一種稻田土壤中的水分控制設施及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及稻田灌溉節水術領域，具體涉及一種稻田土壤中的水分控制設施及其控制方法。
【背景技術】
[0002]水稻是需水農作物，缺水的水稻生長將會受到影響，但稻田水量也并不是越多越好，一方面浪費水資源，另一方面影響水稻的生長，在不同的生育期保持合理的水層對發揮水稻產量的潛力非常重要。在以往的農事操作中出現的很多灌溉方法，如間歇灌溉、好氣灌溉等都是根據水稻生育期所需的水量來進行灌溉。這些灌溉方法一方面提高了農田灌溉水的利用效率，另一方面對應對高溫少雨的氣候環境起到了稻田節水、科學灌水的作用;但這些灌溉方式都是地面灌溉，一方面由于降雨時空分布不均，這些灌溉方式的實行受天氣影響大，另一方面由于稻田內很難做到完全平整，田間灌水很難均勻一致，對灌溉方法的應用也起到一定的阻礙作用。
[0003]在中國國內農業的用水量占全國總用水量的70%，達到4000億m3以上，且目前中國的農田水分利用率和水分利用效率都比較低，其中農田灌溉水的利用率平均僅為40 %?45 %，農田灌溉水的利用效率僅有1.0kg/m3左右，遠遠低于發達國家70 %?80 %和2.0kg/m3以上的水平。而水稻是中國主要的糧食作物，種植分布廣泛，常年播種面積約2867km2，稻谷年產量約I.8億t，分別占中國糧食作物播種面積的29%和糧食總產的40%，而水稻生產過程中水消耗量巨大，占農業用水的70%，即使在水資源相對豐富的中國南方水稻主產區，水資源對水稻生產的限制作用也很明顯。目前全世界的灌溉面積大部分為地面灌溉，為了使傳統的地面灌溉同樣提高灌溉水的利用率，節約灌溉用水，國際上最近主要是將連續灌改為間歇灌，加速水在灌水溝中的流速，減少水流在灌水溝中的滲漏損失。國外在地面灌方面的另一個節水先進技術就是激光平整土地，使整個地塊的高差控制在2?3cm之內。過激光平整、脈沖灌水、尾水回收利用等技術提高田間入滲均勻度實現節水。日本水稻節水灌溉技術強調前期以露為主、中后期淺水灌溉結合的原正灌溉法和地膜覆蓋旱作等。印度在水稻節水方面多采用水稻間歇灌溉技術。但中國山地復雜多樣，地面平整技術能難大面積應用。間歇灌溉在很大成面上起到了節水作用，但與國外的節水灌溉相比，灌溉水利用率還是低下。所以，采用池(田)底埋管，池子(田)頭上蓄水連通等池底灌溉方法，讓灌溉水從池底滲透到地面土壤，被土壤有效吸收，大幅減少灌溉水的流失和蒸騰，不僅能精確控制稻田所需水層，還能提高灌溉水利用效率，達到節水增產效果。
[0004]目前在中國各地根據不同的自然條件，在試驗研究的基礎上，提出了以下幾種水稻灌溉新技術及方法，并在較大面積上推廣獲得成功。(I)淺濕干灌溉。分蘗前期、拔節孕穗期、抽穗開花期淺濕交替，每次灌水30?50mm，至田面無水層時再灌水;分蘗后期曬田；乳熟期淺、濕、干、曬交替，灌水后水層深為10?20mm，至土壤含水率降到田間持水率的80%左右再灌水;黃期停水，自然落干。(2)間歇灌溉。返青期保持20?60mm水層，分蘗后期曬田，黃熟落干，其余時間采取淺水層、露田(無水層)相間的灌溉方式。(3)半旱式灌溉(控制灌溉)。在返青后或在分蘗前期以后，水分管理采用無水層灌溉，以根層土壤含水量作為控制指標，確定灌水時間和灌水定額。(4)好氣灌溉。根據水稻分蘗期和穗分化到開花期這二個水稻根系的形成的主要時期，實施“三水三濕一干”水分管理模式。即是“寸水插秧，寸水施肥除草治蟲，寸水孕穗開花，濕潤水分蘗，濕潤水幼穗分化，濕潤水灌漿結實，夠苗排水干田控蘗”水分管理方法。(5)“三旱”節水栽培。采用旱育秧、旱整地和大田旱管理，秧后三天灌一次水，連灌兩次，到返青后保持土壤濕潤，此期間若間隔7?10天不降雨即灌水，每次畝灌水30m3，抽穗后灌2?3次，大田共6-8次，大旱之年灌10次。(6)水稻旱種。在旱地狀況下直播、苗期旱長、中后期利用雨水和適當灌溉以滿足稻株需水要求的一種種稻方法。(7)水稻覆蓋栽培。以移栽水稻為主，覆蓋的材料有秸桿和地膜二種，種植的方法根據覆蓋的材料的不同而不同，用地膜覆蓋的，在覆蓋后打孔移栽。用秸桿覆蓋的，可在移栽前或移栽后。(8)水稻旱育秧。采用旱作苗床培育秧苗，它具有省水、省工、省種、省秧田、節本、增產、增收等優點。
[0005]合理的灌溉方式，不僅減少了灌水次數和灌溉水量，也減少了棵間蒸發和田間滲漏生態及植株蒸騰耗水量。但由于稻田的平整度及土壤質地及受天氣的影響等問題，需水水層精確控制有一定的難度，導致灌溉水利用率及作物水分生產率與國外相比依然存在一定差距。
[0006]在中國目前水稻生產上的灌溉方式間歇灌溉、濕潤灌溉、好氣灌溉、半干旱栽培等，這些灌溉措施對節約水稻生產用水起了很大的作用，但所有的灌溉方式都是通過溝渠，進入大田，采用地面漫灌，灌溉水分利用率低，且需要有充足的水源和溝渠的配套才能進行。且灌溉水多，蒸發滲漏多，浪費水資源，灌溉水分利用率很低；灌溉水少，土壤水分均勻度不一致，如遇溝渠工程老化，一遇上干旱，無灌溉水源造成水稻缺水，植株變小，結實率降低、千粒重下降、生物量和產量減少，導致水稻減產甚至絕收。因此，需要新灌溉方法解決地面漫灌水分利用率很低的問題。因此，在水稻生長季節需要新的灌溉方法來控制水層，解決土壤含水均勻性的問題已成為本領域技術人員有待解決的技術問題。

【發明內容】

[0007]本發明的目的在于克服現有技術中的缺陷，提供一種針對水稻池栽水分實現科學灌水，達到精確灌溉的效果等問題，采用在稻田池底埋管，在池頭上蓄水連通等池底灌溉方法，讓灌溉水從池底滲透到地面的土壤上，使水分被土壤有效吸收，大幅減少灌溉水的流失和蒸騰，不僅能精確控制稻田所需水層，還能提高灌溉水利用效率，達到節水增產效果的稻田土壤中的水分控制設施及其控制方法。
[0008]為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是:
[0009]一種稻田土壤中的水分控制設施，所述設施包括若干個呈陣列排布的水稻種植主池，在所述主池的一側設置有用于蓄水的副池，在所述主池與副池之間的底部設有管孔，在所述主池的底部及主池與副池之間設有穿過所述管孔的輸水管，所述輸水管位于副池內的一端為開口端，所述輸水管位于主池內的一端為封閉端，所述輸水管在位于主池內一段的兩側壁上分別設有若干個呈錯位交替均布的通孔，在所述輸水管位于主池內一段的外壁上包覆有無紡布層;在所述副池的外壁上設有透明的水位顯示管，所述水位顯示管的兩端與副池內壁的上下通過連管連接，在所水位顯示管上設有刻度。
[0010]其中優選的技術方案是，所述主池呈長條狀，所述副池位于長條狀主池的寬度方向的一端或兩端，所述副池也為長條狀，長條狀副池的長度與主池的寬度相同，所述主池與副池的高度相同。
[0011]優選的技術方案還有，所述主池的長度為6m?10m，所述主池的寬度與副池的長度為Im?1.5m，所述副池的寬度為0.5m?Im，所述主池與副池的高度為Im?1.2m。
[0012]優選的技術方案還有，在所述副池上設有進水管，在所述進水管上設有閥門，所述若干個副池上的進水管通過管網相互連接。
[0013]優選的技術方案還有，在所述包覆有無紡布層的輸水管周圍設有砂石。
[0014]優選的技術方案還有，在所述主池內稻田土壤的密度由上至下依次增加，所述稻田土壤的密度在40cm以下土壤的容重為1.46g/cm3，依次向上每隔1cm土壤的容重分別為I.38g/cm3、I.31g/cm3、I.20g/cm3、I.15g/cm3。
[0015]優選的技術方案還有，所述無紡布層通過扎帶捆扎在輸水管上，所述扎帶的捆扎間隔為0.8m?1.2m之間。
[0016]優選的技術方案還有，所述的輸水管為PVC管，所述通孔之間的間隔為18cm?22cm之間，所述通孔的孔徑為0.0lcmo
[0017]優選的技術方案還有，在所述副池的管孔與輸水管外壁之間設有密封圈。
[0018]為實現上述目的，本發明所采用的技術方案還有:
[0019]一種用上述稻田土壤中的水分控制設施來控制稻田土壤中水分的方法，所述方法包括如下實工步驟:
[0020]第一步，用磚石和/或混凝土建造若干個呈陣列排布的主池和副池，其中主池呈長條狀，副池位于主池的一端或兩端；
[0021]第二步，在主池的底部鋪設輸水管，輸水管的一端為開口，且開口端穿過主池與副池之間隔壁上的管孔，輸水管的另一端為封閉端，所述輸水管在位于主池內段的兩側壁上分別設有若干個呈錯位交替均布的通孔；
[0022]第三步，在所述輸水管位于主池內段上包覆上無紡布層，且用扎帶將無紡布層捆扎輸水管上；
[0023]第四步，在副池的外壁上設置透明的水位管，將所述水位顯示管的兩端與副池內壁的上下通過連管連接，在所水位顯示管上設有刻度；
[0024]第五步，在所述副池上設置進水管，在所述進水管上設有閥門，將所述若干個副池上的進水管通過管網相互連接；
[0025]第六步，在主池內輸水管的周圍填充砂石層，然后再向主池內填充稻田土壤，在所述主池內稻田土壤的密度由上至下依次增加，其中所述稻田土壤的密度在40cm以下土壤的容重為1.46g/cm3，依次向上每隔1cm土壤的容重分別為1.38g/cm3、l.31g/cm3、l.20g/cm3、1.15g/cm3 ；
[0026]第七步，依據水稻的不同生長期分別通過控制進水管及閥門向副池內注水，注入副池內的水再通過輸水管、輸水管上的通孔經無紡布層滲入到稻田的土壤內。
[0027]本發明的優點和有益效果在于:本發明主要是針對水稻池栽水分試驗需保持一致的合理水層，達到精確灌溉的效果，采用池底埋管，池子頭上蓄水連通等池底灌溉方法，讓灌溉水從池底滲透到地面土壤，被土壤有效均勻吸收，大幅減少灌溉水的流失和蒸騰，提高灌溉水利用效率，達到節水增產效果。主池和副池以及底部及外部的管孔。確保水分由副池精確灌入，準確達到并能記錄水稻不同生長期所需的水分，使灌溉水充分被土壤吸收，解決稻田漫灌灌溉水利用率低、精確水位控制問題。由于采用了 PVC連通管，PVC管上的通孔的排列以及無紡布的包被，以實現水分向上均勻入滲。以解決田面高度不一致，地面灌水水分不均勻