專利名稱：一種施肥裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及施肥技術(shù)，特別涉及一種施肥裝置。
背景技術(shù)：
在作物的生長(zhǎng)過(guò)程中，需要從土壤中適量吸收各種礦質(zhì)養(yǎng)分元素，用以維系其正常生長(zhǎng)發(fā)育，完成其生命歷程。其中，包括大量元素如氮、磷、鉀，中量元素如鈣、鎂、硫，微量元素如鐵、錳、銅、鋅、鉬、硼等?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系中，由于耕作土壤在作物生長(zhǎng)季內(nèi)能提供給作物吸收的礦質(zhì)養(yǎng)分元素有限，因而，通過(guò)施肥為作物提供適量的礦質(zhì)養(yǎng)分元素是保障農(nóng)作物產(chǎn)量、質(zhì)量的根本措施之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年施入農(nóng)田的肥料數(shù)以千萬(wàn)噸(如中國(guó)目前每年施用肥料 5000多萬(wàn)噸)，肥料對(duì)糧食作物產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率可達(dá)30%以上。肥料被施入土壤后，將發(fā)生一系列的自然周轉(zhuǎn)過(guò)程，其去向主要包括以下幾種形式①被作物吸收利用；②被土壤暫時(shí)性吸附、保持；③被微生物吸收利用或與土壤腐殖質(zhì)絡(luò)合、化合而存儲(chǔ)在土壤中；④與土壤發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，而被永久固定；⑤轉(zhuǎn)化成氣體而逸入大氣；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，肥料被土壤暫時(shí)性吸附、保持以及被微生物吸收利用或與土壤腐殖質(zhì)絡(luò)合、化合而存儲(chǔ)在土壤中也是基本有利的過(guò)程，而肥料與土壤發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，而被永久固定、轉(zhuǎn)化成氣體而逸入大氣以及淋溶出土壤則是肥料完全無(wú)效化、流失的過(guò)程，是肥料的浪費(fèi)，而且極有可能污染環(huán)境、破壞土壤質(zhì)量?？茖W(xué)研究與生產(chǎn)實(shí)踐充分證明，肥料的無(wú)效化、流失過(guò)程不僅與土壤性質(zhì)有關(guān)，更是與肥料濃度、肥土接觸面積、土壤水分含量等眾多因素有關(guān)，一般地，肥料濃度越大、肥土接觸面積越大、水分含量越高，則肥料的無(wú)效化與流失速率就越快(如，土壤水分在飽和狀態(tài)的流失性是非飽和的千倍、萬(wàn)倍以上)，肥料的利用率就越低。由于肥料在土壤中存在無(wú)效化、流失的現(xiàn)象，使得目前肥料的利用率普遍不高，例如，我國(guó)氮肥的利用率不到30%、磷肥利用率不到15%、鉀肥利用率不到35%，肥料的低利用率不僅使肥料沒(méi)有得到充分利用、浪費(fèi)肥料資源，而且，沒(méi)有被作物吸收利用的剩余肥料養(yǎng)分，將會(huì)通過(guò)各種途徑散失到空氣、水體中，從而造成嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，例如，農(nóng)業(yè)面源污染、溫室氣體排放、酸雨、土壤退化等。為了提高肥料的有效利用率，降低剩余肥料養(yǎng)分對(duì)環(huán)境的污染，研究如何進(jìn)行高效施肥，是農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題?，F(xiàn)有技術(shù)中，施肥的基本方法是將肥料通過(guò)固體或者水溶液的形式，一次或多次混入全部耕作層土壤或局部耕作層土壤，以供作物根系吸收利用。但在這樣的施肥方式下， 會(huì)發(fā)生以下幾種不利形情①土壤溶液中的養(yǎng)分濃度非常不均勻，在施肥后的短時(shí)期內(nèi)會(huì)存在局部高濃度， 甚至造成燒苗，而在其余較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，肥料濃度又可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于作物所需要的適宜濃度；②肥料與土壤充分混合，接觸面大通過(guò)在土壤上播撒肥料，但由于作物根系只在土壤的一定區(qū)域內(nèi)存在，而在土壤的其他區(qū)域并沒(méi)有作物根系，這一區(qū)域中的肥料無(wú)法被植物根系直接吸收，造成肥料的浪費(fèi)；而如果采用局部施肥，則由于作物根系的動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)， 很難使得施肥區(qū)域與作物根系區(qū)域高度吻合；③肥料一旦被施入土壤，將按照其固有的自然規(guī)律發(fā)生周轉(zhuǎn)，無(wú)法調(diào)控肥料在土壤中的行為。特別是在作物采收后，未被作物吸收利用的剩余肥料養(yǎng)分基本被浪費(fèi)掉；④作物對(duì)養(yǎng)分的需求與肥料養(yǎng)分的供應(yīng)難以高度吻合，從而影響作物高效吸收利用肥料；⑤如果發(fā)生較大降雨或者過(guò)量灌溉，則會(huì)因土壤水分含量過(guò)高而導(dǎo)致肥料養(yǎng)分流失。針對(duì)上述問(wèn)題，在一些高效益經(jīng)濟(jì)作物或者設(shè)施農(nóng)業(yè)中，開始運(yùn)用灌溉施肥的方法，試圖克服現(xiàn)有將肥料通過(guò)固體或者水溶液的形式，一次或多次混入全部土壤或局部土壤而產(chǎn)生的問(wèn)題。灌溉施肥，即將肥料溶入灌溉水中，利用灌溉水將肥料輸送到土壤中，采用灌溉施肥，能夠較好地解決土壤溶液中的養(yǎng)分濃度不均勻的問(wèn)題，但對(duì)于肥料與土壤接觸面大、調(diào)控肥料在土壤中的行為、作物對(duì)養(yǎng)分的需求與肥料養(yǎng)分的供應(yīng)難以高度吻合以及過(guò)量灌溉導(dǎo)致的肥料養(yǎng)分流失，灌溉施肥的方法也未能較好地改善或解決，使得肥料的利用率還是較低；進(jìn)一步地，在很多情況下，由于作物的需水時(shí)期與養(yǎng)分需求期不是一致的，且由于天氣的原因，灌水時(shí)間是變化的，在作物需要大量養(yǎng)分的時(shí)候，但并不一定需要灌溉；而且，灌溉施肥的方法，需要灌溉設(shè)施做基礎(chǔ)，而灌溉設(shè)施往往需要?jiǎng)恿?，額外增加了能源消費(fèi)，從而增加了農(nóng)戶種植作物的成本，難以在普通農(nóng)作物上進(jìn)行大面積推廣。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的在于提出一種施肥裝置，提高肥料的利用率、降低農(nóng)戶種植作物的成本、減少環(huán)境污染。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種施肥裝置，該裝置包括施肥頭、儲(chǔ)肥器以及負(fù)壓室，其中，施肥頭，位于施肥裝置底部，設(shè)置有細(xì)孔，與儲(chǔ)肥器相連，放置于與土壤中生長(zhǎng)有作物根系的預(yù)定深度以及預(yù)定距離的位置；儲(chǔ)肥器，位于施肥裝置中部，一端與施肥頭相連通，另一端與負(fù)壓室相連通，用于存放肥料溶液；負(fù)壓室，位于施肥裝置頂部，下與儲(chǔ)肥器相連通，其內(nèi)充滿預(yù)設(shè)氣壓和體積的空氣，使得包含預(yù)留空氣的氣壓的所述施肥頭的水勢(shì)高于使作物生長(zhǎng)旺盛對(duì)應(yīng)的土壤水勢(shì)， 小于土壤處于田間持水量時(shí)的土壤水勢(shì)。所述施肥頭為具有微孔結(jié)構(gòu)的器材。[0028]進(jìn)一步包括在所述負(fù)壓室的頂部設(shè)置有用于調(diào)節(jié)負(fù)壓室初始負(fù)壓的負(fù)壓調(diào)節(jié)閥。由上述的技術(shù)方案可見(jiàn)，本實(shí)用新型提供的一種施肥裝置，施肥裝置包括施肥頭、儲(chǔ)肥器以及負(fù)壓室，其中，施肥頭，位于施肥裝置底部，設(shè)置有細(xì)孔，與儲(chǔ)肥器相連，放置于土壤中生長(zhǎng)有作物根系的預(yù)定深度以及預(yù)定距離的位置；儲(chǔ)肥器，位于施肥裝置中部，一端與施肥頭相連通，另一端與負(fù)壓室相連通，用于存放肥料溶液；負(fù)壓室，位于施肥裝置頂部，下與儲(chǔ)肥器相連通，其內(nèi)充滿預(yù)設(shè)氣壓和體積的空氣，使得包含預(yù)留空氣的氣壓的所述施肥頭的水勢(shì)高于使作物生長(zhǎng)旺盛對(duì)應(yīng)的土壤水勢(shì)，小于土壤處于田間持水量時(shí)的土壤水勢(shì)。這樣，通過(guò)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)、分析，獲取作物生長(zhǎng)旺盛對(duì)應(yīng)的土壤水勢(shì)以及土壤處于田間持水量的土壤水勢(shì)，調(diào)整施肥裝置負(fù)壓室中的初始空氣體積及其氣壓，使得在施肥頭水勢(shì)高于土壤水勢(shì)時(shí)，儲(chǔ)肥器中的溶液通過(guò)施肥頭中設(shè)置的細(xì)孔流出至土壤，在施肥頭水勢(shì)低于土壤水勢(shì)時(shí)，土壤中的水分通過(guò)施肥頭中設(shè)置的細(xì)孔流進(jìn)至儲(chǔ)肥器，避免肥料流失，提高了肥料的利用率、避免了肥料流失、降低了農(nóng)戶種植作物的成本。

圖1為本實(shí)用新型施肥裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為施肥方法的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)描述?，F(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)固體或水溶液的形式進(jìn)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、農(nóng)戶施肥成本高、容易污染環(huán)境的缺陷。本實(shí)用新型中，考慮到土壤具有的一種自然屬性，即土壤水勢(shì)屬性的特點(diǎn)，也就是說(shuō)，在絕大多數(shù)自然情況下，土壤養(yǎng)分在土壤中的移動(dòng)依靠土壤水分作為介質(zhì)，而土壤水分的移動(dòng)由土水勢(shì)所驅(qū)動(dòng)，水分總是從勢(shì)能高的地方流向勢(shì)能低的地方。土壤養(yǎng)分溶解在水分中，水分從土壤中依靠土水勢(shì)的驅(qū)動(dòng)，流向作物根系，因而，溶解有土壤養(yǎng)分的水分能否向作物根系流動(dòng)，作物能不能吸收到溶解有土壤養(yǎng)分的水分，完全取決于土壤與作物之間的水勢(shì)差，即土水勢(shì)的高低，土水勢(shì)越高，越能驅(qū)動(dòng)土壤水分流向作物根系。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)驗(yàn)與研究，發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)季節(jié)大多數(shù)旱地農(nóng)田的土壤水勢(shì)一般在-0. IBar -15. OBar之間，其中，大多數(shù)作物在土壤水勢(shì)為-0. 3Bar -5. OBar時(shí)生長(zhǎng)最為旺盛。如果土壤水勢(shì)大于-0. IBar，將使得土壤含水量超過(guò)田間持水量，導(dǎo)致水分極容易流動(dòng)，并將肥料養(yǎng)分帶走，從而造成肥料的流失?；谏鲜隹茖W(xué)原理以及分析，如果能夠控制肥料溶液的水勢(shì)，使其能夠大于作物生長(zhǎng)時(shí)的土壤水勢(shì)而小于使得土壤含水量超過(guò)田間持水量的土壤水勢(shì)，這樣，就可以保證在作物生長(zhǎng)期向作物施肥，而在土壤含水量過(guò)高的情況下、又不會(huì)因?yàn)樗值牧鲃?dòng)，而將肥料養(yǎng)分帶走。因而，本實(shí)用新型提出一種嶄新的、高效率的施肥方法-負(fù)壓施肥法，通過(guò)控制施肥肥料的水勢(shì)，達(dá)到提高肥料的利用率的目的。下面先簡(jiǎn)要描述負(fù)壓施肥的機(jī)理依據(jù)“水總是從勢(shì)能高的地方流向勢(shì)能低的地方”的基本自然規(guī)律，以水分作為載體，充分利用土壤本身的勢(shì)能，通過(guò)調(diào)節(jié)肥料溶液的水勢(shì)，使其在負(fù)壓狀態(tài)下，將肥料溶液輸送到作物根系。所應(yīng)說(shuō)明的是，本實(shí)用新型所述的負(fù)壓，是相對(duì)于大氣壓而言，即低于大氣壓的氣壓。圖1為本實(shí)用新型施肥裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖1，該施肥裝置包括施肥頭 101、儲(chǔ)肥器102以及負(fù)壓室103，其中，施肥頭101，位于施肥裝置底部，設(shè)置有細(xì)孔，與儲(chǔ)肥器102相連，放置于土壤106 中生長(zhǎng)有作物根系107的預(yù)定深度以及預(yù)定距離的位置；本實(shí)用新型中，作物根系位置可以由施肥人員根據(jù)作物105的種類以及作物的生長(zhǎng)情況進(jìn)行估測(cè)得到，預(yù)定深度以及預(yù)定距離可以根據(jù)實(shí)際需要，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。例如，預(yù)定深度可以是土壤地面至作物根系中間位置的深度，而預(yù)定距離可以在不影響作物根系生長(zhǎng)的情況下，距離作物根系適當(dāng)?shù)木嚯x即可，以保證肥料養(yǎng)分輸送的路徑較短。儲(chǔ)肥器102，位于施肥裝置中部，一端與施肥頭101相連通，另一端與負(fù)壓室103相連通，用于存放肥料溶液104;負(fù)壓室103，位于施肥裝置頂部，下與儲(chǔ)肥器102相連通，其內(nèi)充滿預(yù)設(shè)氣壓和體積的空氣，使得包含預(yù)留空氣的氣壓的施肥頭的水勢(shì)高于使作物生長(zhǎng)旺盛對(duì)應(yīng)的土壤水勢(shì)，小于土壤處于田間持水量時(shí)的土壤水勢(shì)。本實(shí)用新型中，通過(guò)預(yù)設(shè)氣壓的設(shè)置，使得在施肥頭水勢(shì)高于土壤水勢(shì)時(shí)，儲(chǔ)肥器中的溶液通過(guò)施肥頭中設(shè)置的細(xì)孔流出至土壤，在施肥頭水勢(shì)低于土壤水勢(shì)時(shí)，土壤中的水分通過(guò)施肥頭中設(shè)置的細(xì)孔流進(jìn)至儲(chǔ)肥器。預(yù)設(shè)氣壓的具體設(shè)定，后續(xù)再具體進(jìn)行描述。施肥頭、儲(chǔ)肥器以及負(fù)壓室形成密封的容器。較佳地，在負(fù)壓室的頂部設(shè)置有用于調(diào)節(jié)負(fù)壓室初始負(fù)壓的負(fù)壓調(diào)節(jié)閥108。所應(yīng)說(shuō)明的是，本實(shí)用新型的施肥裝置的大小可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置，例如，考慮作物類型、生長(zhǎng)期長(zhǎng)短、所需的養(yǎng)分、施肥裝置在土壤中的布放深度等，舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于果樹，設(shè)置的施肥裝置的深度尺寸以及長(zhǎng)寬尺寸可以大于用于棉花施肥的施肥裝置的相應(yīng)尺寸，以及，施肥裝置可以全部埋入土壤中，但為了保證肥料補(bǔ)充的方便，設(shè)置施肥裝置頂端高于土壤表面適當(dāng)距離。本實(shí)用新型中，施肥頭、儲(chǔ)肥器以及負(fù)壓室既可以為一個(gè)整體，也可以是將三個(gè)部分通過(guò)管道連接在一起，儲(chǔ)肥器與負(fù)壓室之間并沒(méi)有固定的界限，以肥料溶液的液面為分隔面，隨著肥料溶液液面的變化而變化。負(fù)壓室中的初始負(fù)壓可以通過(guò)抽氣而產(chǎn)生，但在施肥的過(guò)程，負(fù)壓室氣壓隨著肥料溶液液面的變化而變化，在施肥開始時(shí)，負(fù)壓室容積較小， 初始?xì)鈮嚎梢栽O(shè)為一個(gè)大氣壓，當(dāng)然，實(shí)際應(yīng)用中，也可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整負(fù)壓室內(nèi)的初始?xì)鈮骸Ｔ谑┓蔬^(guò)程中，隨著肥料溶液流向土壤，負(fù)壓室容積增大，氣壓減小，當(dāng)儲(chǔ)肥器內(nèi)肥料溶液全部流出后，負(fù)壓室容積達(dá)到最大，而氣壓達(dá)到最小。負(fù)壓室最終的最小氣壓取決于負(fù)壓室的初始容積、初始?xì)鈮阂约皟?chǔ)肥器容積。實(shí)際應(yīng)用中，如果負(fù)壓室的初始容積為0，則負(fù)壓室在施肥過(guò)程中，在不考慮儲(chǔ)肥器內(nèi)肥料溶液水汽壓的情況下，其氣壓理論上始終為 0，以負(fù)壓表示則為-1. OBar,即處于真空狀態(tài)。本實(shí)用新型中，儲(chǔ)肥器中的肥料溶液通過(guò)施肥頭與土壤中的作物根系聯(lián)通起來(lái)，考慮土壤水勢(shì)與肥料溶液的水勢(shì)的關(guān)系，如果土壤水勢(shì)低于肥料溶液水勢(shì)，將在水勢(shì)差的驅(qū)動(dòng)下，肥料溶液將通過(guò)施肥頭從儲(chǔ)肥器中流向土壤，從而將肥料養(yǎng)分輸送至根際土壤，給作物根系施肥；而如果土壤水勢(shì)高于肥料溶液水勢(shì)，土壤中的溶液將通過(guò)施肥頭從土壤流向儲(chǔ)肥器，這樣，施肥器終止向土壤供肥。如前所述，如果土壤水勢(shì)維持在-0. IBar -5. OBar之間，就能夠保證作物生長(zhǎng)較為旺盛，也就是說(shuō)，只要設(shè)置施肥裝置中的肥料溶液的水勢(shì)稍高于-0. IBar -5. OBar，例如，-0. 05Bar，則可以驅(qū)動(dòng)肥料溶液流向土壤中的根系，保證對(duì)作物的施肥，而且，隨著肥料溶液注入土壤，土壤的水勢(shì)也逐漸升高，而肥料溶液水勢(shì)逐漸降低，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，肥料溶液水勢(shì)與土壤水勢(shì)維持一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，在土壤受到大雨或過(guò)量灌溉，使得土壤水勢(shì)大于-0. IBar時(shí)，由于土壤水勢(shì)高于肥料溶液水勢(shì)，可以保證肥料不外流。舉例來(lái)說(shuō)，如果處于生長(zhǎng)期的作物根系，其周圍的土壤水勢(shì)為-0. 4Bar，設(shè)置的施肥頭處的肥料溶液的水勢(shì)為-0. 2Bar，則在將施肥裝置置于作物根系旁時(shí)，肥料溶液的水勢(shì)高于土壤水勢(shì)，驅(qū)動(dòng)肥料溶液流向土壤中的作物根系，由于負(fù)壓室內(nèi)容積逐漸擴(kuò)大，使得肥料溶液的水勢(shì)逐漸降低，而作物根系旁的土壤，由于肥料溶液的澆灌，土壤水勢(shì)逐漸升高，這樣，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，兩者達(dá)到平衡。在作物根系吸收肥料溶液后， 使得土壤水勢(shì)下降，從而又驅(qū)動(dòng)肥料溶液流向土壤，而在作物根系受到大雨或雨水過(guò)量灌溉時(shí)，土壤水勢(shì)迅速上升，驅(qū)動(dòng)雨水流向儲(chǔ)肥器，壓縮負(fù)壓室內(nèi)容積，使得肥料溶液水勢(shì)升高，最終也達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，防止肥料溶液外流。如前所述，相對(duì)施肥裝置外邊的大氣壓(約1. OBar)，負(fù)壓室內(nèi)的氣壓為負(fù)值，通過(guò)控制預(yù)留負(fù)壓室內(nèi)的空氣量，可以維持負(fù)壓室內(nèi)的氣壓在0 -1. OBar之間，這樣，當(dāng)土壤水分過(guò)多，也就是容易產(chǎn)生快速土壤水分移動(dòng)時(shí)，施肥器不但不供肥，反而將土壤溶液吸入到施肥器中來(lái)，防止了肥料隨水流失。本實(shí)用新型中，施肥頭為具有微孔結(jié)構(gòu)的器材，當(dāng)其微孔充滿水時(shí)，只要維持施肥頭內(nèi)外氣壓差不超過(guò)預(yù)先設(shè)置的數(shù)值，可以使其具有透水不透氣的特性，使得土壤中的空氣不能通過(guò)施肥頭進(jìn)入儲(chǔ)肥器，從而可以維持施肥頭的水勢(shì)在田間持水量所對(duì)應(yīng)水勢(shì)至-l.OBar之間(在實(shí)際運(yùn)用中，視土壤實(shí)際田間持水量而定，絕大多數(shù)土壤的田間持水量所對(duì)應(yīng)的土水勢(shì)在-0. 1 -0. 3Bar之間)。下面對(duì)本實(shí)用新型設(shè)定預(yù)設(shè)氣壓，即負(fù)壓室內(nèi)初始?xì)鈮旱木唧w值進(jìn)行說(shuō)明。設(shè)負(fù)壓室初始空氣柱高度為H3^,初始?xì)鈮簽镻3^,當(dāng)前負(fù)壓室氣壓為P，肥料溶液初始液面高度為Ha，當(dāng)前土壤水勢(shì)為Φ ±，如前所述，肥料溶液的流向取決于施肥頭與土壤之間的水勢(shì)差Δ。其中，φ 土= φ 基+Ρ0+Ρ土水+ φ8+φ 溶質(zhì) (1)式中，φ ±為土壤水勢(shì)；φ基為土壤基質(zhì)勢(shì)；P0為大氣壓；P 土水為土壤水柱壓；Φ 8為土壤重力勢(shì)；φ溶質(zhì)為土壤溶質(zhì)勢(shì)。施肥頭的水勢(shì)的計(jì)算公式為[0064]ξ 施=ξ 基+P+ξ 水+Ig+ξ 溶質(zhì)(2)式中，ξ施為施肥頭水勢(shì)；ξ ^為施肥頭基質(zhì)勢(shì)；P為負(fù)壓室氣壓；ξ #為儲(chǔ)肥器中肥料溶液水柱壓；ξ g為施肥頭重力勢(shì)，Ig= Φ g ；ξ 為施肥頭溶質(zhì)勢(shì)。其中，土壤基質(zhì)勢(shì)Φ s、施肥頭基質(zhì)勢(shì)ξ s小于或等于0，含水量越高，基質(zhì)勢(shì)越大，對(duì)于土壤基質(zhì)勢(shì)Φ s來(lái)說(shuō)，當(dāng)存在過(guò)量灌溉、較大降雨時(shí)，使得土壤含水量達(dá)到飽和狀態(tài)，則土壤基質(zhì)勢(shì)Φ s達(dá)到最大，為0，其他情況下，土壤基質(zhì)勢(shì)Φ ^永遠(yuǎn)是負(fù)數(shù)，即基質(zhì)勢(shì)是推動(dòng)水分移動(dòng)的主要力量。在施肥過(guò)程中，因施肥頭中的微孔被肥料溶液所填滿，始終處于飽和狀態(tài)，故本實(shí)用新型中，施肥頭基質(zhì)勢(shì)ξ基大小始終為0，即ξ 基=0(4)重力勢(shì)φ8、ξ8是一個(gè)相對(duì)值，完全取決于參考點(diǎn)所處的位置，本實(shí)用新型中，由于施肥頭與土壤處于同一水平面上，因此，不論如何選擇參考點(diǎn)，施肥頭重力勢(shì)Ig與土壤重力勢(shì)Φ g始終相等，即ξ8 = Φ8(5)土壤溶質(zhì)勢(shì)Φ 、施肥頭溶質(zhì)勢(shì)ξ 永遠(yuǎn)小于或者等于0，其值高低取決于土壤或施肥頭中溶液濃度的高低，濃度越高，對(duì)應(yīng)的溶質(zhì)勢(shì)越小，純水的溶質(zhì)勢(shì)最高，為0。在本實(shí)用新型所示的施肥過(guò)程中，由于肥料溶質(zhì)可以隨溶液自由地穿過(guò)施肥頭，因此，施肥頭內(nèi)的肥料溶質(zhì)濃度與根際土壤溶液濃度相差很小，可以忽略不計(jì)。因而，本實(shí)用新型中，在施肥過(guò)程中，可以認(rèn)為土壤溶質(zhì)勢(shì)Φ 與施肥頭溶質(zhì)勢(shì)ξ 也基本相等，即φ溶質(zhì)=ξ溶質(zhì)(6)土壤水柱壓與大氣壓Ptl構(gòu)成土壤的壓力勢(shì)，其中，對(duì)于一個(gè)具體地點(diǎn)而言，大氣壓Ptl在周年之間的變化很小，可以認(rèn)為是常數(shù)。而土壤水柱壓P只有在土壤飽和的情況下存在，其大小為0.0009807H Bar，其中，H為用厘米表示的水柱的高度，等于土層深度
與淹水水層深度之和，即
P Jo,..................土壤非飽和(7)
±7Κ ~
權(quán)利要求1.一種施肥裝置，其特征在于，該施肥裝置包括施肥頭、儲(chǔ)肥器以及負(fù)壓室，其中，施肥頭，位于施肥裝置底部，設(shè)置有細(xì)孔，與儲(chǔ)肥器相連，放置于土壤中生長(zhǎng)有作物根系的預(yù)定深度以及預(yù)定距離的位置；儲(chǔ)肥器，位于施肥裝置中部，一端與施肥頭相連通，另一端與負(fù)壓室相連通，用于存放肥料溶液；負(fù)壓室，位于施肥裝置頂部，下與儲(chǔ)肥器相連通，其內(nèi)充滿預(yù)設(shè)氣壓和體積的空氣，使得包含預(yù)留空氣的氣壓的所述施肥頭的水勢(shì)高于使作物生長(zhǎng)旺盛對(duì)應(yīng)的土壤水勢(shì)，小于土壤處于田間持水量時(shí)的土壤水勢(shì)。
2.如權(quán)利要求1所述的施肥裝置，其特征在于，所述施肥頭為具有微孔結(jié)構(gòu)的器材。
3.如權(quán)利要求1或2所述的施肥裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括 在所述負(fù)壓室的頂部設(shè)置有用于調(diào)節(jié)負(fù)壓室初始負(fù)壓的負(fù)壓調(diào)節(jié)閥。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種施肥裝置。施肥裝置包括施肥頭、儲(chǔ)肥器以及負(fù)壓室，其中，施肥頭，位于施肥裝置底部，設(shè)置有細(xì)孔，與儲(chǔ)肥器相連，放置于土壤中分布有作物根系的預(yù)定深度以及預(yù)定距離的位置；儲(chǔ)肥器，位于施肥裝置中部，一端與施肥頭相連通，另一端與負(fù)壓室相連通，用于存放肥料溶液；負(fù)壓室，位于施肥裝置頂部，下與儲(chǔ)肥器相連通，其內(nèi)充滿預(yù)設(shè)氣壓和體積的空氣，使得包含預(yù)留空氣的氣壓的所述施肥頭的水勢(shì)高于使作物生長(zhǎng)旺盛對(duì)應(yīng)的土壤水勢(shì)，小于土壤處于田間持水量時(shí)的土壤水勢(shì)。應(yīng)用本實(shí)用新型，可以提高肥料的利用率、減少肥料浪費(fèi)、降低農(nóng)戶種植作物的成本，減輕施肥的環(huán)境副效應(yīng)。
文檔編號(hào)A01C23/04GK202035281SQ201120109910

公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者張認(rèn)連, 龍懷玉 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所