专利名称：一种水气耦合高效灌溉系统的制作方法 土壤空气来源于大气，存在于土壤各种孔隙中，无论土壤处于脱湿还是吸湿过程，水总是优先占据较小孔隙，空气则优先占据较大孔隙。土壤通气性好坏主要决定于土壤的总孔隙度，孔隙连接性和通气孔隙度的大小。土壤大孔隙是土壤通气主要通道，土壤大孔隙的数量和比例是决定土壤通气能力的内在因素。灌水或降雨后，作物根际土壤充满水，土壤中气体被迫排出，造成作物根系土壤通气不良，O2不足。如果土壤中CO2含量过高、O2含量严重不足，就会抑制作物根系有氧呼吸，极大地影响作物健康生长。对于(地下)滴灌，作物的根系主要分布在湿润体内，因此如何改善(地下)滴灌湿润体土壤导气率的问题亟待解决。 如何有效改善湿润区内的透气性，是滴灌技术发展中讫待解决的关键问题之一。为了解决该问题，国外研究人员利用地下滴灌系统把掺气水输送到作物根区来灌溉作物，该新型灌溉技术就是最近兴起的水气稱合灌溉技术，又称为地下氧灌(SubsurfaceOxygation)。地下氧灌在国外被称为掺气地下滴灌(Aeration Subsurface DripIrrigation)、氧灌(Oxygation)或者注气灌溉(Airjection Irrigation),其利用地下滴灌系统把掺气水或者掺气水肥混合流体输送到植物根区，能有效改善植物根围的水、肥、气、热环境，维持根系正常的新陈代谢和呼吸功能，促进和协调植物地上和地下部分的生长发育，是一种节水、省肥、高效的新型灌溉技术。地下氧灌解决了普通地下滴灌在灌溉时造成的植物根系暂时缺氧问题，同时又具备地下滴灌所固有的一切优势，为挖掘植物生产潜力提供了新的选择。考虑到地下滴灌应用领域和面积不断扩大，且普通地下滴灌系统连接上文丘里注射器即可改造为地下氧灌系统，因而地下氧灌切实可行。目前国外多采用Mazzei Injector公司生产的Mazzei文丘里射流器来完成空气的掺入，Mazzei文丘里射流器的工作原理与普通文丘里一样,遵循伯努利定律。Mazzei文丘里射流器对空气的掺入以微泡的形式和水来混合，存在着氧利用率低和能耗高等问题，并且目前的水气耦合灌溉技术要求滴管毛管和灌水器埋在土壤当中，增加了灌水器堵塞的风险，同时对于灌水器的维修与检查造成了非常大的不便，如果灌水器暴露在空气当中因为空气是微泡的形式与水混合，必然导致水气的分离，而致使空气不能够进入到土壤当中，导致预期目标的失败。
本发明的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种水气耦合高效灌溉系统，主要解决现有的灌溉技术在灌溉时造成的植物根系暂时缺氧及采用Mazzei文丘里射流器来完成空气的掺入时存在的氧利用率低的问题，特别是现有的水气耦合灌溉技术必须要求滴管毛管埋在土壤当中，增加了灌水器堵塞的风险，同时对于灌水器的维修与检查造成了非常大的不便。为了达到上述目的，本发明是这样实现的一种水气耦合高效灌溉系统，它包括输水干管，其特殊之处在于所述输水干管一端与水源相通连接，并与带有疏水性中空纤维膜组件的无泡曝气水气混合罐相通连接，输水干管的另一端与灌溉装置连接，疏水性中空纤维膜组件通过第一导气管与带有储气罐的空气压缩机相连通，第一导气管上设空气过滤器、气体流量控制阀和压力测量表，疏水性中空纤维膜组件的另一端设第二导气管，在第二导气管尾端设有控制阀，用于水蒸气及气体的排放；在无泡曝气水气混合罐前后分别设第一压力测量表和第二压力测量表，在水源与第一压力测量表之间设水泵和水压流量调节阀。进一步的，所述的带 有疏水性中空纤维膜组件的无泡曝气水气混合罐是由无泡曝气水气混合罐体和内部的带有疏水性中空纤维膜组件组成，所述带有疏水性中空纤维膜组件在无泡曝气水气混合罐体内悬置，由第一导气管、第二导气管固定不摆动。进一步的，所述灌溉装置可为滴灌管道系统、输水沟渠或喷灌供水管道系统。进一步的，所述灌溉装置为滴管管道系统时，组成滴管管道系统的各滴灌毛管放在地表或埋于地下，分别构成水气耦合高效地表滴灌系统和水气耦合高效地下滴灌系统。进一步的，所述的灌溉装置为输水沟渠时，输水干管直接放在输水沟渠内，构成水气耦合高效地面灌溉系统。进一步的，所述的灌溉装置为喷灌供水管道系统时，输水干管与喷灌供水管道系统连接，构成水气耦合高效喷灌系统。本发明的一种无泡曝气水气高效耦合系统与已有技术相比具有突出的实质性特点和显著进步1、空气的掺入通过疏水性中空纤维膜组件完成，将加压空气或纯氧连续通入中空纤维膜管腔中，保持氧气压力低于膜的泡点，在膜两侧氧分压差的推动下，管腔内的氧透过膜壁上的微孔扩散进入管外的水体中，氧气在膜内被高度分散，氧的利用率理论上可达100% ;2、通过无泡曝气的形式同时结合水压流量调节阀的控制来调节空气掺入量，可根据作物根系在不同生长季节对氧气的需求情况来确定，以满足作物的氧气需求；3、该系统结构简单，成本低，能量损耗小，把掺气水或者掺气水肥混合液体输送到植物根区，能有效改善植物根围的水、肥、气、热环境，是一种节水、省肥、高效的新型灌溉技术；4、该系统无需将滴管毛管和灌水器埋在土壤内部，便于灌水器的维护和检查；5、该系统可以实现滴灌、喷灌和地面灌等多种形式的灌水方式。 图I是本发明的结构连接示意图。
实施例3，同实施例1，不同之处输水干管12的另一端与喷灌供水管道系统连接，水泵正常工作时，在正常的供水条件下本系统可以实现水气耦合高效喷灌。


本发明公开了一种水气耦合高效灌溉系统，它包括输水干管(12)，输水干管(12)一端与水源(1)相通连接，并与带有疏水性中空纤维膜组件(4)的无泡曝气水气混合罐(3)相通连接，输水干管(12)的另一端与灌溉装置相通连接，其特点是疏水性中空纤维膜组件(4)一端与空气压缩机(6)相连通，另一端设第二导气管(16)，在输水干管(12)上设水泵(2)、水压流量调节阀(14)、第一压力测量表(13)和第二压力测量表(15)；其空气的掺入通过中空纤维膜组件完成，氧的利用率理论上可达100%，解决了灌溉时造成的植物根系暂时缺氧及采用文丘里射流器来完成空气的掺入时存在的氧利用率低和能耗高等问题，且无需将滴管毛管和灌水器埋在土壤内部，便于灌水器的维护和检查，并可实现水气耦合高效滴灌、喷灌和地面灌。