本发明属于节水施肥领域，具体涉及一种山地茶园节水施肥装置及应用该装置的施肥方法。
背景技术：
茶树在生长过程中，需要从土壤中适量吸收各种矿质养分，以维系其正常生长发育，完成其正常的生理过程。上述矿质养分包括大量元素如氮、磷、钾等以及如钙、镁、硫等中微量元素。目前，茶园常用的施肥方式仍然是较为传统的施肥方法，主要为两种方式：其一，直接将肥料撒施于茶园，此时肥料裸露于地表上。其二，先通过人工在茶行处开好施肥沟，然后再将肥料施入施肥沟内，最后再将施肥沟覆土。上述茶园施肥方式存在的问题在于：一方面，就山地茶园所处的地形地势而言，茶园坡度较大，且土层浅薄，当采用第一种施肥方式时，裸露于地表的肥料极易因为雨水造成大量流失；而在干旱季节，裸露于地表的肥料也会存在大量的挥发性损失。另一方面，虽然在山地茶园的开沟施肥能防止养分流失，但是这种施肥方式需要大量的人力和物力的投入，而且能够适合开沟施肥的茶园较少。此外的，山地茶园土壤的保水保肥能力较差，水分和养分利用效率较低，以及传统的施肥方式不能根据茶树自身对养分需求规律施用的问题也较为突出。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，节本增效，研究如何高效节水施肥成为山地茶园施肥领域中所亟待解决的技术难题。
技术实现要素：
本发明的其中一个目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理而实用山地茶园节水施肥装置，其具备构造简洁、使用方便以及肥料的利用率高的优点，可显著降低农户种植茶叶的成本并减少环境污染。本发明的另一目的在于提出一种基于上述装置的施肥方法，以进一步促进茶叶优良品质的形成。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种山地茶园节水施肥装置，其特征在于：本装置包括轴线铅垂设置的施肥管，施肥管的管腔构成用于容纳混合肥料的容纳腔；所述施肥管的裸露于地面以上的筒顶部盖覆用于吸附雨水的海绵盖，施肥管的埋设于地面以下的筒底部处设置斗口朝上且斗口与施肥管筒底面间彼此对合固接的储水斗，所述储水斗的斗口处盖覆有一层网筛部从而隔离储水斗斗腔与施肥管管腔；施肥管相对地面的埋设深度等于土壤中茶树根系的预定分布深度；施肥管管身处贯穿布置有连通施肥管管腔与外部土壤环境的养分孔。
优选的，本装置还包括三通管，三通管的水平段的一端连通蓄水池，而水平段的另一端贯穿施肥管管壁并连通至施肥管管腔内，三通管的铅垂段连通混合肥料箱的出料口；所述混合肥料箱与三通管之间以及蓄水池与三通管之间均布置有用于控制管路启闭的开关阀。
优选的，所述储水斗外形呈锥底朝上的圆锥状构造，储水斗的斗口处设置外螺纹段，施肥管筒底管腔处布置内螺纹段以便于所述外螺纹段间构成螺纹配合。
优选的，所述网筛部为100目尼龙网。
优选的，所述施肥管长度为35cm；施肥管管管管径为8cm；养分孔孔径为0.4cm。
一种应用所述山地茶园节水施肥装置的施肥方法，其特征在于包括以下步骤：
1)、将山地茶园节水施肥装置埋置于各行茶树旁侧且海绵盖位于该行茶树的滴水线上，各相邻施肥管间距为1.0m，施肥管的埋置深度为等于土壤中茶树根系的预定分布深度；
2)、制作混合肥料，该混合肥料包括以下组分：0.09kg尿素、0.09kg复合肥以及0.4kg土壤；
3)、打开海绵盖，将混合肥料搅拌均匀后置于施肥管管腔内；随着施肥管内水液与混合肥料的彼此混合，混合肥料通过水液而沿养分孔渗出至施肥管周围的土壤内，实现节水施肥操作。
本发明的有益效果在于：
1)、抛弃了传统的地表撒施以及深沟施肥所带来的一系列缺陷，本发明另辟蹊径的采用了埋管施肥的方式，以施肥管作为混合肥料的承载体，以储水斗作为水液的预存部，以海绵盖来保证对混合肥料的稀释以及对储水斗内水液的持续补充功能，从而使得施肥管管腔内的混合肥料能够自主的随水液通过养分孔散逸出去。由于施肥管埋设在相应行茶树处，因此一旦施肥管内混合肥料随水液而进入施肥管周围的土壤，必然也就实现了对山地茶园内定点位置的精准施肥功能。由于多余的水分会通过网筛部而接着下渗至储水斗保存，当遇到干旱缺水时期，储水斗里的水分再通过蒸腾作用和和土壤毛细管的虹吸作用回流至土壤与肥料的混合肥料中，从而保证茶树的肥料和水分的持续供给和运输，这显然也就起到了很好的节水保肥的作用，并可显著提高山地茶园土壤养分和水分的利用效率。
综上，本发明结构简单合理，设置方便，一次性铺设可多年使用，能精确对山地茶园进行定点精准施肥，同时也能按茶树自身养分需求规律合理供给，节省施肥时间，满足茶树生长发育要求。本发明可显著节约水肥投入，满足山地茶园对水分和养分的需求，提高养分利用效率，降低生产成本，最终可促进茶叶优良品质的形成。
2)、作为上述方案的进一步优选方案，考虑到山区环境中，干旱缺水情况极为常见，仅靠各施肥管管腔以及储水斗斗腔来进行相应肥料及水液的储存，总会有耗尽之时。一旦上述肥料及水液耗尽，如此多的施肥管要进行逐个开盖添料及加水显然也是较为繁琐的。有鉴于此，本发明还在施肥管的旁侧布置有蓄水池及混合肥料箱，从而实现对肥料及水液的预存效果。在发生长时间干旱时，储水斗内水液即将耗尽，可通过开启开关阀而将蓄水池内水液引至施肥管管腔并灌入储水斗内。由于储水斗的水液储存效果，一次灌入可保持极长时间。此外的，当进行上述水液灌入时，可适时的开启混合肥料箱处的开关阀，从而利用蓄水池内水液向储水斗处的流动性，使得混合肥料自然的融入水液并随之进入施肥管管腔内沉淀，达成施肥管管腔内肥料的自然补充效果。由于混合肥料箱与连通在三通管的铅垂段，因此混合肥料箱的布置高度显然高于蓄水池的布置高度，以便于实际供料。
显然的，正是由于储水斗所具备的水液暂存效果，方可搭配蓄水池及混合肥料箱，从而达到“一次补充，长时收益”的使用目的，这可显著节约水肥投入，并尤其适合山地茶园这种地形复杂、运输困难、施肥灌溉不易和干旱状况频发的环境内。
3)、实际上，储水斗可根据现场状况而设计为多种外形构造，只需保证储水斗的斗口与施肥管筒底管腔间构成固接配合，且两者间自然连通即可。当储水斗的斗口与施肥管筒底间处于连通状态时，即使彼此间存在网筛部，也可确保水液及水气的双向流通。网筛部为100目尼龙网，该种类型的网筛部一方面保证了使用的强度，从而保证对施肥管管腔内混合肥料的承载性，确保网筛部的使用说明能满足实际所需；另一方面取材也较为方便，使用性价比高。
4)、具体操作时，本发明的所述装置应当布置在每行茶树一侧处的滴水线上，从而尽可能的实现雨水天气时的最大程度的雨水收集效果。混合肥料的调配也是本发明的一大重点，过少或过多的混合肥料，都会使得肥料经由养分孔而进入土壤时对茶树生长产生不利影响。通过上述肥料配比，能够在显著提升对山地茶园土壤养分的补给性的同时，避免了过量施肥或少量施肥对茶园生长的危害性。
附图说明
图1为本发明的工作状态示意图。
图中各标号与本发明的具体部件名称对应关系如下：
10-施肥管11-养分孔
20-海绵盖30-储水斗40-网筛部
50-三通管60-蓄水池70-混合肥料箱80-开关阀
具体实施方式
为便于理解，此处结合附图1，对本发明的具体结构及工作方式作以下进一步描述：
本发明所述的施肥装置的具体构造参照图1所示，其包括带有养分孔11的施肥管10、位于施肥管10底端处的储水斗30以及盖覆于施肥管10顶端面处的海绵盖20。其中，圆锥形的储水斗30位于施肥管10底部且两者间形成螺纹固接，在两者连接处垫有一层100目尼龙网从而形成网筛部40。该施肥装置埋置于各行茶树的一侧滴水线处，每个施肥管10间距为1.0m，施肥管10的埋置深度为土壤中分布有茶树根系的预定深度。当施肥管10直径为8cm，整体长度为35cm时，埋置深度为25cm。而实际操作时，养分孔11径设置为0.4cm，并均匀分布于在施肥管10壁上。上述孔径的养分孔11，既保证了水液及肥料沿养分孔11向土壤方向的可靠散逸，又确保了不至于一次大批量的产生肥料流失状况。
在上述结构的基础上，可考虑在单个甚至成批的施肥管10的旁侧布置混合肥料箱70及蓄水池60。混合肥料箱70应当如图1所示的布置高度高于蓄水池60高度，并通过三通而连通至施肥管10管腔内，再依靠开关阀80来实现混合肥料箱70及蓄水池60处导出肥料或水液的可控启闭效果。蓄水池60处流出水液的水势应当高于使作物生长旺盛对应的土壤水势而小于土壤处于田间持水量时的土壤水势，以保证每次开启开关阀80时，蓄水池60内水液能够起到对储水斗30及施肥管10内水液的自然补充效果。图1中的实心箭头所指方向，即为混合肥料及水液的实际流动方向。
为便于进一步理解，此处将本发明的工作流程表述如下：
将施肥管10每隔1m埋设于茶行中的茶树滴水线处的土壤中，将肥料和土壤按照“0.09kg尿素+0.09kg复合肥+0.4kg土壤”的方式均匀混合后形成混合肥料，并将该混合肥料置于土壤中的施肥管10内。将施肥管10顶端处的海绵盖20封闭好。在雨天时，海绵盖20会收集雨水，并将该雨水渗入混合肥料中，肥料养分通过该雨水而沿养分孔11移动至茶树根际周围的土壤，然后被茶树吸收利用，而多余的雨水通过100目尼龙网接着下渗至储水斗30内而得以保存。当遇到干旱缺水时期，储水斗30里所存储的水液再通过蒸腾作用和和土壤毛细管的虹吸作用回流至混合肥料中，以保证茶树的肥料和水分供给和运输，从而起到很好的节水保肥的作用，并显著的提高山地茶园土壤养分和水分的利用效率。
在发生长时间干旱时，储水斗30内水液即将耗尽，可通过开启开关阀80而将蓄水池60内水液引至施肥管10管腔并灌入储水斗30内。由于储水斗30的水液储存效果，一次灌入可保持极长时间。当进行蓄水池60内的水液灌入操作时，可适时的开启混合肥料箱70处的开关阀80，从而利用蓄水池60内水液向储水斗30处的流动性，使得肥料自然的融入水液并随之进入施肥管10管腔内沉淀，达成对施肥管10管腔内混合肥料的自然补充效果。
实践表明，当本发明在山地茶园埋设好后，可以连续使用6～8年，在此期间可显著节约水肥投入，并同步满足山地茶园对水分和养分的需求，养分利用效率得到了显著提升，生产成本则进一步降低。本发明一次性铺设可多年使用，并能达到“一次补充，长时收益”的使用目的，尤其适合山地茶园这种地形复杂、运输困难、施肥灌溉不易和干旱状况频发的环境内。