[发明专利]一种反重力定向导水的仿生节水灌溉装置及方法

说明书

本发明公开了一种反重力定向导水的仿生节水灌溉装置及方法，属于农业节水技术领域。该装置包括防水布、纤维集束体、单向导水布、储水布以及输水管，所述单向导水布包括聚乳酸水刺非织造布和静电纺纳米纤维层，单向导水布的上方设置有储水布，所述储水布的上方设置有植物根部活动区，所述纤维集束体位于所述单向导水布与防水布之间，纤维集束体包括纤维集束体主干部分和纤维集束体分支部分。本发明节水效果好，提高农业灌溉水的利用率，实现水分反重力单向输送，解决了目前灌溉系统容易向深层渗漏的问题；并且不需要水泵支持，依靠纤维间的芯吸作用输送水分，同时解决了目前灌溉系统管口易堵塞的问题，节能环保。

技术领域

本发明涉及一种反重力定向导水的仿生节水灌溉装置及方法，属于农业节水技术领域。

背景技术

我国是一个水资源短缺且时空分布不均的农业大国，农业灌溉年均用水量约占全社会用水总量的56％，农业灌溉水的利用率不到50％，大量的水在灌溉过程中因蒸发而浪费，因此发展节水农业是我国现代农业发展的必经之路，是缓解我国农业缺水状况的有效途径。

目前市面上的灌溉系统多为喷灌、浇灌、滴灌、微润灌溉等管道输水的灌溉系统，即借助水泵和管道系统或利用自然水源的落差，把水输送到农田中，或在地底植物根部附近埋设输水管道进行灌溉。管道输水灌溉系统虽然能在一定程度上减少灌溉过程中水分的蒸发，提高灌溉水的利用率，但仍存在许多问题，如管道易堵塞、水分易深层渗漏、管道材料难以降解、水分输送必须通过机械泵加压、无法根据作物需要调控水量等缺点。因此有待开发一种高效、环保的农业节水灌溉系统。

发明内容

本发明针对上述技术存在的问题，提供了一种反重力定向导水的仿生节水灌溉装置及方法，其节水效果好，提高农业灌溉水的利用率，实现水分反重力单向输送，解决了目前灌溉系统容易向深层渗漏的问题；并且不需要水泵支持，依靠纤维间的芯吸作用输送水分，同时解决了目前灌溉系统管口易堵塞的问题，节能环保。

本发明提供了一种反重力定向导水的仿生节水灌溉装置，包括防水布、纤维集束体、单向导水布、储水布以及输水管，所述单向导水布包括聚乳酸水刺非织造布和静电纺纳米纤维层，单向导水布的上方设置有储水布，所述储水布的上方设置有植物根部活动区，所述纤维集束体位于所述单向导水布与防水布之间，纤维集束体包括纤维集束体主干部分和纤维集束体分支部分，若干个纤维集束体分支部分周向均匀连接在纤维集束体主干部分的上方，所述纤维集束体主干部分外套设有可降解空心管，所述纤维集束体分支部分上均匀开设有若干个出水孔，所述纤维集束体的数量有若干个，相邻的纤维集束体之间设置有泡沫支撑件。

在本发明的一种实施方式中，所述防水布为聚氨酯涂层帆布。

在本发明的一种实施方式中，所述纤维集束体主干部分为碱处理苎麻。

在本发明的一种实施方式中，所述储水布为浸涂纯丙烯酰胺水凝胶的机织布。

在本发明的一种实施方式中，所述单向导水布以聚乳酸水刺非织造布为基布，一侧经过静电纺得到静电纺纳米纤维层后再经等离子体处理而得，所述静电纺纳米纤维层为PAN纳米纤维层。

在本发明的一种实施方式中，所述纤维集束体内部的纤维形成有毛细管通道，所述纤维集束体主干部分的集束密度小于纤维集束体分支部分的集束密度，使得纤维集束体分支部分的毛细管通道直径小于纤维集束体主干部分毛细管通道直径。

在本发明的一种实施方式中，所述可降解空心管由不透水材料制造。

在本发明的一种实施方式中，所述纤维集束体分支部分也用不透水的可降解空心管包覆。

在本发明的一种实施方式中，所述输水管一端连通外界，另一端通入所述单向导水布与防水布之间。

本发明还提供了一种反重力定向导水的仿生节水灌溉方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：将帆布经过PU涂层处理得到防水布；