果园水肥陶柱及其应用的制作方法

本发明涉及农业生产技术领域。具体地，本发明涉及果园水肥陶柱及其应用。更具体地，本发明涉及陶质件、水肥一体化滴灌装置及滴灌土壤的方法。

背景技术：

施肥浇水是实现果园优质高产的重要管理措施。果园施肥浇水是一种耗费体力的劳动，传统大水漫灌不仅浪费水资源，而且施肥浇水往往不同期，造成水肥利用率不高。水肥一体化主要是通过可控管道系统供水、供肥，使水肥相融后，通过管道和滴头实现滴灌，浸润作物根系发育生长区域，使主要根系土壤始终保持疏松和适宜的含水量，具有省时省力、节水节肥的优点，是当今果园施肥浇水方式的发展方向。

然而，目前适用的水肥一体化滴灌装置及方法仍有待改进。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题至少之一。

需要说明的是，本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

目前采用的水肥一体化滴管头部较短，通常直接放置在土壤表面上，滴灌的水肥往往仅局限在表层土壤，难于进入土壤深层，影响根系下扎和向下伸展。而且，由于滴管水量小，水肥在土壤中很难扩散，尤其是板结土壤。滴管结束后，滴管口周围土壤容易快速干涸，造成土壤干湿交替快，更容易形成板结块状。并且，滴管头上的孔眼容易堵塞。

有鉴于此，发明人设计了由特殊材料制成的陶质件，其具有多孔结构，将其部分或者全部插入土壤中，然后使水肥经滴管流经陶质件，水肥经该多孔结构逐渐渗入到周围的土壤中，即起到保水保肥和缓释效果，同时，陶质件的设计增大了水肥与土壤的接触面积，使其在土体中均匀扩散，上层与下层土壤均可得到充足的水分和养分供给，应用前景广泛。

为此，在本发明的一个方面，本发明提出了一种陶质件。根据本发明的实施例，所述陶质件的原材料包括：黏土；粉煤灰；钾矿粉；发泡剂；磷灰石；以及木粉。陶质件中具有多孔结构，将该陶质件插入土壤中，使水肥通过滴管流入该陶质件中，水肥可以经该多孔结构逐渐渗入到周围的土壤中，即起到保水保肥和缓释效果，同时，增大了水肥与土壤的接触面积，使其在土体中均匀扩散，上层与下层土壤均可得到充足的水分和养分供给，应用前景广泛。

根据本发明的实施例，上述陶质件还可以具有下列附加技术特征：

根据本发明的实施例，所述钾矿粉选自钾长石、云母或富甲页岩的至少之一。

根据本发明的实施例，所述黏土、粉煤灰、钾矿粉、磷灰石、木粉和发泡剂的质量比为(15～25)：(10～20)：(15～30)：(5～10)：(15～30)：(5～10)，所述原材料中水含量为0～50质量％。

根据本发明的实施例，所述黏土、钾矿粉、磷灰石、粉煤灰和发泡剂ac的平均细度为1000～5000目，所述木粉的粒径不大于0.5毫米。

根据本发明的实施例，所述陶质件是通过下列方式获得的：将所述原材料进行混合及成型处理，以便得到泥坯；以及将所述泥坯在800～1150℃下烧制2～4小时，以便得到所述陶质件。

根据本发明的实施例，所述陶质件包括：入料端，所述入料端设置有凹槽，水肥可滴入所述凹槽内；以及出料端。

根据本发明的实施例，所述陶质件呈锥状，所述入料端的外径大于出料端的外径。

根据本发明的实施例，所述入料端的外径为8～15厘米，所述出料端的外径为5～10厘米，所述陶质件的高度为40～60厘米。

根据本发明的实施例，所述凹槽呈锥状，与所述陶质件同轴设置，所述凹槽的深度为2～8厘米。

在本发明的又一方面，本发明提出了一种水肥一体化滴灌装置。根据本发明的实施例，所述水肥一体化滴灌装置包括：滴头；以及前面所述的陶质件，水肥可以从所述滴头流出进入所述陶质件内。如前所述，该陶质件具有多孔结构，将其插入土壤中，使水肥通过滴管流入该陶质件中，水肥可以经该多孔结构逐渐渗入到周围的土壤中，即起到保水保肥和缓释效果，同时，陶质件的设计增大了水肥与土壤的接触面积，使其在土体中均匀扩散，上层与下层土壤均可得到充足的水分和养分供给，应用前景广泛。

在本发明的又一方面，本发明提出了一种利用前面所述水肥一体化滴灌装置滴灌土壤的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：将所述陶质件的至少部分插入土壤中；以及使水肥从所述滴头流出并流经所述陶质件进入土壤中。由此，根据本发明实施例的方法具有较好的滴灌效果，可以使水肥在土体中均匀扩散，上层与下层土壤都得到水分养分供应。

根据本发明的实施例，所述土壤中预先设置有基坑，所述陶质件的出料端竖直插入所述基坑中。

根据本发明的实施例，所述出料端插入土壤的深度为40～50厘米，所述基坑的深度为55～65厘米。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了根据本发明一个实施例的陶质件的结构示意图；

图2显示了根据本发明一个实施例的凹槽的结构示意图；

图3显示了根据本发明一个实施例的陶质件和基坑位置关系的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提出了陶质件、水肥一体化滴灌装置及滴灌土壤的方法，下面将分别对其进行详细描述。

陶质件

在本发明的一个方面，本发明提出了一种陶质件。根据本发明的实施例，陶质件的原材料包括：黏土；粉煤灰；钾矿粉；磷灰石；发泡剂以及木粉。上述组分是发明人经过大量实验和分析所获得的，其中，钾矿粉和磷灰石可以提供磷和钾等营养成分，黏土和粉煤灰主要起到粘结成型作用，将四者混合烧制形成的陶件中虽然也可以因细微颗粒之间形成微孔结构，但是质构过于紧致，微孔结构少且孔径小，几乎不存在缓释效果。因此，发明人通过添加木粉和发泡剂，可以进一步形成更多且孔径略大的微孔结构，从而便于水肥在其中缓慢流经，起到缓释及保水保肥的作用。六种成分相互作用，使形成的陶质件成型性好、硬度适宜且具有多孔结构，从而起到保水保肥和缓释效果。并且，该陶质件不易腐坏变形，可长期放置于土壤中，具有容易布置、可重复使用等特点，可降低滴灌成本。

根据本发明的实施例，钾矿粉选自钾长石、云母或富甲页岩的至少之一。由此，可以为土壤提供钾元素。

根据本发明的实施例，黏土、粉煤灰、钾矿粉、磷灰石、木粉和发泡剂的质量比为(15～25)：(10～20)：(15～30)：(5～10)：(15～30)：(5～10)，原材料中水含量为0～50质量％。发明人经过大量实验得到上述六种组分之间的配比，由此使形成的陶质件成型性好、硬度适宜且具有多孔结构。若黏土或者粉煤灰的含量过多，容易造成质构过于紧致，微孔过少或者过小，不易于水肥流经，流速过慢，而且，质构过硬，易碎裂；若木粉或者发泡剂的含量过多，孔径过大，水肥通过速度过快，缓释效果低。

需要说明的是，本发明所描述的“水含量”是基于原料中总固体质量而言的。

根据本发明的实施例，黏土、钾矿粉、磷灰石、粉煤灰和发泡剂的平均细度为1000～5000目，木粉的粒径不大于0.5毫米。由此，所形成的陶质件成型性好、硬度适宜且具有多孔结构。

根据本发明的实施例，陶质件是通过下列方式获得的：将原材料进行混合及成型处理，以便得到泥坯；以及将泥坯在800～1150℃下烧制2～4小时，以便得到陶质件。发明人经过大量实验得到上述陶质件的制备方法，尤其是烧制处理条件，其会影响最终形成的陶质件的质构，在上述烧制条件下，所形成的陶质件成型性好、硬度适宜且具有多孔结构。若烧制温度过高或者时间过长，材料表面容易液化而发生相互粘连，产生结块，造成变形；若烧制温度过低或者时间过短，不易成陶，成型性低，容易破裂，加固性低。

根据本发明的实施例，参见图1，该陶质件包括：入料端100和出料端200，其中，入料端设置有凹槽110，水肥可滴入凹槽110内。通过在入料端设置有凹槽，可以便于水肥由入料端的凹槽进入陶质件内，流经多孔结构，从而逐渐从侧壁和出料端渗入周围土壤中。

需要说明的是，本发明对于陶质件的形状不作严格限定，既可以是规则形状，例如圆形、方形、三角形、锥形或者多边形，也可以是不规则形状，只要能够具有多孔结构，使水肥能够流经其进入土壤中即可，具体可以根据实际情况灵活选择。根据本发明的实施例，该陶质件呈锥状，并且入料端的外径d1大于出料端的外径d2。采用锥状一方面便于插入到土壤中，另一方面也便于水肥向下(由入料端向出料端方向)渗透进入深层土壤。

还需要说明的是，本发明对于入料端和出料端的端面形状不作严格限定，既可以是规则形状，也可以是不规则形状，具体可以根据实际情况灵活选择。本发明所使用的术语“外径”可以理解为端面的外接圆直径。

根据本发明的实施例，入料端的外径d1为8～15厘米，出料端的外径d2为5～10厘米。由此，便于滴灌及水肥的渗透。

根据本发明的实施例，陶质件的高度h1为40～60厘米。在此高度下，水肥可以均匀扩散于土壤中，上层和下层土壤均可以得到水分和养分供应。

根据本发明的实施例，凹槽110呈锥状，宽外径在入料端，窄外径靠下。凹槽与陶质件同轴设置，深度h2为2～8厘米(参见图2)。由此，便于水肥流经多孔结构渗透入土壤中。

水肥一体化滴灌装置

在本发明的另一方面，本发明提出了一种水肥一体化滴灌装置。根据本发明的实施例，该装置包括：滴头；以及前面所述的陶质件，水肥可以从滴头流出进入陶质件内。由此，由滴管流出的水肥流入陶质件，经多孔结构逐渐渗入到周围的土壤中，即起到保水保肥和缓释效果，同时，陶质件的设计增大了水肥与土壤的接触面积，使其在土体中均匀扩散，上层与下层土壤均可得到充足的水分和养分供给，应用前景广泛。

需要说明的是，本发明对于滴管和陶质件的设置位置不作严格限定，滴管既可以置于陶质件上方，也可以置于陶质件的凹槽内，具体可以根据实际情况灵活选择。根据本发明的具体实施例，滴管放置于陶质件的凹槽内，由此，便于水肥直接渗入陶质件的多孔结构中，避免造成浪费。

本领域技术人员能够理解的是，前面针对陶质件所描述的特征和优点，同样适用于该水肥一体化滴灌装置，在此不再赘述。

利用水肥一体化滴灌装置滴灌土壤的方法

在本发明的又一方面，本发明提出了一种利用前面所述水肥一体化滴灌装置滴灌土壤的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将陶质件的至少部分插入土壤中；以及使水肥从滴头流出并流经陶质件进入土壤中。由此，由滴管流出的水肥流入陶质件，经多孔结构逐渐渗入到周围的土壤中，即起到保水保肥和缓释效果，使其在土体中均匀扩散，上层与下层土壤均可得到充足的水分和养分供给，适于规模化应用。

根据本发明的实施例，为了方便陶质件插入土壤中，防止陶质件在插入过程中因土壤坚硬而发生破裂，预先在土壤中挖出基坑，使陶质件的出料端竖直插入基坑中。由此，便于水肥在土体中均匀扩散，上层与下层土壤均可得到充足的水分和养分供给。

需要说明的是，本发明对于出料端插入土壤中的深度不作严格限定，可以根据实际情况灵活选择。根据本发明的实施例，参见图3，出料端插入土壤的深度h3为40～50厘米，基坑的深度h4为55～65厘米。由此，可以使上层与下层土壤均可得到充足的水分和养分供给。并且，在出料端下方预留一定空间，便于水肥更好地渗入深层土壤中。

本领域技术人员能够理解的是，前面针对水肥一体化滴灌装置所描述的特征和优点，同样适用于该方法，在此不再赘述。

下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

1、制备用于水肥一体化滴灌的陶质件：

(1)原料

黏土20克(细度1000目)、粉煤灰15克(细度1000目)、钾长石25克(细度1500目)、磷灰石10克(细度1500目)、木粉20克(粒径不大于0.5毫米)、发泡剂ac10克(细度1000目)。

(2)步骤

1)将黏土、钾长石、磷灰石、粉煤灰、木粉和发泡剂进行混合，然后加入总固体重量60％的水揉制成泥，按图1和2压制成型，其中，d1为10厘米，d2为5厘米，h1为50厘米，h2为5厘米。

2)将成型的泥坯在1000～1100℃下烧制2小时，得到陶质件。

2、将制成的陶质件插入预先挖有60厘米深的基坑中，插入深度为40厘米。滴灌时，将滴管头插入凹槽中。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。