本发明涉及乔木节水灌溉技术领域，特别涉及一种干旱地区乔木种植的挂瓶滴灌装置及滴灌保水方法。
背景技术：
很多干旱地区旱季时间长，如有的海岛，秋冬干旱时间经常超过4～5个月，加之冬季的东北季风和空气中盐雾的影响，导致许多植物，特别是第一年种植的乔木全部或部分植株干枯。大部分海岛都存在淡水资源紧缺的问题，居民的生活用水非常紧张，海岛植被修复的灌溉用水更难以保证供应。植被修复中种植乔木需水量大，而第一年种植的乔木根系较短，耐旱能力较差，如果干旱时间超过4个月，大部分当年种植的乔木将出现枯死。
为了解决植被修复区的缺水问题，通常采用滴灌的方法提高水的利用效率。传统灌溉方式易产生深层渗漏及地面径流，水分在表面扩散，表面蒸发量大，到达根部的水量较少，灌水效率较低，在淡水资源缺乏的海岛，或离水源地较远的地区，铺设成本较高，不适合铺设滴灌系统。此外，第一年种植的乔木根系较短，从土壤中吸收水分能力较差。而大部分的海岛地区土壤保水能力差，多采用干施保水剂的方式配合使用，来提高植物的抗旱能力，但干施的保水剂吸水时间很短，易导致保水剂无法充分吸水，保水效率无法充分发挥；且干施后的保水剂受压实的土壤影响，其膨胀空间受限，也影响保水剂的吸水效果；若保水剂得到充分吸水后体积膨胀，会导致土壤松动，影响新种树苗的稳定。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种干旱地区乔木种植的挂瓶滴灌装置及滴灌保水方法，其滴灌装置整体结构简单，制作简便，成本较低，操作便捷；其滴灌保水方法能有效地将灌溉水直接施于植物根系部位，配合保水剂的使用，提高土壤的水分储存和向植物根系供水能力，延长了乔木的耐旱时间，降低成本。
为了达成上述目的，本发明的解决方案为：一种干旱地区乔木种植的挂瓶滴灌装置，包括一储水瓶、一导流管；所述储水瓶包括一顶盖、一瓶体、一底旋盖；所述顶盖和底旋盖分别位于瓶体的上下两端，所述顶盖、瓶体、底旋盖之间活动连接；所述储水瓶的底旋盖内放置有过滤部件；所述过滤部件包括一颗粒过滤层、一柔性过滤层；所述柔性过滤层放置于底旋盖内底端；所述颗粒过滤层放置于柔性过滤层上；所述导流管的一端与储水瓶的底部活动连接；所述导流管至少设有两出水端孔。
进一步地，顶盖至少设有一通气孔；所述底旋盖设有一导流管孔，所述导流管孔的孔径与导流管的外直径相匹配。
更进一步地，所述颗粒过滤层采用颗粒状的粗砂或小砾石，所述颗粒过滤层的颗粒粒径均大于导流管孔的内径，所述颗粒过滤层的铺设厚度为5～10cm；
所述柔性过滤层为棉花或纤维滤料。
进一步地，所述导流管包括一第一导管、一第二导管；所述第一导管与第二导管相连，所述第一导管的一端插入储水瓶中底旋盖的导流管孔内；所述出水端孔设于第二导管上。所述第一导管还包括一气囊导水球、一流量调节器；所述流量调节器套接于第一导管上；所述气囊导水球与第一导管连接并位于流量调节器上方。
更进一步地，所述第二导管采用长为20～30cm，直径为0.5～1cm的塑料软管。
进一步地，还至少包括一滴头，所述滴头与导流管的另一端连接；所述滴头包括一进水孔、一滴灌主体、至少一出水孔；所述滴灌主体内设有空腔；所述进水孔和出水孔均设于滴灌主体的表面，所述进水孔和出水孔均与空腔相连通；所述进水孔的孔径与导流管另一端的外直径相匹配；所述滴灌主体为球状结构或柱状结构，所述滴灌主体的直径为2～4cm；所述出水孔的直径为0.1～0.2cm，所述出水孔以进水孔为中心，沿滴灌主体表面呈辐射状均匀分布。
一种干旱地区乔木种植的挂瓶滴灌保水方法，包括如下步骤：
步骤一，乔木种植：开挖乔木种植穴，取适量保水剂，将保水剂进行充分吸水，与种植穴中挖出的土壤充分混合后，将部分混合物置于坑穴下层，再放入乔木树苗，将剩余的保水剂和种植土混合物回填在坑穴中树苗根系周围，踩实；
步骤二，制作并安装如上所述的滴灌装置：用细绳扎紧储水瓶，使得储水瓶的顶盖朝上，底旋盖朝下挂于种植的乔木树树干上，再将导流管与储水瓶连接；
步骤三，定期浇灌：连续干旱超过2个月时，将储水瓶内部注满灌溉水，开启导流管的流量调节器，将储水瓶内的灌溉水滴灌到植物根系，之后每个月使用滴灌装置浇水1～2次，直至出现较大的降雨后停止使用。
进一步地，步骤一中所述种植穴的宽度和深度均为40～50cm；每个坑穴内施放的干燥保水剂重量为30～50g；所述置于种植穴底部的保水剂和土壤混合物为混合物总重的1/3；置于种植穴中树苗根系周围的保水剂和土壤混合物为混合物总重的2/3。
进一步地，步骤二中所述滴灌装置在乔木种植时同步安装或在乔木种植后的冬季干旱时安装；所述储水瓶悬挂高度距离地面1.5～2m；所述滴灌装置在乔木种植时同步安装，需在回填土壤并拍实后，将导流管的第二导管紧靠树干，并水平放置于植物根系上方，再将第一导管一端与第二导管连接，另一端与储水瓶连接，最后覆盖约10cm厚的种植土，拍实，固定树苗；所述滴灌装置在乔木种植后的冬季干旱时安装，需在靠近乔木根部土壤刨开一条小沟，深约5～10cm，将第二导管水平放入沟中，并置于植物根系上方，再将第一导管与第二导管连接，盖回土壤，拍实。
进一步地，步骤三中所述导流管的流量调节器开启后，管内灌溉水的流量小于30ml/min，并确保储水瓶中的灌溉水流入土壤的时间超过1小时。
本发明对照现有技术的有益效果是：通过采用上述滴灌装置以及上述滴灌保水方法对干旱地区种植的乔木进行灌溉，能有效通过滴灌装置包含的储水部件，为水源遥远、不宜布设滴灌系统的干旱地区提供了小范围节水灌溉的可能，且滴灌装置整体结构简单，制作简便，成本较低，操作便捷；能有效通过地下滴灌和保水剂配合使用，将灌溉水直接施于植物根系部位，避免了地表水分蒸发快的问题，进一步提高土壤的水分储存和植物根系吸水能力，提高了水分利用效率，延长了乔木的耐旱时间，保证了植物的成活率，大大减少淡水资源的浪费，进一步降低了成本。
附图说明
图1为本发明的滴灌装置第一实施例正视结构示意图；
图2为本发明的滴灌装置第二实施例正视结构示意图；
图3为本发明的储水瓶分解结构示意图；
图4为本发明的第一实施例滴灌装置与乔木配合使用状态下结构示意图；
图5为本发明的第二实施例滴灌装置与乔木配合使用状态下结构示意图；
图6为本发明保水剂吸水过程的体积变化趋势图。
附图标记
储水瓶1、顶盖11、通气孔11’、瓶体12、底旋盖13、导流管孔13’、过滤部件14、颗粒过滤层15、柔性过滤层16、导流管2、气囊导水球21、流量调节器22、第一导管23、第二导管24、出水端孔25、滴头3、进水孔31、滴灌主体32、出水孔33、滴灌装置4。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例一：
如图1、图3所示，一种便携式挂瓶地下滴灌装置4，包括一储水瓶1、一导流管2；所述储水瓶1包括一顶盖11、一瓶体12、一底旋盖13；所述顶盖11和底旋盖13分别位于瓶体12的上下两端，所述顶盖11、瓶体12之间搭扣连接或螺纹连接，所述瓶体12、底旋盖13之间螺纹连接；本实施例中，所述顶盖11设有一通气孔11’，保证储水瓶1内部气压与环境气压相同，便于储水瓶1内部灌溉水能在重力作用下流入导流管2中，进行出水；本实施例中，所述底旋盖13设有一导流管孔13’，所述导流管孔13’的孔径与导流管2的外直径相匹配，便于导流管2一端插入导流管孔13’内与底旋盖13连接，实现导流管2与储水瓶1的装配；所述储水瓶1的过底旋盖13内放置有滤部件14；所述过滤部件14包括一颗粒过滤层15、一柔性过滤层16；所述柔性过滤层16放置于底旋盖13内导流管孔13’上；本实施例中，所述柔性过滤层16为棉花，便于通过棉花对灌溉水进行过滤；所述颗粒过滤层15放置于柔性过滤层16上；本实施例中，所述颗粒过滤层15采用大颗粒状的粗砂，所述颗粒过滤层15的颗粒粒径均大于导流管孔13’的内径，所述颗粒过滤层15的铺设厚度为5cm，便于通过颗粒状粗砂对灌溉水进行过滤，避免水中泥沙、藻类等颗粒物造成导流管2堵塞；且通过颗粒状粗砂压紧柔性过滤层16，不仅能避免柔性过滤层16在水的浮力作用下漂离导流管2的进水口，还能避免堵塞导流管2；所述导流管2包括一第一导管23、一第二导管24；所述导流管2的第二导管24两端以及表面设有复数个出水端孔25，所述第一导管23的一端插接于第二导管24中央的其中一个出水端孔25内，另一端插入储水瓶1中底旋盖13的导流管孔13’内；本实施例中，所述第二导管24采用长为30cm，直径为1cm的塑料软管；所述导流管2中第一导管23的另一端与储水瓶1的底部插接固定，使得储水瓶1内部灌溉水可以通过导流管2的第一导管23进入第二导管24中，再均匀流向第二导管24的两端，通过第二导管24上的复数个出水端孔25实现对植物的灌溉，通过采用多个出水端孔25，扩大了出水断面，降低了滴灌装置4出水端堵塞的概率。
所述第一导管23还包括一气囊导水球21、一流量调节器22；所述流量调节器22套接于第一导管23上；所述气囊导水球21与第一导管23一体成型并位于流量调节器22上方，便于使用者挤压气囊导水球21改变导流管2的气压，将储水瓶1内部灌溉水吸入导流管2中。
所述气囊导水球21不仅限于与第一导管23一体成型，还可与软管23插接固定。
使用者在进行滴灌时的具体操作如下：首先将导流管2的第二导管24埋入植物根系上方，并覆土拍实，然后打开顶盖11，将储水瓶1的瓶体12注满灌溉水后，盖回顶盖11，接着开启第一导管23上的流量调节器22，控制灌溉水定量输送，灌溉水经第一导管23流向第二导管24，最终由第二导管24上的复数个出水端孔25流出，对植物根系进行灌溉；通过采用多个出水端孔25，扩大了出水断面，降低了滴灌装置4出水端堵塞的概率；且直接将灌溉水导向植物根系，避免了地表水分蒸发快的问题，提高了水分利用效率，减少了水资源的消耗，节约了成本。
实施例二：
本实施例与实施例一的区别在于：所述滴灌装置4还包括两滴头3；所述导流管2的第二导管24仅包括两出水端孔25，两出水端孔25位于第二导管24的两端；所述第一导管23与第二导管24的中部连接。
如图2所示，两所述滴头3分别连接于第二导管24的两出水端孔25处；本实施例中，所述滴头3包括一进水孔31、一滴灌主体32、65个出水孔33；所述滴灌主体32内设有空腔，本实施例中，所述滴灌主体32为球状结构，所述滴灌主体12的直径为4cm；所述进水孔31和65个出水孔33均设于滴灌主体32的表面，65个所述出水孔33以进水孔31为中心，沿滴灌主体32表面辐射设为8纵列，每纵列相邻两个出水孔33的间距约0.5cm，所述出水孔33的直径为0.2cm，所述进水孔31和出水孔33均与空腔相连通，当滴灌主体32最底端出水孔33堵塞后，水流在滴灌主体32的空腔内部积聚并达到上一横排的出水孔33位置后，通过上一横排的出水孔33渗出对土壤灌溉，能有效通过一横排的出水孔33扩大出水断面，显著降低了滴灌主体32堵塞的概率，提高了水分利用率；本实施例中，所述进水孔31的孔径与导流管2的第二导管24外直径相匹配，便于导流管2的第二导管24两端插接于两滴头3的进水孔31内，使得导流管2中灌溉水由第二导管24的出水端孔25、进水孔31导入滴灌主体32，并由出水孔33流出，实现对植物的灌溉；本实施例在实际生产时，可根据需要增加或减少出水孔33的数量，改变滴灌主体32的直径或改变出水孔33的孔径。
使用者在进行滴灌时的具体操作如下：首先将两滴头3与导流管2的第二导管24两端连接，再将第二导管24以及两滴头3埋入植物根系上方，并覆土拍实，然后打开顶盖11，将储水瓶1的瓶体12注满灌溉水后，盖回顶盖11，接着开启第一导管23上的流量调节器22，控制灌溉水定量输送，灌溉水经第一导管23流向第二导管24，最终由第二导管24两端的出水端孔25流出，进入滴头3中滴灌主体32内部的空腔，再由滴头3底端的出水孔33流出，对植物根系进行灌溉；当滴灌主体32最底端的出水孔33堵塞后，水流在滴灌主体32的空腔内部积聚并达到上一横排的出水孔33位置后，通过上一横排的出水孔33渗出，实现对植物根系的灌溉；通过采用多个出水孔33扩大出水断面，显著降低了滴灌主体32堵塞的概率；且直接将灌溉水导向植物根系，避免了地表水分蒸发快的问题，提高了水分利用效率，减少了水资源的消耗，节约了成本。
实施例三：
如图4、图5所示，本申请实施例还提供了一种干旱地区乔木种植的挂瓶滴灌保水方法，包括如下步骤：
步骤一，乔木种植：开挖乔木种植穴，取适量保水剂，将保水剂进行充分吸水，与种植穴中挖出的土壤充分混合后，将部分混合物置于坑穴下层，再放入乔木树苗，将剩余的保水剂和种植土混合物回填在坑穴中树苗根系周围，踩实；本实例中，所述种植穴的宽度和深度均为50cm；每个坑穴内施放的干燥保水剂重量为50g；所述置于种植穴底部的保水剂和土壤混合物为混合物总重的1/3；置于种植穴中树苗根系周围的保水剂和土壤混合物为混合物总重的2/3；
步骤二，制作并安装如上所述的滴灌装置4：用细绳扎紧储水瓶1，使得储水瓶1的顶盖11朝上，底旋盖13朝下挂于种植的乔木树上，再将导流管2与储水瓶1连接；本实例中，所述滴灌装置4在乔木种植时同步安装，具体为：在乔木树苗放置并回填土壤拍实后，将导流管2的第二导管24中央出水端孔25紧靠树干，并保持第二导管24水平放置于植物根系上方，再将第一导管23一端插入第二导管24中央的其中一个出水端孔25内，另一端与储水瓶1连接，最后覆盖约10cm厚的土壤，拍实，固定树苗；所述储水瓶1悬挂高度距离地面2m。
步骤三，定期浇灌：连续干旱超过2个月时，打开顶盖11，将储水瓶1内部注满灌溉水后再盖上顶盖11，开启导流管2并调节第一导管23上流量调节器22的流量，保证导流管2开启后，管内灌溉水的流量小于30ml/min，并确保储水瓶1中的灌溉水流入土壤的时间超过1小时，使得储水瓶1内的灌溉水经第二导管24的两出水端滴灌到植物根系，之后每个月使用滴灌装置4浇水2次，保证浇灌的大部分水被保水剂吸收，直至出现较大的降雨后停止使用。
实施例四：
本实例与实施例三的区别在于：步骤二中，制作并安装如上所述的滴灌装置4，且该滴灌装置4是在乔木种植后的冬季干旱时安装，具体为：在靠近乔木根部土壤刨开一条小沟，深约10cm，将滴灌装置4的第二导管24水平放入沟中，并置于植物根系上方，再将第一导管23与第二导管24连接，盖回土壤，拍实。
其他同实施例三。
如图6所示，经实验得出，保水剂吸水膨胀时间较长，充分吸水时间大于60分钟，因此，采用上述滴灌的方法，控制滴灌时间就可以保证保水剂有足够的吸水时间；如《应用海洋学学报》第35卷第2期刊登的“海岛植被修复中的耐旱植物筛选及抗旱技术研究”，几种典型海岛植物通过采用保水剂这一保水措施进行实验，每隔30d浇1l水，均能保持成活；所以，采用保水剂和滴灌配合使用，较少的水量就可以维持当年新种植被更长的耐旱时间，大大减少淡水资源的浪费和运输、浇灌的费用。
综上，本发明通过采用上述滴灌装置4以及上述滴灌保水方法对干旱地区种植的乔木进行灌溉，能有效通过滴灌装置4包含的储水部件，为水源遥远、不宜布设滴灌系统的干旱地区提供了小范围节水灌溉的可能，且滴灌装置4的整体结构简单，制作简便，成本较低，操作便捷；能有效通过地下滴灌的保水方法，将灌溉水直接施于植物根系部位，避免了地表水分蒸发快的问题，提高了水分利用效率，与此同时，该方法采用保水剂配合使用，可以进一步提高植物根系以及土壤的水分储存能力，提升水分的利用率，延长了乔木的耐旱时间，保证了植物的成活率，大大减少淡水资源的浪费，进一步降低了成本。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
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应理解为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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，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进行接合和组合。
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。
1.一种干旱地区乔木种植的挂瓶滴灌装置（4），其特征在于：包括一储水瓶（1）、一导流管（2）；所述储水瓶（1）包括一顶盖（11）、一瓶体（12）、一底旋盖（13）；所述顶盖（11）和底旋盖（13）分别位于瓶体（12）的上下两端，所述顶盖（11）、瓶体（12）、底旋盖（13）之间活动连接；所述储水瓶（1）的底旋盖（13）内放置有过滤部件（14）；所述过滤部件（14）包括一颗粒过滤层（15）、一柔性过滤层（16）；所述柔性过滤层（16）放置于底旋盖（13）内底端；所述颗粒过滤层（15）放置于柔性过滤层（16）上；所述导流管（2）的一端与储水瓶（1）的底部活动连接；所述导流管（2）至少设有两出水端孔（25）。
2.如权利要求1所述的滴灌装置（4），其特征在于：顶盖（11）至少设有一通气孔（11’）；所述底旋盖（13）设有一导流管孔（13’），所述导流管孔（13’）的孔径与导流管（2）的外直径相匹配。
3.如权利要求２所述的滴灌装置（4），其特征在于：所述颗粒过滤层（15）采用颗粒状的粗砂或小砾石，所述颗粒过滤层（15）的颗粒粒径均大于导流管孔（13’）的内径，所述颗粒过滤层（15）的铺设厚度为5～10cm；所述柔性过滤层（16）为棉花或纤维滤料。
4.如权利要求1至３中任一一项所述的滴灌装置（4），其特征在于：所述导流管（2）包括一第一导管（23）、一第二导管（24）；所述第一导管（23）与第二导管（24）相连，所述第一导管（23）的一端插入储水瓶（1）中底旋盖（13）的导流管孔（13’）内；所述出水端孔（25）设于第二导管（24）上：所述第一导管（23）还包括一气囊导水球（21）、一流量调节器（22）；所述流量调节器（22）套接于第一导管（23）上；所述气囊导水球（21）与第一导管（23）连接并位于流量调节器（22）上方。
5.如权利要求４所述的滴灌装置（4），其特征在于：所述第二导管（24）采用长为20～30cm，直径为0.5～1cm的塑料软管。
6.如权利要求1至５中任一一项所述的滴灌装置（4），其特征在于：还至少包括一滴头（3），所述滴头（3）与导流管（2）的另一端连接；所述滴头（3）包括一进水孔（31）、一滴灌主体（32）、至少一出水孔（33）；所述滴灌主体（32）内设有空腔；所述进水孔（31）和出水孔（33）均设于滴灌主体（32）的表面，所述进水孔（31）和出水孔（33）均与空腔相连通；所述进水孔（31）的孔径与导流管（2）另一端的外直径相匹配；所述滴灌主体（32）为球状结构或柱状结构，所述滴灌主体（32）的直径为2～4cm；所述出水孔（33）的直径为0.1～0.2cm，所述出水孔（33）以进水孔（31）为中心，沿滴灌主体（32）表面呈辐射状均匀分布。
7.一种干旱地区乔木种植的挂瓶滴灌保水方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，乔木种植：开挖乔木种植穴，取适量保水剂，将保水剂进行充分吸水，与种植穴中挖出的土壤充分混合后，将部分混合物置于坑穴下层，再放入乔木树苗，将剩余的保水剂和种植土混合物回填在坑穴中树苗根系周围，踩实；
步骤二，制作并安装如权利要求1至12中任一一项所述的滴灌装置（4）：用细绳扎紧储水瓶（1），使得储水瓶（1）的顶盖（11）朝上，底旋盖（13）朝下挂于种植的乔木树干上，再将导流管（2）与储水瓶（1）连接；
步骤三，定期浇灌：连续干旱超过2个月时，将储水瓶（1）内部注满灌溉水，开启导流管（2）的流量调节器（22），将储水瓶（1）内的灌溉水滴灌到植物根系，之后每个月使用滴灌装置（4）浇水1～2次，直至出现较大的降雨后停止使用。
8.如权利要求７所述的滴灌保水方法，其特征在于：步骤一中所述种植穴的宽度和深度均为40～50cm；每个坑穴内施放的干燥保水剂重量为30～50g；所述置于种植穴底部的保水剂和土壤混合物为混合物总重的1/3；置于种植穴中树苗根系周围的保水剂和土壤混合物为混合物总重的2/3。
9.如权利要求７所述的滴灌保水方法，其特征在于：步骤二中所述滴灌装置（4）在乔木种植时同步安装或在乔木种植后的冬季干旱时安装；所述储水瓶（1）悬挂高度距离地面1.5～2m；所述滴灌装置（4）在乔木种植时同步安装，需在回填土壤并拍实后，将导流管（2）的第二导管（24）紧靠树干，并水平放置于植物根系上方，再将第一导管（23）一端与第二导管（24）连接，另一端与储水瓶（1）连接，最后覆盖约10cm厚的种植土，拍实，固定树苗；所述滴灌装置（4）在乔木种植后的冬季干旱时安装，需在靠近乔木根部土壤刨开一条小沟，深约5～10cm，将第二导管（24）水平放入沟中，并置于植物根系上方，再将第一导管（23）与第二导管（24）连接，盖回土壤，拍实。
10.如权利要求7或９所述的滴灌保水方法，其特征在于：步骤三中所述导流管（2）的流量调节器（22）开启后，管内灌溉水的流量小于30ml/min，并确保储水瓶（1）中的灌溉水流入土壤的时间超过1小时。
技术总结