长水器、长水器灌溉系统及其在盐碱地改造中的应用

技术领域：

本发明涉及一种半透膜或者微孔透水膜制成的农业灌溉用的密封的水容器及其应用。

背景技术：

农业灌溉用水占用水资源消耗总量的50％以上，在世界性水资源短缺的情况下，节约农业用水，减少水资源的无效消耗是可持续发展迫切需要解决的问题。

传统的农业灌溉方法如浇灌、渠灌等粗效而低效，水的利用率约10％，水资源浪费惊人，而且往往易引起土地盐渍化等一系列问题。为了克服传统灌溉的弊端，国内外都推广应用喷灌、滴灌等灌溉方法，但是这些灌溉方法水的利用率也只有50％左右，仍有约一半的灌溉水被浪费掉了。

发明内容：

本发明的目的是提供一种器具，将水装入这种器具中，用于灌溉时，水的有效灌溉时间成倍的延长，水的有效利用率提高到90％以上，从而大量地节约了农业灌溉用水。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

长水器，其组成包括：半透膜或者微孔透水膜，用热合或机械密封的方法，将半透膜或者微孔透水膜制成带有注水口的农业灌溉用的密封的袋状水容器，或者用可吹塑的具有半透膜或者微孔透水膜性质的原料直接吹塑成的带有注水口的农业灌溉用的容器密封的水容器，所述的容器为具有注水口的半透膜或者微孔透水膜封闭容器。

所述的长水器，在所述的半透膜或者微孔透水膜两端的注水口上具有环状密封卡扣，所述的注水口上带有注水口盖。

长水器灌溉系统，其组成包括：与蓄水池连接的主管、支管组成的输水管相互连接起来，构成网状的农业灌溉系统，所述的主管和/或者支管上装有一组权利要求1所述的长水器，每一只长水器相当于一个供水头。

长水器灌溉系统，其组成包括：与蓄水池连接的主管，将一组权利要求1所述的长管型的长水器直接与输水主管连起来，构成灌溉系统，系统中管形的长水器既起到供水作用又起到输水支管的作用，所述的半透膜或者微孔透水膜制成的管型长水器上带有环状卡扣和尾端卡扣。

所述的长水器或者所述的长水器灌溉系统在农业上的应用，将长水器及长水灌溉系统埋入地面以下使用，对植物的根系区域进行灌溉。

所述的长水器或者所述的长水器灌溉系统用于排除盐碱地的盐碱，改造盐碱地。

所述的长水器或者所述的长水器灌溉系统用于盐斑等局部地点的盐碱排除。

这个技术方案有以下有益效果：

1.本发明提供了一种利用半透膜或者微孔透水膜的特殊性能，制造成的一种农业灌溉用器具，将水装入这种器具中，用于灌溉时，水的有效灌溉时间成倍的延长，水的有效利用率提高到90％以上，从而大量地节约了农业灌溉用水。

半透膜或者微孔透水膜是植物体内大量存在的一种功能性膜(如细胞壁)植物凭借半透膜或者微孔透水膜的渗透性能从环境中吸收水分和营养物质，维持正常生长。半透膜定向渗透功能是指当半透膜两面的介质处于不同能量状态时，水分从高势能一面向低势能的一面流动，而不会反向流动。例如当半透膜两面是不同浓度的盐水溶液时，由于稀溶液的溶质势高，水分透过半透膜由低浓度溶液一面向高浓度溶液一面渗透，渗透量取决于二者的浓度差，渗透的平衡点是二者浓度最终完全相等。

当半透膜的一面是水另一面是干燥的土壤时，由于自由水的水势为零，土壤水势一般为负值，所以，水分由自由水的一面向土壤面渗透，这种渗透是由自由水的水势与土壤水势之间的水势差驱动的，自发的缓慢过程，其速度取决于二者水势差的大小：土壤越干燥，土水势越低，二者势能差越大，渗透的驱动能量越高，渗透速度就越快；随着渗透量的增多，土壤含水量上升，土壤水势逐渐升高，二者势能差降低，渗透速度也逐渐降低；当土壤含水量逐渐升至土壤的饱合含水量时，土壤水势升至零，与膜的另一面自由水的水势相等，渗透过程达到平衡点。此时，自由水一面的水量不再减少，土壤一面的水分在数量上也不再增加。这种平衡将维持至某一面的能量状态发生变化。如土壤面的水分发生蒸发，水势降低，平衡破坏，水分由自由水面再次开始向土壤面渗透扩散。

如果一个用半透膜或者微孔透水膜制成的容器装水后埋入土壤中，只要是土壤的含水量未达到饱合，水分就会自动地由容器内透过半透膜或者微孔透水膜向土壤迁移。如果此容器埋在一株植物根系附近时，由于植物不断地从土壤中吸收水分，使土壤含水量越来越低，自由水就会从容器内源源不断地向土壤中渗透迁移。植物的耗水量越大，土壤水势降的越低，土壤水势与容器内水势差越大，水分穿越半透膜或者微孔透水膜向土壤中渗透的速度越快，单位时间透出的水量越多。由此，可以清淅地看到在容器_土壤_植物之间形成了一个水分迁移的链条，在这个链中植物是水分的消耗者，容器是水分的供给者，土壤是水分消耗量与补给量的调控者。当链条的一端消耗一定量的水分时，通过土壤水势调控，可以从另一端得到及时的补充，保障作物的正常生长。因此这里所述的容器实质上是一个可以对植物实施自动给水的灌溉器。

用半透膜或者微孔透水膜容器灌溉，其给水方式与植物的吸收方式一致，且需要的多放出的多，需要的少放出的就少。一场雨后，当土壤含水量饱和时，土水势为零，与容器内水势相等，容器内水分停止释放，有效地保留在植物根系附近，直至土壤水含量降低需补充水分时才开始释放。实验表明，一株植物一次浇水1公斤，48小时后呈现萎蔫状态。而将1公斤水装入用半透膜或者微孔透水膜制成的容器内，埋入该植物的根部附近，25天后植物才开始萎蔫。与直接浇水相比，将水装进这种容器后再用于灌溉，可使水的有效灌溉时间延长几倍甚至十几倍。

2、与现有的地面灌溉方式不同，本发明是将器具埋入土壤中进行根区灌溉。器具上部的土层保护了器具内的水分免受日光直晒，可大幅度地减少水分的蒸发损失，因此，可以节约用水。

3、以往各种灌溉方式的灌水量和灌水时间间隔均是人为设定的，其科学性和准确性因人而异。本发明提供的灌溉方法是没有时间间隔的连续灌溉，灌溉原理与植物的吸水原理相同，灌溉过程与植物的吸水程同步，灌溉量取决于植物的蒸腾量和根区附近土壤的蒸发量，并且依据它们的波动而自动调适，使土壤始终保持比较稳定的湿度，使植物免受干湿波动协迫，有利于植物生长。

4、无论是喷灌还是滴灌，在系统运行时都需要由电机、高压泵等动力设备驱动，且需要专人管理。本发明提供的方法靠水势驱动，自动运行，不消耗运行动力，不需要运行管理人员，而且在没有电力设施的偏远地区，只要水源充足系统照样可以使用。

5、本发明所提供的方法和设备，既可以用于农林业灌溉，也可以专门用于盐碱地治理。

6、结构简单，造价低廉，便于推广应用。

附图说明：

附图1是长水器的结构示意图。图中1为半透膜或者微孔透水膜，2和3为环状密封卡扣，4为注水口，5为注水口盖。

附图2是多个长水器与输水管网系统连接起来，组成的网状的灌溉系统。图2中，11为蓄水池，12为主管，13为支管，14为塑料软管，15为半透膜或者微孔透水膜长水器。

附图3是多个长水器作为支管，与主管组成的网状的灌溉系统。图3中，11为蓄水池，12为主管，16为阀门，3为环状卡扣，15为半透膜或者微孔透水膜管，2为尾端卡扣。