專利名稱：節水灌溉與施肥的方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明系為一種節水灌溉與施肥的方法及其裝置，特別是指一種適合用于 沙漠綠化等水源不足的場合節水灌溉施肥的方法及其裝置。
背景技術：
由于地球沙漠化影響，以及都市開發、人口增加等因素影響，使傳統可供 耕作的農地面積減少，因此促使農業專家積極開發可在沙漠或是貧瘠的山坡地 等缺乏水源的惡劣地形栽種植物的技術。而在該類型惡劣地形栽種植物，如何 在有限的水資源下有效的灌溉及施肥，成為綠化成功的二個關鍵因素。
此外由于水資源短缺，以及過去農業上化學無機肥料及農藥過度使用的因 素，造成土壤無機化、酸化的情形，均造成傳統的農業耕作技術發展的瓶頸， 因此如何改善傳統的農業耕作的灌溉與施肥方式，達到減少水資源的浪費，與 土壤污染惡化的情形，便成為相當重要的課題。
最傳統且最普遍的灌溉方法是地表灌溉法，其將水經由圳道或輸水管等直 接引注到農田里，使水份漫延到農田各處的「漫灌」，這種灌溉法，由于水份經 蒸發、滲漏和流失，損耗均極嚴重，所以是效率最低、最浪費水源的一種灌溉 法。
為改善傳統的浸漫方式的灌溉方法的缺點，發展出噴水灌溉的灌溉方法， 其在田野間架設水管及噴嘴，將水噴灑于土壤表面。該噴水灌溉法雖然可略微
提升灌溉效率，但實際上經由蒸發而損失的水份高達20%以上，且風向及風速 的變化經常擾亂噴灑作業，再加上起伏不平的坡地影響，使灌溉無法平均。此 外，管件、噴頭和抽水機等必需設備的購置、維護與更新費用也相當高，所以 仍然不是理想的灌溉法。
上述二種傳統的地面灌溉法均存在有浪費水源，灌溉效率不佳的缺點，此外其更嚴重的缺點是土壤長時間受灌溉水及雨水沖刷，表層會形成「表土膠結」 現象，而使得土壤表面孔隙變小，而使得水分滲入地底的速度減緩，因此使得 灌溉水無法被土地有效吸收。
此外傳統的地表灌溉方法使得表土濕潤，因此使得土地表面容易蔓生雜草， 其不但消耗水源，而且更會耗費相當多的成本在除草工作上，且如果噴灑除草 劑更會對環境及人體健康有極大影響。
后來以色列農業專家為了在沙漠地區栽植樹木及農作物，發展出較為節水 的滴水灌溉法，滴水灌溉法是在田野間布設管線系統，該管線系統依照植物生 長的位置設置一定間距的滴孔，且能依照植物生長所需的水量，滴送到植物根 系生長范圍的土層內，使經常保持最好的濕潤狀態。該種滴水灌溉法因為滴水 的速度很慢，且水量可加以控制，所以幾乎沒有蒸發、滲漏和流失的損耗，所 以用水效率極高，且能夠將液體肥料與水混合，施行灌溉與施肥的目的。
然而公知的滴水灌溉法其使用設備包括抽水機、主管、副管、控制設備、 液管和滴嘴等，初期投資成本也相當昂貴，而且管線的設計必須相當注意各區 域位置的水壓均衡，否則將造成局部地區過潮，局部干旱情形，尤其在山坡地 地區此情形將會更加嚴重。
此外目前灌溉技術中，尚有地底灌溉法，地底灌溉法是在約地底10厘米或 有效土層的深度埋設供水管線，使灌溉水直接注入到土壤里層，而被植物根群 所吸收。地底灌溉法也同樣能夠達成極佳的灌溉效率，但是由于供水管線必須 埋設在地底，并需要有水壓機等加壓設備，因此其投資成本最為高昂， 一般農 民根本無法投資。且其操作時，如果不慎產生管線負壓的情形，泥沙便會被吸 入地下管線的出水口，而使得管線相當容易被泥沙所堵塞，因此相當容易失效， 且維護不易。
再者，就傳統的施肥方法來看，以往農業耕作為提高產量，因此大量使用 可快速大量生產的氮肥、磷肥及鉀肥等化學無機肥料，但長期使用無機肥料的 結果會使得土壤中的有機物質減少，而造成微生物或蚯蚓等大型生物減少或滅
5絕，導致土壤變成密實與板結的現象，因此使得土壤灌溉水向下流動速度減緩 的情形更加嚴重。
同時傳統的施肥方法是將肥料施灑于土壤表面，或是將肥料埋在土壤表層， 但肥料的施灑均都僅限于土壤的表層，因此也同樣有肥料養分無法有效深入到 土壤底層的現象產生。由于植物根部生長有「向水性」及「向肥性」的特性， 因此以傳統的從土壤表面施肥或灌溉的方式，多數的水分及肥料通常集中在約 為深入土壤20厘米以內的深度范圍內，因此無法弓I導植物根群向土壤較為深層 的區域生長。如此一來使得植物的根系浮淺，而使得植物的根群只能吸收到較 為浮淺的土壤表層的水分與養分。對于沙漠或干旱地區的綠化植物栽培而言， 一般土壤表面因為長期干旱及氣候因素通常較為干燥，而水分通常保持在較為 深層的土壤中，因此如果植物的根群只能生長在較為浮淺的土壤表層，便無法 吸收到深層土壤中所保持的水分。
由以上說明可知，公知的灌溉及施肥方法存在有相當多需改進的缺點，本 發明人有鑒于此，乃苦思細索，積極研究，加以多年從事相關產品研發經驗， 并經不斷試驗及改良，終于發展出本發明。
發明內容
本發明的目的是，提供一種適合用于沙漠或其它缺水區域栽種植物的節水 灌溉與施肥方法及其裝置。
本發明的上述目的可采用下列技術方案來實現， 一種節水灌溉與施肥的方 法，該方法包括A、將肥料制造成柱狀的肥料棒；B、將前述肥料棒以垂直于 地面的方向埋入于欲灌溉的植物周圍土壤中；使肥料棒埋設于接近欲灌溉的植
物根部；C、利用一供水裝置，將水分穩定而持續地導引到前述肥料棒，使水分 經由肥料棒的毛細作用滲透進入土壤之中；由以上方法的組合，可使供水裝置 所供應的水分經由該肥料棒為介面滲入到土壤之中，而使得水分及肥料棒的養 分被植物的根部所吸收，因此使得水分可不需經過土壤表層而直接滲入到土壤
6里層，而使得水分及養分被植物根部有效吸收。
該方法主要于植物根部周圍土壤鉆設多個垂直孔，然后于每個垂直孔中插 置以肥料制成的肥料棒，然后使用一供水裝置以穩定而少量的方式將灌溉水滴 注于肥料棒之上，使灌溉水經由肥料棒引導迸入到土壤底層，而被植物根部所 吸收；并且可于供水裝置的灌溉水中，添加作為追肥的水溶性肥料，使水溶性 肥料隨著灌溉水進入到土壤中。
在本發明的優選實施方式中，該肥料棒中央設置一貫穿的孔，前述供水裝 置所供應的灌溉水由該肥料棒中央貫穿孔的頂端滴入。
在本發明的優選實施方式中，該肥料棒插入土壤后，其頂端與土壤的表面 切齊，或略高于土壤的表面，以避免肥料棒頂端被土壤覆蓋。
在本發明的優選實施方式中，所使用的供水裝置具有至少一容器，用以 承裝欲用以灌溉植物的水分；及至少一導引管，連接于該容器與該肥料棒之間， 用以將水分由該容器輸送至該肥料棒。
在本發明的優選實施方式中，該容器與該導引管之間設置有一水量調節裝 置，用以控制該導引管的水流流量。
在本發明的優選實施方式中，于該供水裝置所供應的水中添加水溶性肥料， 以使前述水溶性肥料隨水分滲透進入土壤之中，以提供栽種植物所需的追肥養 分。
本發明還提出了一種節水灌溉與施肥裝置，該裝置包括至少一肥料棒， 其以有機肥料或無機肥料混合制成，其概呈中空管狀體，且可插入欲灌溉的植 物周邊土壤中； 一供水裝置，具有至少一容器，其內部可承裝用以灌溉植物的 水，及至少一將容器內的水引導滴注于前述肥料棒的導引管；通過將前述肥料 棒埋設于欲灌溉的植物周邊的土壤內，并且通過該供水裝置將水份導引進入該 肥料棒的中央圓孔中，而使水分及肥料管的養分滲透進入肥料管周邊的土壤中， 而使得受灌溉的植物根部可有效吸收灌溉的水分及養分。
在本發明的優選實施方式中，該肥料棒中央設置一貫穿的孔，前述供水裝置所供應的灌溉水由該肥料棒中央貫穿孔的頂端滴入。
在本發明的優選實施方式中，該供水裝置的容器底部設置有一接頭裝置， 用以與該導引管連接，且于該導引管末端設置一滴嘴，以使該容器內部的水能 夠以穩定緩慢速度滴出。
在本發明的優選實施方式中，該容器底部的接頭與導引管連接處進一步設 置一調節閥，以調整水流滴注速度。
本發明是將肥料制成一具有透水與保水性的圓柱形肥料棒，將肥料棒垂直 插置于欲灌溉的植物周圍，并使用一供水裝置以緩慢穩定而持續的方式將水份 滴注于肥料棒之上，使水分經由肥料棒為介質，而滲透進入土壤層中。
本發明是以肥料棒作為栽種植物的基肥，其可提供植物生長所需的緩性養 分，且其可采用有機肥料制成，以補充土壤有機質，增進土壤中微生物及大型 生物的生長。此外本發明可于供水裝置的灌溉水中添加水溶性肥料，以作為添 加植物追肥的手段，而使得灌溉與施加追肥的程序一起完成。
同時該肥料棒制成具有孔隙透水性的構造，使水分可經由肥料棒的導引而 直接進入土壤里層，避免土壤表面蒸發的浪費，而提高用水效率，而且避免由 土壤表面灌溉及施肥對土壤表層沖刷，而造成土壤土質惡化情形。
并且通過植物根部生長的向水性與向肥性，引導植物根系圍繞生長在肥料 棒的旁邊，使得植物根群能夠有效吸收灌溉水分與肥料棒養分，而提高植物吸 收水分與養分的效率，而達到更佳的灌溉效果。
本發明通過以上技術手段，同時可達到增進灌溉與施肥的效率的目的，且 可改善土壤性質，使其適合植物生長，因此特別適合用于沙漠或其它惡劣地形 栽種植物的目的，同時本發明所使用裝置整體構造簡單，使其投資成本低廉， 而更有助于本發明技術推廣。
圖1為本發明的灌溉方法的技術概念示意圖。
8圖2為本發明第一實施例的構造示意圖。
圖3為本發明第二實施例使用的肥料棒的構造示意圖。
圖4為本發明第三實施例使用的肥料棒的之構造示意圖。
圖5為本發明第四實施例使用的供水裝置的構造示意圖。
附圖標記說明
1……植物
10……支撐架
20……供水裝置
21……容器
22......灌溉水
23……接口 24……導引管 25……滴嘴 26……蓋體 27……調節閥 30……垂直孔 40……肥料棒 41……孔 40A……肥料棒 42A……夾層 43A……肥料層 40B……肥料棒 44B……吸水層
具體實施例方式
如圖1 2所示為本發明的節水灌溉與施肥的方法的主要技術概念示意圖，本發明的主要技術手段，為先將肥料預備作為栽種植物的基肥的肥料制成肥料 棒40，然后于欲灌溉的植物1的周邊依照植物的大小及灌溉密度的需求，鉆設
多個垂直孔30，然后將前述肥料棒40插入于該若干垂直孔30之中。并且于肥 料棒40鄰近位置設置一供水裝置20，用以將灌溉水以連續而緩慢的速度滴注 于該肥料棒40之上，使水分經由肥料棒40的引導作用直接進入到土壤的里層， 以提高灌溉的效率。
如圖2所示，前述肥料棒40是以有機肥料、或無機肥料、或為有機肥料與 無機肥料混合之后，再添加粘著劑及其它材料混合壓制而成。肥料棒40的主要 功能為提供栽種植物所需的基肥，其能夠緩慢釋放有機質及其它養分至土壤中， 而為植物根群所吸收，同時可以補充土壤所需的有機質，而增進土壤中的微生 物、及蚯蚓等大型生物的生長，而有助于土壤活性的改善。
制造完成后的肥料棒40的構造概呈柱狀，且其本身具有孔隙性及透水性， 使其能夠傳導水分，并有儲存水分的功能。肥料棒40的長度依照植物的根群適 合生長的深度加以決定， 一般而言，該肥料棒40的長度以30厘米至100厘米(公 分)不等；而其直徑，則視需要提供的肥料量所決定，其適合的直徑從5-20厘 米不等。
肥料棒40可以為如圖2所示于中央設置一貫穿的孔41，以使得前述供水 裝置20的水可以從該孔41的頂端滴入，但在實際使用時，該肥料棒40亦可不 需設置該孔41，而為中央實心的構造，其同樣也能達成傳導水分及儲水的功效。 如圖2所示，該肥料棒40插入土壤里面后，其頂端面與土壤表層切齊，或者是 略高于土壤表層約1-2厘米，以避免該肥料棒40的頂端面被泥土覆蓋，而使得 供水裝置20所供應的水分可以順利地滴注于該肥料棒40之上。
另外該肥料棒40可以制造成為雙層的復合式構造，如圖3所示實施例中， 肥料棒40A的中心設置有一夾層42A，而且于夾層42A的外側包覆肥料，而形 成一肥料層43A。
該夾層42A可以選用天然的木、竹棒，或者是塑料棒等材質，以增進肥料棒40A整體強度。或者如圖4所示實施例，肥料棒40B中心可填充吸水材料制 成的吸水層44B，以提供更佳的導水與含水功能。
供水裝置20主要的功用為用以將水分以穩定而緩慢速度滴注于肥料棒40 之上，使灌溉的水分經由肥料棒40為介質而被引導至土壤里層。供水裝置20 包括有至少一容器21，容器21通過一支撐架10架設于地面預定高度。容器 21內部可盛裝灌溉水22;灌溉水22可以通過人工添加，或是配合供水管路供 應將水自動地填裝于該容器21之中。于容器21的頂部可以加設一蓋體26，用 以避免雜質掉落到容器21的內部。前述容器21可以采用一般的塑料容器，例
如廢棄的保特瓶空罐制成，因此其成本極為低廉。
容器21底部設置有一接口 23，并由接口 23處連接一導引管24，將水導引 至肥料棒40的頂端，且于該導引管24末端設置一滴嘴25，用以使水分以小流 量滴注于肥料棒40頂端。實際使用時，該滴嘴25可以伸入于肥料棒40的孔 41之中，或者是不伸入孔41，而僅是懸空定位于肥料棒40的頂端亦可。
此外，如圖5所示實施例，為于容器21底部的接口 23與導引管24連接處 設置一調節閥27，用以調整控制該導引管24與滴嘴25的水流流出速度。
該供水裝置20除了可用以提供灌溉所需水分外，亦可以將水溶性肥料添加 到容器21內部所成裝的灌溉水中，而使得水溶性肥料隨著灌溉水進入到土壤 中，而達到施加追肥的目的。
本發明通過以上技術手段，所產生的功效如下
1. 本發明通過肥料棒40將水分直接導引到土壤底層，不僅可以改善傳統 灌溉方法的水分從土壤表面滲透所造成的浪費情形，而有效灌溉效率，同時可 以通過植物根部生長的向水性與向肥性，引導植物根部朝向肥料棒40的方向生 長，而使得植物的須根圍繞肥料棒40，因此使得植物須根和灌溉水及肥料養分 進入到土壤的位置極為接近，而使得水分及養分的吸收達到最佳的效率。
2. 本發明技術可引導植物根系朝向土壤底層生長，而避免植物根系浮淺的 情形，且使得植物根系可以吸收到土壤較為底層的水分，所以使得本發明技術特別適合應用沙漠或山坡地等缺水地形栽種綠化的場合。
3. 通過本發明技術，可以引導植物根系朝向肥料棒40生長，因此使得植物
的須根與肥料棒極為接近，因此使得灌溉水及養分可以被植物有效吸收。
4. 本發明灌溉水直接進入土壤底層，可避免因土壤受雨水沖刷，而使土壤 表層膠結而產生灌溉水不易由表層土進入底層土的現象，且流失有機質的情形
產生。而且肥料棒40可以采用有機肥制成，而能夠補充土壤所需的有機質，因
此而能夠促進土壤中微生物及蚯蚓等大型生物生長，而達到改善土壤性質的目 的。
5. 通過本發明技術，可同時達成灌溉及施肥的程序，因此使得施肥與灌溉 的程序大幅簡化，而節省植物栽種管理成本。
6. 本技術采用的構造不需復雜的管線、水壓機、噴嘴等昂貴設備，因此整 體設備成本低廉，而有助于本發明的推廣應用。
權利要求
1. 一種節水灌溉與施肥的方法，其特征是，該方法包括A、將肥料制造成柱狀的肥料棒；B、將前述肥料棒以垂直于地面的方向埋入于欲灌溉的植物周圍土壤中；使肥料棒埋設于接近欲灌溉的植物根部；C、利用一供水裝置，將水分穩定而持續地導引到前述肥料棒，使水分經由肥料棒的毛細作用滲透進入土壤之中；由以上方法的組合，可使供水裝置所供應的水分經由該肥料棒為介面滲入到土壤之中，而使得水分及肥料棒的養分被植物的根部所吸收，因此使得水分可不需經過土壤表層而直接滲入到土壤里層，而使得水分及養分被植物根部有效吸收。
2. 如權利要求1所述的節水灌溉與施肥的方法，其特征是，該肥料棒中央 設置一貫穿的孔，前述供水裝置所供應的灌溉水由該肥料棒中央貫穿孔的頂端 滴入。
3. 如權利要求1所述的節水灌溉與施肥的方法，其特征是，該肥料棒插入 土壤后，其頂端與土壤的表面切齊，或略高于土壤的表面，以避免肥料棒頂端 被土壤覆蓋。
4. 如權利要求1所述的節水灌溉與施肥的方法，其特征是，所使用的供水 裝置具有至少一容器，用以承裝欲用以灌溉植物的水分；及至少一導引管， 連接于該容器與該肥料棒之間，用以將水分由該容器輸送至該肥料棒。
5. 如權利要求4所述的節水灌溉與施肥的方法，其特征是，該容器與該導 弓i管之間設置有一水量調節裝置，用以控制該導弓i管的水流流量。
6. 如權利要求1所述的節水灌溉與施肥的方法，其特征是，于該供水裝置 所供應的水中添加水溶性肥料，以使前述水溶性肥料隨水分滲透進入土壤之中， 以提供栽種植物所需的追肥養分。
7. —種節水灌溉與施肥裝置，其特征是，該裝置包括至少一肥料棒，其以有機肥料或無機肥料混合制成，其概呈中空管狀體，且可插入欲灌溉的植物周邊土壤中；一供水裝置，具有至少一容器，其內部可承裝用以灌溉植物的水，及至少 一將容器內的水引導滴注于前述肥料棒的導弓I管；通過將前述肥料棒埋設于欲灌溉的植物周邊的土壤內，并且通過該供水裝 置將水份導引進入該肥料棒的中央圓孔中，而使水分及肥料管的養分滲透進入 肥料管周邊的土壤中，而使得受灌溉的植物根部可有效吸收灌溉的水分及養分。
8. 如權利要求7所述的節水灌溉與施肥裝置，其特征是，該肥料棒中央設 置一貫穿的孔，前述供水裝置所供應的灌溉水由該肥料棒中央貫穿孔的頂端滴 入。
9. 如權利要求7所述的節水灌溉與施肥裝置，其特征是，該供水裝置的容 器底部設置有一接頭裝置，用以與該導引管連接，且于該導引管末端設置一滴 嘴，以使該容器內部的水能夠以穩定緩慢速度滴出。
10. 如權利要求9所述的節水灌溉與施肥裝置，其特征是，該容器底部的接 頭與導引管連接處進一步設置一調節閥，以調整水流滴注速度。
全文摘要
本發明公開了一種節水灌溉與施肥的方法及其裝置，該方法主要于植物根部周圍土壤鉆設多個垂直孔，然后于每個垂直孔中插置以肥料制成的肥料棒，然后使用一供水裝置以穩定而少量的方式將灌溉水滴注于肥料棒之上，使灌溉水經由肥料棒引導進入到土壤底層，而被植物根部所吸收；并且可于供水裝置的灌溉水中，添加作為追肥的水溶性肥料，使水溶性肥料隨著灌溉水進入到土壤中。
文檔編號A01C21/00GK101438650SQ20071018878
公開日2009年5月27日 申請日期2007年11月20日 優先權日2007年11月20日
發明者孫保霖 申請人:孫保霖