专利名称：水封闭循环种植大棚的制作方法
技术领域：
农业节水。
二. 技术背景-
现在中国北方及西部地区，农业种植消耗水量仍然很大。以新疆粮食种植为 例，每亩小麦年用水量为700立方，采用喷灌、滴灌技术，可以使每亩用水量降 低到100立方左右。尽管如此节约，对缺水的西北地区，水仍然不够用。这就使 大片土地干旱、沙漠化，使新疆约50万平方公里的沙漠、戈壁无法绿化，无法 发展农业。对缺水地区，再节约用水也不能从根本上彻底解决问题。因为浇灌的 水绝大部分流失了。在新疆，浇灌农闬的水约60%蒸发到大气中逃逸了， 30%以 上的水从土壤中渗透到地下深处，农作物真正吸收到体内的水分不到10%。所以， 无论喷灌、滴灌或现有其他技术也解决不了流失卯％以上水的问题。现有节水灌 溉只是减少向农田的供水量，而没有解决供水后水蒸气的大量流失、渗漏这两个 关键问题. ；
三.
发明内容
本人发明的"水封闭循环种植大棚"，目的就是要彻底解决蒸发流失和渗透 流失这两个关键问题。实现"水封闭"的技术方案是把种植的农田从上空到地下 用塑料薄膜整体封闭起来，形成一个透光而水分无法逃逸的空间供农作物生长。 水分的"循环"使用又如何实现呢？水从农作物根部吸收到体内，除存留一部分 在体内外，大部分从叶面蒸发了，变成水蒸气，还有大量土壤中的水分直接从地 面蒸发了，也变成了水蒸气。所以，要实现水的循环使用的技术措施就是把大棚 内的水蒸气液化，变成液态水再重新浇灌农ffl。而将水蒸气液化用低温冷凝法就 可以了。"冷凝"所须的"冷源"又从何而来？从冷水中来。这可以在大棚挡风 墙的背光-一侧建一个较大的蓄水池。由于沙漠干旱地区昼夜温差大，夜间水温可 以降到较低，而白天又不被阳光照射。所以形成一个巨大的冷水池，它就可以作 为水蒸气冷凝所须的冷源。剩下的工作就是用抽气机把大棚上部的热水蒸气吹入 冷水池中即可。为节约能源，抽气机可用风力抽风机。无风时用电力抽风机，电 力用太阳能电池提供即可。根据这个技术方案，本人设计了 "水封闭循环种植大 棚"。如附图。
四.
-A..水封闭循环种植大棚的构造
1. 大棚内地面下的耕作土层。可根据种植农作物的要求施入各种肥料。土层厚
度可根据该种农作物根系的最深距离确定。如0。 5米，l米，1。 5米……。
2. 防渗膜。用无毒的、可透气而不透水的、寿命长的塑料薄膜(如五年不会老 化破损，不易扎破)。
3. 大棚内滴灌的输水总管及阀门。可调节滴灌的流速。4. 大棚顶部的天棚。用透光性好、耐高温、不易老化的塑料薄膜制成，寿命应
在五年以上。
5. 在大棚内墙8的顶上安装的风力抽气机，在无风时可用电力抽风。
6. 内墙上的抽气洞。大棚内的含水蒸气的空气可由此洞经冷凝管7吹入冷(淡) 水池12中。
7. 冷凝水管。浸没在冷水池12中，使水蒸气冷凝液化。
8. 大棚内墙。主要作用为挡风、承重和反光。在迎光面可采用反光膜涂抹覆盖。
9. 顶部安装的备用太阳能电池组。有阳光时发电并贮存在蓄电池组中备用。
10. 住宅的地上间。供承包大棚的农民使用。住宅建在地下，既节能又保温(未
画出)。
11. 蓄电池室兼地下沼气池的地上操作室。
12. 冷淡水贮水池。其贮水量应足够本大棚内人、地半年的用量，约几百 几千 立方米，以备越冬。
整个大棚有效种植面积建议在10 20亩，以便供一户农民承包。 B.水封闭循环使用的工作原理
冷淡水经阀门输入水总管3等滴入大棚的耕作土层1上。由于阳光的照射， --部分被农作物根部吸收到体内的水上升到叶面蒸发， 一部分水从土层表面直接 蒸发。还有一部分水向下渗漏，被防渗膜2阻挡，这部分水被滞留在土层中，使 土层保持一定的湿度，供农作物根部持续使用。蒸发到大棚空间内的水蒸气在太 阳光的照射下温度升高，从而上升到大棚的顶部。由于天棚薄膜4的阻挡无法逃 逸到外部的大气中去。设在大棚顶部的风力抽气机5在风力驱动下把顶部的水蒸 气(连同空气)从抽气洞6吹入冷凝管7中，凝结成水流入冷淡水池12中，供 滴灌时继续使用。这就实现了水的循环使用。
在种植或养殖的品种必须浸没在液态水中时，如种水稻、养鱼虾，防渗膜是 必须铺设的，但不必担心水中缺氧的问题。因为抽气机5向冷水池12中吹入的 是空气和水蒸气的混合气体，其中就含有大量氧气，这些氧气溶解在冷淡水中又 会流入稻ffl或养鱼池中形成活水。
在多数情况下，如种植小麦、玉米、蔬菜、牧草……，可以采用"定深灌溉" 技术。即通过精确控制灌水量，使滴入土层中向下渗透的这部分水只能渗透到这 种植物根系可以扎入土层的最深度处，就没有多余的水继续向下渗透了。这一技 术的采用就可以不必铺设地下防渗膜了，这不仅大大减轻了建棚时的劳动强度， 也大大降低了成本，而农作物的用水不但得到了保证，还最大限度地实现了节水。 "定深灌溉"技术的实现，需要在土层中安装"湿度传感器"，这很容易做到。 机械式传感器的最简单办法就是用"洛阳铲"取土样观察。电子式的传感器可在 一定深度安装"电子湿度传感器"，它可以长时间不间断地观测不同层次土壤的 湿度(含水量)，实现"根据测湿合理供水"。
权利要求
农业生产中，现在已有各种大棚。但是，按照下述五条技术方案设计的“水封闭循环种植大棚“是我独立思考的智力成果。我要求专利保护。1.水封闭技术。即不论采用何种大棚，只要开始输入大棚内的水分，不以任何形态(气、液、固态)输出，这就是水封闭。以农产品体内含有的水分这种方式的输出不包括在内。因为这属于正当消耗，需要补充。采用水封闭技术，避免了水的流失浪费，大大地节约了用水量。2.水循环使用技术。种植浇灌使用的是液态水，把气态水液化后重新使用，这就是种植用水的循环使用。这种只把水作为植物生长过程中的流动介质，基本上不消耗的技术，可使初次注入大棚内的水循环使用多年，大大提高了水的使用效率。3.利用风能、太阳能及天然冷水作冷源，使水蒸气液化的技术。使用本技术不需要人工开采的能源(如煤、石油……)，不但降低了液化成本，而且可以连续多年自动运行。4.长寿命设计技术。整个大棚的设计使用寿命为30年左右。即便是大棚运行中的消耗品-天棚透光塑料薄膜，设计使用期限也要达到3年以上。这比现今我国农业上只使用3个月左右的农膜寿命也要长10倍以上。这种长寿命技术有利于农民的承包种植。5.定深灌溉技术。就是精确控制灌水量，使渗入土层的水只能渗透到该种农作物根系所能扎入到地下的最深处，再没有多余的水向更深处渗漏。这种依据农作物根系扎土深度来精确控制灌水数量的技术要求保护。这是当今农业用水上我首次提出的最节水的灌溉技术。本人独立设计的“水封闭循环种植大棚“，无论大棚占地面积多大，无论建筑材料选用什么品种，也无论大棚设备自动控制的水平有多高，只要同时使用了上述五项技术的，都是我申请专利保护的范围。不同时采用这五项技术设计的其他农业大棚不属于本人申请保护的范围。
1. 水封闭技术。即不论采用何种大棚，只要开始输入大棚内的水分，不以 任何形态Q气、液、固态)输出，这就是水封闭。以农产品体内含有的水分这种 方式的输出不包括在内。因为这属于正当消耗，需要补充。采用水封闭技术，避 免了水的流失浪费，大大地节约了用水量。
2. 水循环使用技术。种植浇灌使用的是液态水，把气态水液化后重新使用， 这就是种植用水的循环使用。这种只把水作为植物生长过程中的流动介质，基本 上不消耗的技术，可使初次注入大棚内的水循环使用多年，大大提高了水的使用 效率。
3. 利用风能、太阳能及天然冷水作冷源，使水蒸气液化的技术。使用本技术不需要人工开采的能源(如煤、石油……)，不但降低了液化成本，而且可 以连续多年自动运行。
4. 长寿命设计技术。整个大棚的设计使用寿命为30年左右。即便是大棚 运行中的消耗品一天棚透光塑料薄膜，设计使用期限也要达到3年以上。这比现 今我国农业上只使用3个月左右的农膜寿命也要长10倍以上。这种长寿命技术 有利于农民的承包种植。
5. 定深灌溉技术。就是精确控制灌水量，使渗入土层的水只能渗透到该种 农作物根系所能扎入到地下的最深处，再没有多余的水向更深处渗漏。这种依据 农作物根系扎土深度来精确控制灌水数量的技术要求保护。这是当今农业用水上 我首次提出的最节水的灌溉技术。本人独立设计的"水封闭循环种植大棚"，无论大棚占地面积多大，无 论建筑材料选用什么品种，也无论大棚设备自动控制的水平有多高，只要同 时使用了上述五项技术的，都是我申请专利保护的范围。不同时采用这五项 技术设计的其他农业大棚不属于本人申请保护的范围。
全文摘要
本发明水封闭循环种植大棚是农业节水领域的关键技术突破。因为现有的喷灌、滴灌只是减少了供水量而没有抓住占供水总量90％的水分因蒸发和渗漏流失掉这个主要的浪费问题。本发明要解决的问题就是让水分不流失浪费，循环使用起来。解决水蒸气不流失的办法是用透光而不透气的塑料薄膜把农田的上空和周边包裹起来形成一个大棚。循环使用的办法就是把大棚内的水蒸气冷凝成液态重新使用。防止水分渗漏的办法可以在土层下铺设防渗膜，也可以根据对土壤湿度的检测精确控制灌水量，使水分只能渗透到这种农作物根系能到达的最深处，而再没有多余的水分向下渗漏了。这就是“测湿供水”和“定深灌溉”技术。这种“水封闭循环种植大棚”可以在任何干旱、沙漠地区普遍使用。
文档编号A01G9/14GK101642034SQ20081014548
公开日2010年2月10日 申请日期2008年8月4日 优先权日2008年8月4日
发明者李世才 申请人:李世才