本發明屬于農業生態技術領域，涉及一種生態農田系統及構建方法。

背景技術：

目前我國農田主要采用單一的農業種植技術，尤其在南方多雨地區，主要采用早稻和晚稻輪作、中稻和油菜輪作等模式，其基本特征表現為生態適應性較弱、產品結構單一、經濟效益較低，不能有效的提高稻田的綜合生產能力。隨著農業技術的進步，越來越多的地方推廣采用稻作農田養殖水產的模式，農田養殖是指利用稻田淺水環境輔以人為措施，既種稻又養殖魚、蝦、蟹等水產品，以提高稻田生產效益的一種生產形式。農田養殖使植物、動物二者互利共生，形成新的生態系統，充分發揮農田的生產力，達到了提高經濟效益的目的，同時減少了農藥化肥的施用，減少面源污染。但目前的農田養殖大多為農田養殖不同水產品如蝦、蟹、魚等過程的技術方法。目前傳統的農田可持續發展能力差且功能單一，灌排功能設計僅為了農作物的生長需求，不能滿足農田養殖的要求。

技術實現要素：

針對目前存在的問題，本發明提供一種新的生態農田系統，該系統能夠同時滿足農作物生長和水產品養殖的需要，還使植物以及動物構成了農田內不同類型的生物結構，將生態系統的功能最大限度的發揮出來，使農田具備良好的自我凈化功能與自我調控能力。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種生態農田系統，所述生態農田系統包括田間系統、灌溉系統和排水系統，所述田間系統分別與灌溉系統和排水系統連通；所述田間系統包括養殖系統和農作系統，養殖系統周圍設置農作系統，所述灌溉系統包括依次連接的灌溉控制系統、水預處理系統和灌溉水池；灌溉控制系統和灌溉水池設在農田外部，所述水預處理系統設置在灌溉水池的進水口處，所述排水系統包括排水控制系統和排水池，所述排水控制系統包括排水閘門和抽水泵，所述排水閘門設在田間系統與排水系統的連接處，抽水泵設在排水池中，排水池通過管道又和水預處理系統連接，用于排水池的水再返回水預處理系統實現水循環利用。

其中，所述養殖系統包括養殖溝、養殖塘和攔網，所述養殖溝和養殖塘相連通，攔網設置在農田四周，用于防止養殖的生物逃脫。

所述養殖溝布設在整個田塊中，平面布置為“田”或“口”形式。

根據魚、蝦、蟹等生存需要，養殖溝深度可設置為0.30-1.20cm，截面采用梯形、u形或矩形等形式。

所述養殖塘可以根據需要進行設置，一般面積為1-5m²，深度與養殖溝的深度相同。

所述灌溉控制系統包括灌溉控制閘門、灌溉水泵、水質傳感器和水位傳感器，所述灌溉控制閘門設在灌溉水池與田間系統連通的進水口處，灌溉水泵、水質傳感器和水位傳感器均設在灌溉水池中。

并且本發明的灌溉水池主要用于儲存灌溉和養殖用水，其容積v灌總＝e+v養殖，其中v灌總為灌溉水池容積，e為作物灌水定額，v養殖為養殖時一次需水量。灌溉控制系統用于監測和控制進入農田的水量、水位和水質。水預處理系統主要對輸送或匯集的外調水進行沉淀、過濾和吸附等預處理，使水質達到養殖和灌溉要求，水預處理系統設置在灌溉水池的進水口處，主要由填料層(過濾層)和水生植物組成。

所述攔網選用可降解塑料、秸稈或人造纖維做成的網；或者通過種植密集作物形成攔網，攔網高度可設置為0.30-1.0m。

所述排水池主要用于儲存農田排出的水，同時控制農田水位，在缺水時還可將排水池中的水引入灌溉水池循環利用，所述排水池的容積v排總＝v暴雨+v換水，其中v暴雨是暴雨時排入的水量，v換水是養殖時一次換水量。

本發明還提供了一種上述生態農田系統的構建方法，具體包括如下步驟：

(1)首先根據需要選定田塊，根據養殖需要確定田間養殖溝、塘的位置和型式，并根據外部水源的位置、地形和作物、養殖動物的種類分析計算確定灌溉水池、排水池的容積、進水口和出水口的布置及水預處理系統的布置；

(2)根據步驟(1)的設計進行施工，建好灌溉水池、排水池、養殖溝、養殖塘，安裝好水預處理系統、灌溉控制系統和排水控制系統，構建用于養殖的生態農田待用；

(3)在農田養殖水產動物過程中，需要灌溉或養殖換水時，外調水源并通過水預處理系統進行凈化，水的ph值指標達標時通過灌溉水泵和灌溉控制閘門將水引入田間；在暴雨、農田退水或換水時通過排水控制系統將水排入排水池，同時控制農田的水位；

(4)排水池的水再返回水預處理系統實現水循環利用。

本發明方法具有如下優點：

1.通過生態農田系統的灌溉系統和排水系統的構建，大大提高了農田養殖的水源、水質及排水的可靠性，有利于農田經營綜合經濟效益目標的實現。采用灌溉控制系統和排水控制系統使生態農田養殖更加精準和細化，能有效減少人工和不確定的成本。

2.通過排水-水預處理-灌溉的循環利用，能有效減少灌溉和養殖需水量，提高農田水利用效率；養殖溝塘和灌、排水池積蓄雨水，延緩暴雨匯流，減輕洪水災害，同時動物-植物相互依存，減少農藥和化肥的使用，能夠減輕污染。

3.通過構建農田生態系統，使植物、動物二者互利共生，有利于構建穩定的生物群落，維護生態平衡。

4.本發明均選用環保節能材料，較傳統的混凝土、砂石等工程材料的使用，能有效減輕二次污染，施工簡單，維護方便。

附圖說明

圖1為本發明實施例的平面布置示意圖；

圖2為養殖溝示意圖；

圖中：1-田間系統；11-養殖溝；12-養殖塘；13-攔網；14-農作物；2-灌溉系統；21-灌溉水池；22-過濾層；23-水生植物；24-灌溉控制閘門；25-灌溉水泵；26-水質傳感器；27-水位傳感器；3-排水系統；31-排水池；32-排水閘門；33-抽水泵。

具體實施方式

下面將更詳細地描述本發明的具體實施例。提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本發明，并且能夠將本發明的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。

如在通篇說明書及權利要求當中所提及的“包含”或“包括”為一開放式用語，故應解釋成“包含但不限定于”。說明書后續描述為實施本發明的較佳實施方式，然所述描述乃以說明書的一般原則為目的，并非用以限定本發明的范圍。本發明的保護范圍當視所附權利要求所界定者為準。

實施例1

一種生態農田系統，如圖1所示，所述生態農田系統包括田間系統1、灌溉系統2和排水系統3，所述田間系統1分別與灌溉系統2和排水系統3連通；所述田間系統1包括養殖系統和農作系統，養殖系統周圍設置農作系統，所述灌溉系統2包括依次連接的灌溉控制系統、水預處理系統和灌溉水池；灌溉控制系統和灌溉水池設在農田外部，所述水預處理系統設置在灌溉水池的進水口處，所述排水系統包括排水控制系統和排水池31，所述排水控制系統包括排水閘門32和抽水泵33，所述排水閘門32設在田間系統與排水系統的連接處，抽水泵33設在排水池31中，排水池通過管道又和水預處理系統連接，用于排水池的水再返回水預處理系統實現水循環利用。

其中，所述養殖系統包括養殖溝11、養殖塘12和攔網13，所述養殖溝11和養殖塘12相連通，攔網13設置在農作物14的四周，用于防止養殖的生物逃脫。

所述養殖溝11布設在整個田塊中，平面布置為“田”形式。

根據魚、蝦、蟹等生存需要，養殖溝深度設置為0.80cm，截面采用梯形，如圖2所示。

每個養殖塘的面積為2m²，深度與養殖溝的深度相同。

所述灌溉控制系統包括灌溉控制閘門24、灌溉水泵25、水質傳感器26和水位傳感器27，所述灌溉控制閘門設在灌溉水池與田間系統連通的進水口處，灌溉水泵25、水質傳感器26和水位傳感器27均設在灌溉水池中。

上述灌溉水池主要用于儲存灌溉和養殖用水，其容積v灌總＝e+v養殖，其中v灌總為灌溉水池容積，e為作物灌水定額，v養殖為養殖時一次需水量。灌溉控制系統用于監測和控制進入農田的水量、水位和水質。水預處理系統主要對輸送或匯集的外調水進行沉淀、過濾和吸附等預處理，使水質達到養殖和灌溉要求，水預處理系統設置在灌溉水池的進水口處，主要由過濾層22和水生植物23組成，農作系統主要種植農作物14，比如水稻，具體可以選擇抗病蟲害、抗倒伏的水稻品種。

其中，攔網13選用可降解塑料做成的網；攔網高度設置為0.80m。

本發明的排水池主要用于儲存農田排出的水，同時控制農田水位，在缺水時還可將排水池中的水引入灌溉水池循環利用，所述排水池的容積v排總＝v雨水+v換水，其中v雨水是當地24小時最大降雨條件下生態農田范圍內產生的徑流量，v換水是養殖時一次換水量。

實施例2

一種生態農田系統，如圖1所示，所述生態農田系統包括田間系統1、灌溉系統2和排水系統3，所述田間系統1分別與灌溉系統2和排水系統3連通；所述田間系統1包括養殖系統和農作系統，養殖系統周圍設置農作系統，所述灌溉系統2包括依次連接的灌溉控制系統、水預處理系統和灌溉水池；灌溉控制系統和灌溉水池設在農田外部，所述水預處理系統設置在灌溉水池的進水口處，所述排水系統包括排水控制系統和排水池31，所述排水控制系統包括排水閘門32和抽水泵33，所述排水閘門32設在田間系統與排水系統的連接處，抽水泵33設在排水池31中，排水池通過管道又和水預處理系統連接，用于排水池的水再返回水預處理系統實現水循環利用。

其中，所述養殖系統包括養殖溝11、養殖塘12和攔網13，所述養殖溝11和養殖塘12相連通，攔網13設置在農田四周，用于防止養殖的生物逃脫。

所述養殖溝11布設在整個田塊中，平面布置為“口”形式。

根據魚、蝦、蟹等生存需要，養殖溝深度設置為1.20cm，截面采用u形。每個養殖塘的面積為5m²，深度與養殖溝的深度相同。

所述灌溉控制系統包括灌溉控制閘門24、灌溉水泵25、水質傳感器26和水位傳感器27，所述灌溉控制閘門設在灌溉水池與田間系統連通的進水口處，灌溉水泵25、水質傳感器26和水位傳感器27均設在灌溉水池中。

所述的水預處理系統設置在灌溉水池的進水口處，由過濾層22和水生植物23組成，農作系統主要種植農作物14，比如水稻，具體可以選擇抗病蟲害、抗倒伏的水稻品種。

其中，攔網13通過種植密集作物(如水稻等)形成攔擋。

實施例3

一種生態農田系統的構建方法，具體包括如下步驟：

(1)首先根據需要選定田塊，根據養殖需要確定田間養殖溝、塘的位置和型式，并根據外部水源的位置、地形和作物、養殖動物的種類分析計算確定灌溉水池、排水池的容積、進水口和出水口的布置及水預處理系統的布置；

(2)根據步驟(1)的設計進行施工，建好灌溉水池、排水池、養殖溝、養殖塘，安裝好水預處理系統、灌溉控制系統和排水控制系統，構建用于養殖的生態農田待用；

(3)在農田養殖水產動物過程中，需要灌溉或養殖換水時，外調水源并通過水預處理系統進行凈化，水的ph值指標達標時通過灌溉水泵和灌溉控制閘門將水引入田間；在暴雨、農田退水或換水時通過排水控制系統將水排入排水池，同時控制農田的水位；

(4)排水池的水再返回水預處理系統實現水循環利用。

具體地，如在江蘇省常州地區進行稻田養蟹，選擇一塊面積為8畝(長×寬為90×60m)的田塊，在田間開挖“田”字型的養殖溝，養殖溝寬120cm，溝深80cm；設置6個，養殖塘深80cm，面積為5m²；在田埂邊種植黃豆等作物，在作物生長高度低于50cm時布設50cm高的攔網，當作物高度大魚50m時撤掉攔網。

在田塊一側設置閘門與灌溉系統連通，其中灌溉水池容積v灌總約為2000m³，灌溉水池深1.5m，面積為30×40m，灌溉水池進水口處設置不同粒徑的砂石濾料層80cm，濾料層外種植寬為1-2m的水生植物凈化帶，水生植物以本地鄉土作物為主，如蘆葦、菖蒲、水蔥等。在灌溉水池內安裝布設灌溉水泵、水質傳感器、水位傳感器。

在田塊與灌溉水池相對一側布設排水池，通過排水閘門與田塊連通。通過24小時最大雨量和養殖換水計算排水池體積取2000m³，與灌溉水池同等大小，排水池內布設抽水泵。排水池利用管道將水引入灌溉系統，循環使用，減少需水量。

雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施例對本發明作了詳盡的描述，但在本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發明要求保護的范圍。