一种棉花花铃期抑蒸降耗调控系统与方法

本发明涉及农田灌溉调控领域，具体涉及一种棉花花铃期抑蒸降耗调控系统与方法。

背景技术：

1、棉花花铃期是指从棉花开花到吐絮的一段时间，一般从7月上旬到8月底、9月初，历时45～60天。这个时期是棉花生长发育最旺盛、吸收水分最多的时期，也是决定棉花产量的关键时期。花铃期可分为初花期和盛花结铃期两个阶段，其中初花期约经历15天左右，是棉花一生中营养生长最快的时期，而盛花结铃期则是生殖生长明显加快，大量开花结铃的时期。

2、在花铃期，棉花的生长发育受到多种因素的影响，包括光照、水分、温度、肥料等。光照不足、水分过多或过少、高温或低温等不利条件都会导致蕾铃脱落，影响棉花的产量和品质。在我国新疆、甘肃河西走廊棉区，光热资源丰富，一年一熟，种植区多为盐碱地。该区域水资源匮乏，是典型的绿洲农业区。加之花铃期需水较多，光照强，温度高，很容易出现水分蒸发现象的发生，花铃期也是棉花对水分需求最高的时期，土壤水分低于65%时易出现干旱，影响肥效的发挥，导致棉株早衰、蕾铃脱落。

3、因此，本发明提供一种结构简单，操作方便，水分管理效率高，具有较强的抑蒸保墒效果，集合膜下滴灌，采用一管多用的方式，提高节水灌溉效率，具备干湿调控，有效防止水分过多或过少情况发生，促进棉花高产的棉花花铃期抑蒸降耗调控系统与方法，具有广泛的市场前景。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种结构简单，操作方便，水分管理效率高，具有较强的抑蒸保墒效果，集合膜下滴灌，采用一管多用的方式，提高节水灌溉效率，具备干湿调控，有效防止水分过多或过少情况发生，促进棉花高产的棉花花铃期抑蒸降耗调控系统与方法，用于克服现有技术中的缺陷。

2、本发明的技术方案是这样实现的：一种棉花花铃期抑蒸降耗调控系统，包括集水池，通过抽水泵与集水池相连通的纯水净化器，通过稳压泵与纯水净化器相连通的主灌溉管道，所述的主灌溉管道通过第一电磁阀与预埋在地膜下方的凸起棉花种植层内的滴灌管相连通，凸起棉花种植层的两侧均设置有凹陷水调控沟，凹陷水调控沟内铺设有抑蒸填埋层，在抑蒸填埋层下方的凹陷水调控沟底部均等设置有若干排水收集头，排水收集头的底部通过排水立管与排水横管相连通，排水横管通过第二电磁阀与双用积水管相连通，双用积水管的一端与集水池相连通，在双用积水管上设置有双用排输调控装置。

3、进一步的，所述的双用排输调控装置包括安装在双用积水管与集水池连接位置的第三电磁阀，第三电磁阀临近位置的双用积水管通过安装有第四电磁阀的管道与主灌溉管道相连通，第四电磁阀与稳压泵之间的主灌溉管道上通过加药电磁阀与均衡加药器相连通，两个排水横管之间的双用积水管通过第五电磁阀与地埋输水横管相连通，地埋输水横管的上部均等连通有若干地埋输水立管，地埋输水立管的顶部与设置在凸起棉花种植层下方的地埋输水接头相连通，地埋输水接头上部的凸起棉花种植层内插接有土壤湿度感应探针，地埋输水横管一侧设置有通过抑蒸剂电磁阀与双用积水管相连通的抑蒸剂输送横管，抑蒸剂输送横管的顶部均等设置有若干抑蒸剂输送立管，抑蒸剂输送立管的上部位于凸起棉花种植层顶部外侧，在抑蒸剂输送立管的顶部设置有下喷式雾化喷头，下喷式雾化喷头的底部为设置有雾化喷孔的半球面结构，抑蒸剂输送立管的侧面安装有冠层温湿度感应器。

4、进一步的，所述的集水池内均等设置有若干溢流过滤板，双用积水管与集水池的一端顶部相连通，抽水泵设置在集水池另一侧底部。

5、进一步的，所述的凸起棉花种植层的顶部为向外凸起的弧面结构，地膜沿长度方向覆盖在凸起棉花种植层上部，地膜的两侧设置在凹陷水调控沟内，并通过抑蒸填埋层进行封土掩埋。

6、进一步的，所述的滴灌管通过分支管道与第一电磁阀相连通，每个凸起棉花种植层内均设置有两根滴灌管，两根滴灌管沿凸起棉花种植层长度方向对称分布，在滴灌管外侧包裹有防堵渗水防护层，每根滴灌管上开设的渗水孔均朝向凸起棉花种植层底部中心位置。

7、进一步的，所述的凹陷水调控沟为底部向下凹陷的长槽状结构，抑蒸填埋层采用沙土或秸秆制成，在排水收集头外侧设置有掩埋至抑蒸填埋层底部的防土壤流失防护层。

8、进一步的，所述的排水收集头为半球状结构，在排水收集头上开设有与排水立管相连通的吸水孔。

9、进一步的，所述的双用积水管与主灌溉管道的设置位置相互临近，主灌溉管道位于双用积水管的上部。

10、进一步的，所述的地埋输水接头为半球状结构，在地埋输水接头上开设有与地埋输水立管相连通的出水孔，地埋输水接头外侧包裹有渗透防堵稳流保护层。

11、一种如上所述的棉花花铃期抑蒸降耗调控系统的抑蒸降耗调控方法，其方法为：

12、当出现强降水时，土壤湿度感应探针感应到湿度范围值大于预设范围后，第二电磁阀、第五电磁阀以及第三电磁阀同时开启，第四电磁阀关闭，外部富余积水通过排水收集头进入排水立管，然后由排水立管进入排水横管，再由排水横管进入双用积水管，最终将凹陷水调控沟内的富余积水回收至集水池中，凸起棉花种植层下方的富余积水渗透进入至地埋输水接头，然后由地埋输水接头进入至地埋输水立管，再由地埋输水立管进入至地埋输水横管，再由地埋输水横管进入双用积水管，最终凸起棉花种植层下方的富余积水回收至集水池中；

13、当外部温度较高且土壤湿度感应探针感应到湿度范围值小于预设范围时，第二电磁阀、第五电磁阀、第四电磁阀以及第三电磁阀同时关闭，通过抽水泵将集水池中经过初级过滤后的水引入纯水净化器，然后经纯水净化器过滤后通过稳压泵输送至主灌溉管道，开启第一电磁阀，由主灌溉管道将灌溉纯水输送至滴灌管中，对凸起棉花种植层下部的种植区表层实施滴灌作业，利用地膜抑制蒸发作业，同时利用抑蒸填埋层对凹陷水调控沟下部土壤实施抑制蒸发作业，通过地膜以及抑蒸填埋层实施高温天气下的抑蒸作业；或者，关闭第二电磁阀、第三电磁阀以及第一电磁阀，开启第四电磁阀和第五电磁阀，主灌溉管道内的纯水通过第四电磁阀进入双用积水管，再由双用积水管经第五电磁阀进入地埋输水横管，再由地埋输水横管进入至地埋输水立管，最终由地埋输水接头输出，对对凸起棉花种植层下部的种植区深层实施地埋灌溉作业；

14、当实施根系抑盐保墒作业时，根据预设比例在均衡加药器内添加抑盐保墒药液，关闭第二电磁阀、第三电磁阀以及第一电磁阀，开启第四电磁阀和第五电磁阀，主灌溉管道内的纯水通过第四电磁阀进入双用积水管，与此同时，开启加药电磁阀，均衡加药器内的抑盐保墒药液均衡输出，混合液最终进入地埋输水横管，再由地埋输水横管进入至地埋输水立管，最终由地埋输水接头输出，对凸起棉花种植层下部的种植区深层实施地埋式根系抑盐保墒作业。

15、当实施冠层抑蒸节水作业时，根据预设比例在均衡加药器内添加叶面喷施抑蒸剂，关闭第二电磁阀、第三电磁阀、第五电磁阀以及第一电磁阀，开启第四电磁阀和抑蒸剂电磁阀，主灌溉管道内的纯水通过第四电磁阀进入双用积水管，与此同时，开启加药电磁阀，均衡加药器内的叶面喷施抑蒸剂均衡输出，混合液最终进入抑蒸剂输送横管，再抑蒸剂输送横管进入至抑蒸剂输送立管，最终由下喷式雾化喷头输出并喷洒至冠层叶面，实施地上冠层抑蒸节水作业。

16、本发明具有如下的积极效果：

17、1、本发明采用滴灌管、地膜、凹陷水调控沟、排水收集头、双用积水管等部件实施灌溉给水和排水控制，起到节水灌溉效果，整体灌溉作业能够根据土壤湿度进行调控，在水量较大时，土壤含水较高时，及时进行排水作业，在土壤湿度较低时，实施滴灌或者地埋灌溉作业。在休作期棉田干播湿出节水灌溉模式下，能够实施根区靶向抑盐耐逆的根系生境抑盐保墒作业。根据冠层温湿度信息能够喷施抑蒸剂，实施冠层抑蒸节水作业，保证土壤水分不会在高温天气下蒸发过快，有效提高水资源利用率，降水较多的富余水也能从田间高效排出，避免水分过多或过少导致蕾铃脱落，有利于棉花的产量和品质提高。

18、2、本发明的双用积水管在排水作业时其作用为排水管道，通过排水收集头和地埋输水接头收集到的富余水分别通过排水立管和地埋输水立管回收至排水横管和地埋输水横管中，最后通过开启状态下的第二电磁阀和第五电磁阀进入双用积水管回收至集水池中，在灌溉作业时，双用积水管又称为临时灌溉输水管道，将第二电磁阀、第三电磁阀以及第一电磁阀关闭，第四电磁阀和第五电磁阀开启，形成地埋灌溉通路，将主灌溉管道的水引入至双用积水管，然后再通过地埋输水接头压力输出，在棉花根部实施地埋灌溉作业，也可利用滴灌管在上部实施滴灌作业，并且可以用于药液添加管道使用，一管多用，实现了高效的灌溉调控，提高节水效率，有效的节省了水资源，同时也可以高效的抑蒸。

19、3、本发明利用土壤湿度感应探针和冠层温湿度感应器结合外部天气情况，对高温天气时的蒸发起到高效的控制和防治，结合合理灌溉，高效节水灌溉与抑蒸同时运行，并且在灌溉作业运行时，也可以进行水肥药一体化作业，利用滴灌管和地埋输水接头的安装深度不同，通过均衡加药器配合不同的水肥药一体化灌溉需求，能够对棉花花铃期不同水肥药需求实施精准的调控和作用，提高棉花的产量和品质。

20、4、本发明的集水池在降水较大时起到回收富余水的作用，经过滤后能够为需水灌溉作业时提供水源，同时也可以通过外部补给水源的方式将洁净水源与稳压泵连接实施灌溉作业，集水池自身具备多级净化功能，排水作业时混合的土壤杂质经过滤沉淀后可还田处理。