吸裝置和重力自壓式施肥器相連，所述主管道插入中轉池的末端設置疊片式過濾器，所述主管道的另一末端與干管的管壁連通，所述支管的末端也與干管的管壁連通，所述支管上設置滴灌管，所述滴灌管上設置所述灌水器，所述灌水器為壓力補償式噴頭。
優選：所述集水池與所述中轉池之間設置提水機。
優選：所述重力自壓式施肥器呈球形。
優選：所述主管道上設置主管道球閥。
優選：所述重力自壓式施肥器上設置施肥器球閥。
優選：所述倒虹吸裝置上設置倒虹吸閥門。
本實用新型的有益效果：
1.將集雨和微灌技術相結合，實現了干旱瘠薄山地雨水-肥料的一體化利用。
2.通過手動控制球閥和閥門控制雨水的流速便于形成倒虹吸，通過重力作用實現雨水和肥料的一體化滴灌利用，擺脫了干旱瘠薄山地用電的限制。
3.應用雨水-肥料一體化裝置，可提高干旱瘠薄山地造林和經濟林栽培的雨水利用效率和肥料利用效率，降低了人工成本，提高造林成活率，提高了干旱瘠薄山地經濟林的產量和品質。
4.灌水器為壓力補償式噴頭，壓力補償式噴頭可保證壓力較高時水的流量不增加，避免由高度差原因引起的澆水不均勻。
5.主管道上設有主管道球閥，以控制雨水的流量和流速。管道系統可根據周圍環境將輸水系統適當覆蓋，以延長輸水管道系統的使用壽命。
6.疊片式過濾器，主要是過濾出掉雨水中的雜質，防止滴管系統堵塞。
7.倒虹吸裝置連接在主管道上，上設閥門。使用時，打開倒虹吸閥門的開關，向倒虹吸裝置內灌水，水流隨著主管道進入地勢位置較低的支管，由重力作用帶動中轉池內的雨水進入灌溉系統，然后關閉倒虹吸閥門開關。
8.施肥系統為重力自壓式施肥器，上有施肥器球閥以控制肥料溶液流出的速度。使用時將計算好的肥料加入到施肥器，打開主管道球閥，開始灌溉，然后打開施肥器球閥，肥料即被主管道的水流稀釋到灌溉系統。通過調節施肥器球閥開關的位置，可以控制施肥速度。
9.集雨池的位置過低，可通過提水器，比如汽油機或柴油機將雨水提升至適宜高度至中轉池內，根據山地地形，中轉池可使用塑料桶、石頭或磚修葺的水池等不同形式。
10.安裝操作簡單，管理維護方便。
附圖說明
圖1為本實用新型裝置的結構示意圖；
其中，1.集水池，2.倒虹吸裝置，3.重力自壓式施肥器，4.滴灌管，5.沉淀池，6.雨水徑流面，7.導水管，8.中轉池，9.主管道，10.疊片式過濾器，11.倒虹吸閥門，12.施肥器閥門，13.提水機，14.干管，15.支管，16.壓力補償式噴頭，17.主管道球閥。
具體實施方式
下面結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。
如圖1，干旱瘠薄山地雨水-肥料一體化利用系統，包括集水池1、倒虹吸裝置2、重力自壓式施肥器3、輸水系統和灌水器，所述集水池1通過沉淀池5與雨水徑流面6相連，用于收集并儲存豐水季節的雨水，所述集水池1通過導水管7與中轉池8相連、所述中轉池8通過主管道9依次與倒虹吸裝置2和重力自壓式施肥器3相連，所述主管道9插入中轉池8的末端設置疊片式過濾器10，所述倒虹吸裝置2上設置倒虹吸閥門11，所述重力自壓式施肥器3上設置施肥器球閥12，所述集水池1與所述中轉池8之間設置提水機13，所述重力自壓式施肥器3呈球形，所述主管道9的另一末端與干管14的管壁連通，所述支管15的末端也與干管14的管壁連通，所述支管15上設置滴灌管4，所述滴灌管4上設置灌水器，所述灌水器為壓力補償式噴頭16，所述主管道9上設置主管道球閥17，所述主管道9具有坡度，便于倒虹吸的水流向輸水系統。
使用方法：打開主管道球閥17開關，向倒虹吸裝置2內注水，由重力作用帶動中轉池8內的雨水進入灌溉系統，關閉倒虹吸閥門11，通過主管道球閥17開關調節雨水的流速以便形成倒虹吸，同時能夠控制澆灌速度。打開施肥器球閥12開關，調節其開關的位置控制施肥速度，肥料即被主管道9的水流稀釋到灌溉系統，同雨水一起進入滴管系統，澆灌到造林的每一株苗木會經濟林林木。灌溉時要將重力自壓式施肥器3內的水(肥料溶液)放干凈，并用雨水沖洗，以防止肥料溶液殘留在施肥器內。否則極易滋生藻類青苔等低等植物，堵塞滴管系統管道。澆灌完畢后，關閉施肥器球閥12開關和主管道球閥17開關，向倒虹吸裝置2內注水反向清理過濾器，防止下次使用時堵塞。
具體的應用效果：
試驗在萊蕪市萊城區苗山鎮北苗山村的牛旺泉北山進行。造林樹種為側柏和金銀花。側柏造林密度為1m×2m，金銀花造林密度為1m×1m。每個樹種造林1000株。每個樹種均設穴灌和雨水-肥料一體化利用2個處理。用水量相同,均為一次性用水15kg/株。穴灌是將水一次灌入樹坑。雨水-肥料一體化處理調節水量控制器在25～30d內緩慢灌入地下。雨水-肥料一體化處理使用肥料為15－12－12的水溶性肥料，穴灌處理為相同含量的復合肥料。2013年春季造林，秋季調查成活率，測量干重和地上部養分含量，具體見下表。可以看出，雨水-肥料一體化利用顯著提高了造林成活率和干重，地上部養分含量也有一定程度的提高。由此可見，雨水-肥料一體化可改善造林效果，提高養分利用效率。
上述雖然結合附圖對本實用新型的具體實施方式進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內。