專利名稱：水封閉循環(huán)種植大棚的制作方法
技術領域：
農(nóng)業(yè)節(jié)水。
二. 技術背景-
現(xiàn)在中國北方及西部地區(qū)，農(nóng)業(yè)種植消耗水量仍然很大。以新疆糧食種植為 例，每畝小麥年用水量為700立方，采用噴灌、滴灌技術，可以使每畝用水量降 低到100立方左右。盡管如此節(jié)約，對缺水的西北地區(qū)，水仍然不夠用。這就使 大片土地干旱、沙漠化，使新疆約50萬平方公里的沙漠、戈壁無法綠化，無法 發(fā)展農(nóng)業(yè)。對缺水地區(qū)，再節(jié)約用水也不能從根本上徹底解決問題。因為澆灌的 水絕大部分流失了。在新疆，澆灌農(nóng)闬的水約60%蒸發(fā)到大氣中逃逸了， 30%以 上的水從土壤中滲透到地下深處，農(nóng)作物真正吸收到體內的水分不到10%。所以， 無論噴灌、滴灌或現(xiàn)有其他技術也解決不了流失卯％以上水的問題。現(xiàn)有節(jié)水灌 溉只是減少向農(nóng)田的供水量，而沒有解決供水后水蒸氣的大量流失、滲漏這兩個 關鍵問題. ；
三.

發(fā)明內容
本人發(fā)明的"水封閉循環(huán)種植大棚"，目的就是要徹底解決蒸發(fā)流失和滲透 流失這兩個關鍵問題。實現(xiàn)"水封閉"的技術方案是把種植的農(nóng)田從上空到地下 用塑料薄膜整體封閉起來，形成一個透光而水分無法逃逸的空間供農(nóng)作物生長。 水分的"循環(huán)"使用又如何實現(xiàn)呢？水從農(nóng)作物根部吸收到體內，除存留一部分 在體內外，大部分從葉面蒸發(fā)了，變成水蒸氣，還有大量土壤中的水分直接從地 面蒸發(fā)了，也變成了水蒸氣。所以，要實現(xiàn)水的循環(huán)使用的技術措施就是把大棚 內的水蒸氣液化，變成液態(tài)水再重新澆灌農(nóng)ffl。而將水蒸氣液化用低溫冷凝法就 可以了。"冷凝"所須的"冷源"又從何而來？從冷水中來。這可以在大棚擋風 墻的背光-一側建一個較大的蓄水池。由于沙漠干旱地區(qū)晝夜溫差大，夜間水溫可 以降到較低，而白天又不被陽光照射。所以形成一個巨大的冷水池，它就可以作 為水蒸氣冷凝所須的冷源。剩下的工作就是用抽氣機把大棚上部的熱水蒸氣吹入 冷水池中即可。為節(jié)約能源，抽氣機可用風力抽風機。無風時用電力抽風機，電 力用太陽能電池提供即可。根據(jù)這個技術方案，本人設計了 "水封閉循環(huán)種植大 棚"。如附圖。
四.


-A..水封閉循環(huán)種植大棚的構造
1. 大棚內地面下的耕作土層?？筛鶕?jù)種植農(nóng)作物的要求施入各種肥料。土層厚
度可根據(jù)該種農(nóng)作物根系的最深距離確定。如0。 5米，l米，1。 5米……。
2. 防滲膜。用無毒的、可透氣而不透水的、壽命長的塑料薄膜(如五年不會老 化破損，不易扎破)。
3. 大棚內滴灌的輸水總管及閥門?？烧{節(jié)滴灌的流速。4. 大棚頂部的天棚。用透光性好、耐高溫、不易老化的塑料薄膜制成，壽命應
在五年以上。
5. 在大棚內墻8的頂上安裝的風力抽氣機，在無風時可用電力抽風。
6. 內墻上的抽氣洞。大棚內的含水蒸氣的空氣可由此洞經(jīng)冷凝管7吹入冷(淡) 水池12中。
7. 冷凝水管。浸沒在冷水池12中，使水蒸氣冷凝液化。
8. 大棚內墻。主要作用為擋風、承重和反光。在迎光面可采用反光膜涂抹覆蓋。
9. 頂部安裝的備用太陽能電池組。有陽光時發(fā)電并貯存在蓄電池組中備用。
10. 住宅的地上間。供承包大棚的農(nóng)民使用。住宅建在地下，既節(jié)能又保溫(未
畫出)。
11. 蓄電池室兼地下沼氣池的地上操作室。
12. 冷淡水貯水池。其貯水量應足夠本大棚內人、地半年的用量，約幾百 幾千 立方米，以備越冬。
整個大棚有效種植面積建議在10 20畝，以便供一戶農(nóng)民承包。 B.水封閉循環(huán)使用的工作原理
冷淡水經(jīng)閥門輸入水總管3等滴入大棚的耕作土層1上。由于陽光的照射， --部分被農(nóng)作物根部吸收到體內的水上升到葉面蒸發(fā)， 一部分水從土層表面直接 蒸發(fā)。還有一部分水向下滲漏，被防滲膜2阻擋，這部分水被滯留在土層中，使 土層保持一定的濕度，供農(nóng)作物根部持續(xù)使用。蒸發(fā)到大棚空間內的水蒸氣在太 陽光的照射下溫度升高，從而上升到大棚的頂部。由于天棚薄膜4的阻擋無法逃 逸到外部的大氣中去。設在大棚頂部的風力抽氣機5在風力驅動下把頂部的水蒸 氣(連同空氣)從抽氣洞6吹入冷凝管7中，凝結成水流入冷淡水池12中，供 滴灌時繼續(xù)使用。這就實現(xiàn)了水的循環(huán)使用。
在種植或養(yǎng)殖的品種必須浸沒在液態(tài)水中時，如種水稻、養(yǎng)魚蝦，防滲膜是 必須鋪設的，但不必擔心水中缺氧的問題。因為抽氣機5向冷水池12中吹入的 是空氣和水蒸氣的混合氣體，其中就含有大量氧氣，這些氧氣溶解在冷淡水中又 會流入稻ffl或養(yǎng)魚池中形成活水。
在多數(shù)情況下，如種植小麥、玉米、蔬菜、牧草……，可以采用"定深灌溉" 技術。即通過精確控制灌水量，使滴入土層中向下滲透的這部分水只能滲透到這 種植物根系可以扎入土層的最深度處，就沒有多余的水繼續(xù)向下滲透了。這一技 術的采用就可以不必鋪設地下防滲膜了，這不僅大大減輕了建棚時的勞動強度， 也大大降低了成本，而農(nóng)作物的用水不但得到了保證，還最大限度地實現(xiàn)了節(jié)水。 "定深灌溉"技術的實現(xiàn)，需要在土層中安裝"濕度傳感器"，這很容易做到。 機械式傳感器的最簡單辦法就是用"洛陽鏟"取土樣觀察。電子式的傳感器可在 一定深度安裝"電子濕度傳感器"，它可以長時間不間斷地觀測不同層次土壤的 濕度(含水量)，實現(xiàn)"根據(jù)測濕合理供水"。
權利要求
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，現(xiàn)在已有各種大棚。但是，按照下述五條技術方案設計的“水封閉循環(huán)種植大棚“是我獨立思考的智力成果。我要求專利保護。1.水封閉技術。即不論采用何種大棚，只要開始輸入大棚內的水分，不以任何形態(tài)(氣、液、固態(tài))輸出，這就是水封閉。以農(nóng)產(chǎn)品體內含有的水分這種方式的輸出不包括在內。因為這屬于正當消耗，需要補充。采用水封閉技術，避免了水的流失浪費，大大地節(jié)約了用水量。2.水循環(huán)使用技術。種植澆灌使用的是液態(tài)水，把氣態(tài)水液化后重新使用，這就是種植用水的循環(huán)使用。這種只把水作為植物生長過程中的流動介質，基本上不消耗的技術，可使初次注入大棚內的水循環(huán)使用多年，大大提高了水的使用效率。3.利用風能、太陽能及天然冷水作冷源，使水蒸氣液化的技術。使用本技術不需要人工開采的能源(如煤、石油……)，不但降低了液化成本，而且可以連續(xù)多年自動運行。4.長壽命設計技術。整個大棚的設計使用壽命為30年左右。即便是大棚運行中的消耗品-天棚透光塑料薄膜，設計使用期限也要達到3年以上。這比現(xiàn)今我國農(nóng)業(yè)上只使用3個月左右的農(nóng)膜壽命也要長10倍以上。這種長壽命技術有利于農(nóng)民的承包種植。5.定深灌溉技術。就是精確控制灌水量，使?jié)B入土層的水只能滲透到該種農(nóng)作物根系所能扎入到地下的最深處，再沒有多余的水向更深處滲漏。這種依據(jù)農(nóng)作物根系扎土深度來精確控制灌水數(shù)量的技術要求保護。這是當今農(nóng)業(yè)用水上我首次提出的最節(jié)水的灌溉技術。本人獨立設計的“水封閉循環(huán)種植大棚“，無論大棚占地面積多大，無論建筑材料選用什么品種，也無論大棚設備自動控制的水平有多高，只要同時使用了上述五項技術的，都是我申請專利保護的范圍。不同時采用這五項技術設計的其他農(nóng)業(yè)大棚不屬于本人申請保護的范圍。
1. 水封閉技術。即不論采用何種大棚，只要開始輸入大棚內的水分，不以 任何形態(tài)Q氣、液、固態(tài))輸出，這就是水封閉。以農(nóng)產(chǎn)品體內含有的水分這種 方式的輸出不包括在內。因為這屬于正當消耗，需要補充。采用水封閉技術，避 免了水的流失浪費，大大地節(jié)約了用水量。
2. 水循環(huán)使用技術。種植澆灌使用的是液態(tài)水，把氣態(tài)水液化后重新使用， 這就是種植用水的循環(huán)使用。這種只把水作為植物生長過程中的流動介質，基本 上不消耗的技術，可使初次注入大棚內的水循環(huán)使用多年，大大提高了水的使用 效率。
3. 利用風能、太陽能及天然冷水作冷源，使水蒸氣液化的技術。使用本技術不需要人工開采的能源(如煤、石油……)，不但降低了液化成本，而且可 以連續(xù)多年自動運行。
4. 長壽命設計技術。整個大棚的設計使用壽命為30年左右。即便是大棚 運行中的消耗品一天棚透光塑料薄膜，設計使用期限也要達到3年以上。這比現(xiàn) 今我國農(nóng)業(yè)上只使用3個月左右的農(nóng)膜壽命也要長10倍以上。這種長壽命技術 有利于農(nóng)民的承包種植。
5. 定深灌溉技術。就是精確控制灌水量，使?jié)B入土層的水只能滲透到該種 農(nóng)作物根系所能扎入到地下的最深處，再沒有多余的水向更深處滲漏。這種依據(jù) 農(nóng)作物根系扎土深度來精確控制灌水數(shù)量的技術要求保護。這是當今農(nóng)業(yè)用水上 我首次提出的最節(jié)水的灌溉技術。本人獨立設計的"水封閉循環(huán)種植大棚"，無論大棚占地面積多大，無 論建筑材料選用什么品種，也無論大棚設備自動控制的水平有多高，只要同 時使用了上述五項技術的，都是我申請專利保護的范圍。不同時采用這五項 技術設計的其他農(nóng)業(yè)大棚不屬于本人申請保護的范圍。
全文摘要
本發(fā)明水封閉循環(huán)種植大棚是農(nóng)業(yè)節(jié)水領域的關鍵技術突破。因為現(xiàn)有的噴灌、滴灌只是減少了供水量而沒有抓住占供水總量90％的水分因蒸發(fā)和滲漏流失掉這個主要的浪費問題。本發(fā)明要解決的問題就是讓水分不流失浪費，循環(huán)使用起來。解決水蒸氣不流失的辦法是用透光而不透氣的塑料薄膜把農(nóng)田的上空和周邊包裹起來形成一個大棚。循環(huán)使用的辦法就是把大棚內的水蒸氣冷凝成液態(tài)重新使用。防止水分滲漏的辦法可以在土層下鋪設防滲膜，也可以根據(jù)對土壤濕度的檢測精確控制灌水量，使水分只能滲透到這種農(nóng)作物根系能到達的最深處，而再沒有多余的水分向下滲漏了。這就是“測濕供水”和“定深灌溉”技術。這種“水封閉循環(huán)種植大棚”可以在任何干旱、沙漠地區(qū)普遍使用。
文檔編號A01G9/14GK101642034SQ20081014548
公開日2010年2月10日 申請日期2008年8月4日 優(yōu)先權日2008年8月4日
發(fā)明者李世才 申請人:李世才