一种施肥装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种施肥装置。施肥装置包括：施肥头、储肥器以及负压室，其中，施肥头，位于施肥装置底部，设置有细孔，与储肥器相连，放置于土壤中分布有作物根系的预定深度以及预定距离的位置；储肥器，位于施肥装置中部，一端与施肥头相连通，另一端与负压室相连通，用于存放肥料溶液；负压室，位于施肥装置顶部，下与储肥器相连通，其内充满预设气压和体积的空气，使得包含预留空气的气压的所述施肥头的水势高于使作物生长旺盛对应的土壤水势，小于土壤处于田间持水量时的土壤水势。应用本实用新型专利技术，可以提高肥料的利用率、减少肥料浪费、降低农户种植作物的成本，减轻施肥的环境副效应。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及施肥技术，特别涉及一种施肥装置。
技术介绍
在作物的生长过程中，需要从土壤中适量吸收各种矿质养分元素，用以维系其正常生长发育，完成其生命历程。其中，包括大量元素如氮、磷、钾，中量元素如钙、镁、硫，微量元素如铁、锰、铜、锌、钼、硼等。现代农业生产体系中，由于耕作土壤在作物生长季内能提供给作物吸收的矿质养分元素有限，因而，通过施肥为作物提供适量的矿质养分元素是保障农作物产量、质量的根本措施之一，据统计，全球每年施入农田的肥料数以千万吨(如中国目前每年施用肥料 5000多万吨)，肥料对粮食作物产量的贡献率可达30%以上。肥料被施入土壤后，将发生一系列的自然周转过程，其去向主要包括以下几种形式①被作物吸收利用；②被土壤暂时性吸附、保持；③被微生物吸收利用或与土壤腐殖质络合、化合而存储在土壤中；④与土壤发生物理或化学反应，而被永久固定；⑤转化成气体而逸入大气；⑥淋溶出土壤。其中，肥料被作物吸收利用是施肥的根本目的，是肥料的有效利用部分，肥料被土壤暂时性吸附、保持以及被微生物吸收利用或与土壤腐殖质络合、化合而存储在土壤中也是基本有利的过程，而肥料与土壤发生物理或化学反应，而被永久固定、转化成气体而逸入大气以及淋溶出土壤则是肥料完全无效化、流失的过程，是肥料的浪费，而且极有可能污染环境、破坏土壤质量。科学研究与生产实践充分证明，肥料的无效化、流失过程不仅与土壤性质有关，更是与肥料浓度、肥土接触面积、土壤水分含量等众多因素有关，一般地，肥料浓度越大、肥土接触面积越大、水分含量越高，则肥料的无效化与流失速率就越快(如，土壤水分在饱和状态的流失性是非饱和的千倍、万倍以上)，肥料的利用率就越低。由于肥料在土壤中存在无效化、流失的现象，使得目前肥料的利用率普遍不高，例如，我国氮肥的利用率不到30%、磷肥利用率不到15%、钾肥利用率不到35%，肥料的低利用率不仅使肥料没有得到充分利用、浪费肥料资源，而且，没有被作物吸收利用的剩余肥料养分，将会通过各种途径散失到空气、水体中，从而造成严重的环境问题，例如，农业面源污染、温室气体排放、酸雨、土壤退化等。为了提高肥料的有效利用率，降低剩余肥料养分对环境的污染，研究如何进行高效施肥，是农业科学领域亟待解决的问题。现有技术中，施肥的基本方法是将肥料通过固体或者水溶液的形式，一次或多次混入全部耕作层土壤或局部耕作层土壤，以供作物根系吸收利用。但在这样的施肥方式下， 会发生以下几种不利形情①土壤溶液中的养分浓度非常不均勻，在施肥后的短时期内会存在局部高浓度， 甚至造成烧苗，而在其余较长的时期内，肥料浓度又可能远远低于作物所需要的适宜浓度；②肥料与土壤充分混合，接触面大通过在土壤上播撒肥料，但由于作物根系只在土壤的一定区域内存在，而在土壤的其他区域并没有作物根系，这一区域中的肥料无法被植物根系直接吸收，造成肥料的浪费；而如果采用局部施肥，则由于作物根系的动态生长， 很难使得施肥区域与作物根系区域高度吻合；③肥料一旦被施入土壤，将按照其固有的自然规律发生周转，无法调控肥料在土壤中的行为。特别是在作物采收后，未被作物吸收利用的剩余肥料养分基本被浪费掉；④作物对养分的需求与肥料养分的供应难以高度吻合，从而影响作物高效吸收利用肥料；⑤如果发生较大降雨或者过量灌溉，则会因土壤水分含量过高而导致肥料养分流失。针对上述问题，在一些高效益经济作物或者设施农业中，开始运用灌溉施肥的方法，试图克服现有将肥料通过固体或者水溶液的形式，一次或多次混入全部土壤或局部土壤而产生的问题。灌溉施肥，即将肥料溶入灌溉水中，利用灌溉水将肥料输送到土壤中，采用灌溉施肥，能够较好地解决土壤溶液中的养分浓度不均勻的问题，但对于肥料与土壤接触面大、调控肥料在土壤中的行为、作物对养分的需求与肥料养分的供应难以高度吻合以及过量灌溉导致的肥料养分流失，灌溉施肥的方法也未能较好地改善或解决，使得肥料的利用率还是较低；进一步地，在很多情况下，由于作物的需水时期与养分需求期不是一致的，且由于天气的原因，灌水时间是变化的，在作物需要大量养分的时候，但并不一定需要灌溉；而且，灌溉施肥的方法，需要灌溉设施做基础，而灌溉设施往往需要动力，额外增加了能源消费，从而增加了农户种植作物的成本，难以在普通农作物上进行大面积推广。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的主要目的在于提出一种施肥装置，提高肥料的利用率、降低农户种植作物的成本、减少环境污染。为达到上述目的，本技术提供了一种施肥装置，该装置包括施肥头、储肥器以及负压室，其中，施肥头，位于施肥装置底部，设置有细孔，与储肥器相连，放置于与土壤中生长有作物根系的预定深度以及预定距离的位置；储肥器，位于施肥装置中部，一端与施肥头相连通，另一端与负压室相连通，用于存放肥料溶液；负压室，位于施肥装置顶部，下与储肥器相连通，其内充满预设气压和体积的空气，使得包含预留空气的气压的所述施肥头的水势高于使作物生长旺盛对应的土壤水势， 小于土壤处于田间持水量时的土壤水势。所述施肥头为具有微孔结构的器材。进一步包括在所述负压室的顶部设置有用于调节负压室初始负压的负压调节阀。由上述的技术方案可见，本技术提供的一种施肥装置，施肥装置包括施肥头、储肥器以及负压室，其中，施肥头，位于施肥装置底部，设置有细孔，与储肥器相连，放置于土壤中生长有作物根系的预定深度以及预定距离的位置；储肥器，位于施肥装置中部，一端与施肥头相连通，另一端与负压室相连通，用于存放肥料溶液；负压室，位于施肥装置顶部，下与储肥器相连通，其内充满预设气压和体积的空气，使得包含预留空气的气压的所述施肥头的水势高于使作物生长旺盛对应的土壤水势，小于土壤处于田间持水量时的土壤水势。这样，通过实验统计、分析，获取作物生长旺盛对应的土壤水势以及土壤处于田间持水量的土壤水势，调整施肥装置负压室中的初始空气体积及其气压，使得在施肥头水势高于土壤水势时，储肥器中的溶液通过施肥头中设置的细孔流出至土壤，在施肥头水势低于土壤水势时，土壤中的水分通过施肥头中设置的细孔流进至储肥器，避免肥料流失，提高了肥料的利用率、避免了肥料流失、降低了农户种植作物的成本。附图说明图1为本技术施肥装置的结构示意图。图2为施肥方法的流程示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本技术作进一步地详细描述。现有技术中，通过固体或水溶液的形式进行施肥的方法以及灌溉施肥的方法，都存在肥料利用率不高、农户施肥成本高、容易污染环境的缺陷。本技术中，考虑到土壤具有的一种自然属性，即土壤水势属性的特点，也就是说，在绝大多数自然情况下，土壤养分在土壤中的移动依靠土壤水分作为介质，而土壤水分的移动由土水势所驱动，水分总是从势能高的地方流向势能低的地方。土壤养分溶解在水分中，水分从土壤中依靠土水势的驱动，流向作物根系，因而，溶解有土壤养分的水分能否向作物根系流动，作物能不能吸收到溶解有土壤养分的水分，完全取决于土壤与作物之间的水势差，即土水势的高低，土水势越高，越能驱动土壤水分流向作物根系。经过多年的实验与研究，发现生长季节大多数旱地农田的土壤水势一般在-0. IBar -15. OBar之间，其中，大多数作物在土壤水势为-0. 3本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种施肥装置，其特征在于，该施肥装置包括：施肥头、储肥器以及负压室，其中，施肥头，位于施肥装置底部，设置有细孔，与储肥器相连，放置于土壤中生长有作物根系的预定深度以及预定距离的位置；储肥器，位于施肥装置中部，一端与施肥头相连通，另一端与负压室相连通，用于存放肥料溶液；负压室，位于施肥装置顶部，下与储肥器相连通，其内充满预设气压和体积的空气，使得包含预留空气的气压的所述施肥头的水势高于使作物生长旺盛对应的土壤水势，小于土壤处于田间持水量时的土壤水势。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：龙怀玉，张认连，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，
类型：实用新型
国别省市：11