土壤灌注用管以及用该管灌注土壤的方法和向土壤中供给气体的方法技术

土壤灌注用管，它是由透水系数为１．０×１０↑［－８］－１．５×１０↑［－５］ｃｍ／ｓ的挠性多孔管构成的。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
土壤灌注用管以及用该管灌注土壤的方法和向土壤中供给气体的方法
本专利技术涉及土壤灌注用管以及用该管灌注土壤的方法和向土壤中供给气体的方法。本专利技术特别涉及农业领域中，将灌溉水、液体肥料、液体农药等液体，或空气、氧、二氧化碳、熏蒸农药等气体直接、均一、广泛围而且有效地注入供给到土壤中的土壤灌注用管以及用该管灌注土壤的方法和向土壤中供给气体的方法。
技术介绍
以往的农业灌溉方法一般是通过垄间灌溉、洒水器、喷水管、滴水管等从地表供给。但是这些方法，不仅在灌水量、施肥量、药剂量的均匀及精确控制上存在困难，而且也存在大量的水从地表直接蒸发而不能充分地灌水、液体肥料沿地表凹部流失、土壤用的农药附着在作物的叶子等上而引起药害等问题。另外，由于水将地表封住，有时也会造成土壤中缺氧。另外，作为向土壤中供给空气的方法，过去采用翻土等破坏地表层的方法。但是在作物栽培中，由于不能全面地翻土，即使土壤中缺氧，也只能在不损坏根的情况下采取翻动根周围的土壤等不充分的办法。另外，在土壤中施用熏蒸性的农药或使二氧化碳扩散到土壤中时，只能采用在田间以一定间隔开孔，向每个孔中少量地注入等效率极低-->的方法。为解决这些问题，有人提出了在橡胶、塑料或陶瓷制的管壁上以一定的间隔设置贯穿孔而形成穿孔管，将该管埋设在土壤中，通过该管将必要量的水、液体肥料、氧等直接供给到土壤中的方法。虽然以往提出了各种灌水用多孔管的制造方法，但对于适于土壤灌注的透水系数及流体的流量以及考虑它们的相关性的使用方法还没有详细的研究。特别是还不知道能将液体和气体两者均一可控地供给到规定的土壤范围内的实用的土壤灌注用管的物性及使用方法。专利技术的公开因此，本专利技术的第一个目的在于提供为了最适宜地调节适合作物生长的土壤环境，即土壤中的水分、肥料、农药、氧等而均一、广泛围且有效地供给流体的土壤灌注用管。另外，本专利技术的第二个目的在于提供为了最适宜地调节适合作物生长的土壤环境，均一、广泛围且有效地向土壤中供给水、肥料、农药等的土壤灌注方法。进而，本专利技术的第三个目的在于提供在不破坏土壤结构的条件下向土壤中有效地供给气体的方法。上述的第一个目的可通过提供挠性的、透水系数为1×10-8～1.5×10-5cm/s的多孔管构成的土壤灌注用管来达到。该土壤灌注用管的内径优选为7～20毫米。另外，该土壤灌注用管的壁厚优选为1.5～3毫米。上述的第二个目的可通过下述土壤灌注方法达到：将挠性的、透水系数为4.5×10-7～1.5×10-5cm/s的多孔管埋设在土壤中，用该管在供水速度在0.5cm3/s·m以下、压头在20m以下的条件下向土壤-->中供给液体。在该土壤灌注方法中，供水速度优选在0.15cm3/s·m以下。上述土壤灌注方法中供水速度在0.5cm3/s以下、压头在20米以下的条件可通过使用流量调节阀来达到。在从该多孔管的一端供给液体时，其纵向的延伸距离优选在100米以内，另外，在从该多孔管的两端供给液体时，其纵向的延伸距离优选在200米以内。上述的第三个目的可通过提供下述向土壤中供给气体的方法来达到：将挠性的、透水系数为1.0×10-8～1.0×10-5cm/s的多孔管埋设在土壤中，用该管向土壤中供给气体。在该供给气体的方法中，优选事先将水由多孔管供给到其周围的土壤中，然后再供给气体。另外，在上述供给气体的方法中，气体的供给流量优选为7cm3/s·m以下。进而，在上述供给气体的方法的任何一种中，优选使用其纵向的延伸距离在50米以内的多孔管。在本专利技术中，多孔管是指不仅在管壁上以一定间隔设置贯穿孔，而且在管壁上形成孔径为数十至数百微米的微细连续通孔，其空隙率约为15％至约40％的管体。另外，透水系数是指可根据下述公式(I)用试验求出的数值。           (I)    K＝QL/AH其中，K为多孔管的透水系数(cm/s)，Q为供水速度，即每米该多孔管每秒从管壁的微细连续通孔中渗出的水量(cm3/s·m)，L为多孔管的壁厚(cm)，A为每米多孔管的表面积(cm2/m)，H为多孔管管内的压头(cm)。另外，在使用通过气体的多孔管时，希望采用气体透过系数(Kg)-->作为多孔管的特性，但由于气体透过系数(Kg)远远大于透水系数(K)，另外，气体透过系数(Kg)与透水系数(K)相比，受测定环境的水分、湿度、温度等因素变动的影响大，所以在本专利技术中，即使在通过气体时也优选采用透水系数(K)。下面说明本专利技术的作用。土壤中水的移动是通过重力及毛细管力来进行的。即，水通过土壤中的间隙，通过重力向深处移动(以下将其称为“重力水”)以及通过土壤粒块的接触界面的毛细管力向上下及水平方向移动(以下将其称为“毛细管水”)。土壤中的灌溉是通过尽量减少流失在土壤深处的重力水，而尽可能使毛细管水均一且广泛围地向土壤中移动来达到的。另一方面，毛细管水在土壤中移动的距离及速度与土壤粒块的接触界面的毛细管状况及该土壤的含水量有关。因此，即使一下子供给大量的水，也不能使通过毛细管力的移动速度加快，过剩供给的水成为重力水而流失或溢出地表而流失。另外，若水的供给速度过小，虽然重力水减少，但是灌溉量不足。因此，当水由多孔管渗出的速度即供水速度和土壤中毛细管水的移动速度大致均衡时，可最经济且有效地灌注土壤。来自多孔管的水的供水速度对应于公式(I)的Q，可用公式(II)表示。              (II)    Q＝K(AH/L)即，如果多孔管的表面积A、壁厚L和压头H一定，则多孔管的供水速度Q随着多孔管的透水系数K而变化。透水系数K为1×10-8～1.5×10-5cm/s的本专利技术的土壤灌注管可达到上述多孔管的供水速度与土壤中毛细管水的移动速度间合适的均衡关系。-->另外，如果多孔管的透水系数K、表面积A和壁厚L一定，则多孔管的供水速度Q随着多孔管的压头而变化。因此，在使用透水系数K为4.5×10-7～1.5×10-5cm/s的多孔管的本专利技术土壤灌注方法中，使供水速度在0.5cm3/s·m以下、管内压头在20米以下时，该多孔管的供水量和土壤中毛细管水的移动速度之间可达到合适的均衡关系。通过该方法，在从多孔管的一端向多孔管内供给液体时至100米、从两端供给液体时至200米的多孔管的全长内可以向土壤中均匀地供给液体。另一方面，土壤中气体的移动可分为通过浮力从地表向大气层中发散、通过土壤粒块的接触界面扩散、吸附或吸收在土壤粒块或水分中而固定。为了向土壤中尽可能均匀且广泛围地扩散气体，需要用覆盖膜等被覆地表，在供给处不是以点而是尽可能连续均匀地供给气体。由于多孔管的整个壁面均具有微细连续通孔，不是象过去那样以点的方式注入气体，而能够以连续的线的方式供给气体。此时，若预先由多孔管向其周围的土壤中供给水，由于微细连续通孔内及土壤粒块中的水成为通气阻力，所以可防止从多孔管的气体供给源附近集中地漏出大量的气体。若使气体供给流量在7cm3/s·m以下，则直到管的末端均可达到均一地供给气体。通过这些方法，在从多孔管的一端向多孔管内供给气体时至50米，从两端供给气体时至100米的多孔管的全长内均可达到气体向土壤中的均一扩散。按照本专利技术可达到以下的效果。-->由于本专利技术的土壤灌注用管由透水系数为1×10-8～1.5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.土壤灌注用管，它是由透水系数为1.0×10-8－1.5×10-5cm/s的挠性多孔管构成的。2.权利要求1所述的土壤灌注用管，其内径为7～20毫米。3.权利要求1所述的土壤灌注用管，其壁厚为1.5～3毫米。4.权利要求2所述的土壤灌注用管，其壁厚为1.5～3毫米。5.土壤灌注方法，该方法包括将透水系数为4.5×10-7～1.5×10-5cm/s的挠性多孔管埋设在土壤中，用该管在压头为20米以下、供水速度为0.5cm3/s·m以下的条件下将液体供给到土壤中的工序。6.权利要求5所述的土壤灌注方法，其中使用流量调节阀调节到压头为20米以下、供水速度为0.5cm3/s·m以下的条件。7.权利要求5所述的土壤灌注方法，其中在向土壤中供给上述液体的工序中，从其一端向纵向的延伸距离在100米以内的多孔管中供给液体。8.权利要求6所述的土壤灌注方法，其中在向土壤中供给上述液体的工序中，从其一端向纵向的延伸距离在100米以内的多孔管中供给液体。9.权利要求5所述的土壤灌注方法，其中在向土壤中供给上述液体的工序中，从其两端向纵向的延伸距离在200米以内的多孔管中供给液体。10.权利要求6所述的土壤灌注方法，其中在向土壤中供给上述液体的工序中从其两端向纵向的延伸距离在200米以内的多孔管中供给液体。11.向土壤中供给气体的方法，该方法包括将透水系数为1.0×10-8～1.0×10-5cm/s的挠性多孔管埋设在土壤中，用该管向土壤中供给气体的工序。12.权利要求11所述的向土壤中供给气体的方法，该方法包括在向土壤中供给上述气体的工序之前从多孔管向其周围的土壤供水的工...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷口正幸，川口晴生，
申请(专利权)人：日本酸素株式会社，
类型：发明
国别省市：