Способ орошения с использованием гидрогелей в почве для втягивания воды из атмосферы
Изобретения относятся к области сельского хозяйства, в частности к способам и системам обеспечения орошения с использованием гидрогелей в почве для втягивания воды в почву из окружающего воздуха для предоставления растительности. Способ включает: обеспечение нахождения выращиваемой культуры смежно с почвой или в области почвы, содержащей гидрогель; доставку атмосферного воздуха из окружающей среды к гидрогелю через трубку. Воздух содержит водяные пары, которые отделены от жидкой воды и являются основным источником влаги, которую доставляют к гидрогелю через трубку. При этом гидрогель абсорбирует по меньшей мере часть влаги из воздуха, а корневая система имеет возможность абсорбировать часть влаги, абсорбированной гидрогелем, несмотря на отсутствие добавленного света или добавленного тепла свыше того, что соответствует температуре окружающей почвы, содержащей гидрогель. Способ включает: доставку гидрогеля в область почвы через капельную линию; доставку атмосферного воздуха из окружающей среды, содержащего влагу, в область почвы через капельную линию, чтобы дать возможность гидрогелю абсорбировать влагу. Воздух отделен от жидкой воды и является основным источником влаги, которую доставляют к гидрогелю через капельную линию. Способ содержит одну или более капельных линий, включающий: доставку гидрогеля через одну или более капельных линий в область почвы; доставку атмосферного воздуха из окружающей среды к гидрогелю через одну или более капельных линий, причем воздух содержит водяные пары, которые отделены от жидкой воды и являются основным источником влаги, которую доставляют к гидрогелю через одну или более капельных линий. Способы обеспечивают улучшение сельскохозяйственной и ландшафтной технологии. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 3 ил.
Перекрестная ссылка на родственную(ые) заявку(и)
[0001] Данная патентная заявка испрашивает приоритет и преимущество предварительной заявки США с регистрационным номером 62/848467, поданной 15 мая 2019 г. под названием «Способ орошения с использованием гидрогелей в почве для втягивания воды из атмосферы» (METHOD TO IRRIGATE USING HYDROGELS IN THE SOIL TO DRAW WATER FROM THE ATMOSPHERE), полное содержание которой включено в данный документ посредством ссылки.
Область техники
[0002] Данное изобретение в целом относится к способам и системам обеспечения орошения с использованием гидрогелей в почве для втягивания воды в почву из окружающего воздуха для предоставления растительности.
Уровень техники
[0003] Капельные линии или оросительные линии оросительной системы могут быть использованы для доставки воды растениям, посевам, растительности, деревьям и/или другой зеленой растительности. Кроме того, гидрогели могут быть размещены вблизи корневой системы растений, посевов, растительности, деревьев и/или другой зеленой растительности (например, могут быть помещены в почву) для улучшения доставки воды к корневой системе.
[0004] Гидрогель представляет собой сетку из полимерных цепочек, которые являются гидрофильными, что означает, что полимерные цепочки имеют тенденцию смешиваться с водой, растворяться в воде или смачиваться водой, находящейся поблизости к ним. Такая сетка полимерных цепочек может быть образована в виде коллоидного геля, в котором вода является дисперсионной средой.
[0005] Трехмерное твердое вещество может быть образовано гидрофильными полимерными цепочками, удерживаемыми вместе за счет поперечных связей. Трехмерная сетка гидрофильных полимеров может набухать при погружении в воду из-за их гидрофильной природы. То есть, трехмерная сетка может удерживать относительно высокое количество воды, одновременно сохраняя структуру благодаря химическому или физическому поперечному связыванию отдельных полимерных цепочек.
[0006] Из-за присущих гидрогелям поперечных связей между полимерными цепочками структурная целостность сетки гидрогеля некоторых гидрогелей может плохо растворяться, даже несмотря на поглощение воды в высокой концентрации. Например, гидрогели могут представлять собой хорошо абсорбирующие природные или синтетические полимерные сетки (например, при насыщении могут содержать свыше 90% воды).
Сущность изобретения
[0007] Варианты осуществления, описанные в настоящем документе, обеспечивают улучшение сельскохозяйственной и ландшафтной технологии.
[0008] В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения предложен способ доставки воды к корневой системе выращиваемой культуры, и этот способ включает создание условий для нахождения выращиваемой культуры по соседству с почвой или в области почвы, содержащей гидрогель, и доставку воздуха к гидрогелю.
[0009] Способ также может включать смешение некоторого количества гидрогеля с некоторым количеством почвы с получением почвы, содержащей гидрогель, где создание условий для нахождения выращиваемой культуры по соседству с почвой или в области почвы, содержащей гидрогель, включает высадку культуры или семян в почву или по соседству с почвой, содержащей гидрогель.
[0010] Доставка воздуха к гидрогелю может включать принудительную подачу воздуха через трубку в почве.
[0011] Трубка в почве может быть расположена под почвой, содержащей гидрогель.
[0012] Способ также может включать доставку гидрогеля в область почвы путем принудительной подачи гидрогеля через первую трубку в почве.
[0013] Принудительная подача гидрогеля через первую трубку может включать перекачивание гидрогеля с помощью насоса.
[0014] Насос может включать модифицированный насос для жидких удобрений, который выполнен с возможностью перекачивать гидрогель.
[0015] Доставка воздуха к гидрогелю может включать принудительную подачу воздуха через вторую трубку, расположенную в почве под первой трубкой.
[0016] Способ также может включать доставку гидрогеля в область почвы путем принудительной подачи гидрогеля через трубку в почве, причем доставка воздуха к гидрогелю включает принудительную подачу воздуха через трубку.
[0017] Трубка в почве может включать капельную линию оросительной системы.
[0018] Способ также может включать смешение воды с воздухом и доставку воды и воздуха к гидрогелю.
[0019] Способ также может включать доставку любого компонента из числа воды, наноглины, сельскохозяйственных химикатов и/или питательных веществ для растений в область, прилегающую к выращиваемой культуре.
[0020] Гидрогель, воздух и любой компонент из числа воды, наноглины, сельскохозяйственных химикатов и/или питательных веществ для растений могут быть доставлены в область, прилегающую к выращиваемой культуре, через общую капельную линию оросительной системы.
[0021] В соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения предложен способ орошения выращиваемых культур, и этот способ включает доставку гидрогеля в область почвы через капельную линию и доставку воздуха, содержащего влагу, в область почвы через капельную линию, давая возможность гидрогелю абсорбировать влагу.
[0022] В соответствии с еще одними вариантами осуществления настоящего изобретения предложен способ орошения выращиваемых культур с использованием оросительной системы, включающей одну или несколько капельных линий, и этот способ включает доставку гидрогеля через одну или несколько капельных линий в область почвы и доставку воздуха к гидрогелю через одну или несколько капельных линий.
[0023] Гидрогель может быть доставлен в область почвы через первую капельную линию из одной или нескольких капельных линий, и воздух может быть доставлен к гидрогелю через вторую капельную линию из одной или нескольких капельных линий.
[0024] Вторая капельная линия может быть расположена под первой капельной линией.
[0025] Доставка гидрогеля через одну или несколько капельных линий в область почвы может включать перекачивание гидрогеля с помощью насоса оросительной системы.
[0026] Способ также может включать модификацию насоса для жидких удобрений оросительной системы, и доставка гидрогеля через одну или несколько капельных линий в область почвы может включать перекачивание гидрогеля с помощью насоса для жидких удобрений.
[0027] Таким образом, варианты осуществления настоящего изобретения позволяют использовать незначительно модифицированную систему подповерхностного орошения для доставки в почву как гидрогеля, так и воздуха через капельные линии оросительной системы, тем самым давая возможность гидрогелю абсорбировать влагу из воздуха и, в свою очередь, давая возможность корневой структуре вблизи капельных линий впитывать воду, захваченную гидрогелем.
Краткое описание чертежей
[0028] Неограничивающие и неисчерпывающие варианты осуществления настоящих вариантов описаны со ссылкой на следующие фигуры, на которых одинаковые ссылочные позиции на разных видах относятся к одинаковым частям, если не указано иное.
[0029] ФИГ. 1 показывает вид в плане оросительной системы в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.
[0030] ФИГ. 2 показывает вид в поперечном сечении части оросительной системы ФИГ. 1, полученный вдоль линии II-II’.
[0031] ФИГ. 3 показывает вид в поперечном сечении части оросительной системы ФИГ. 1, полученный вдоль линии III-III’.
[0032] Соответствующие ссылочные позиции указывают на соответствующие компоненты на всех нескольких видах чертежей. Специалисту будет понятно, что элементы на фигурах проиллюстрированы для простоты и ясности и не обязательно выполнены в масштабе. Например, размеры некоторых элементов, слоев и областей на фигурах могут быть увеличены по сравнению с другими элементами, слоями и областями, чтобы улучшить ясность и понимание разных вариантов осуществления. Кроме того, общие, но хорошо понятные элементы и части, не относящиеся к описанию вариантов осуществления, могут быть не показаны, чтобы сделать менее затрудненным обзор этих разных вариантов осуществления и сделать описание четким.
Подробное описание
[0033] Признаки изобретательской концепции и способы ее реализации можно легче понять, если обратиться к подробному описанию вариантов осуществления и прилагаемым чертежам. Далее варианты осуществления описаны более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи. Описанные варианты осуществления, однако, могут быть реализованы в разных других формах и не должны толковаться как ограниченные только приведенными здесь вариантами. Скорее эти варианты осуществления представлены в качестве примеров, чтобы данное изобретение было исчерпывающим и полным и целиком передавало аспекты и признаки настоящей изобретательской концепции специалистам в данной области. Соответственно, процессы, элементы и методы, которые не нужны специалистам в данной области техники для полного понимания аспектов и признаков настоящей изобретательской концепции, могут быть не описаны.
[0034] Если не указано иное, одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы на всех прилагаемых чертежах и в письменном описании, и, следовательно, их описания не будут повторяться. Кроме того, части, не относящиеся к описанию вариантов осуществления, могут быть не показаны, чтобы сделать описание ясным. На чертежах относительные размеры элементов, слоев и областей могут быть увеличены для ясности.
[0035] В подробном описании для объяснения изложены многочисленные конкретные детали, чтобы обеспечить полное понимание разных вариантов осуществления. Однако очевидно, что разные варианты могут быть реализованы без этих конкретных деталей или с одним или несколькими эквивалентными устройствами. В других случаях хорошо известные структуры и устройства показаны в виде блок-схемы, чтобы избежать ненужного затруднения понимания разных вариантов осуществления.
[0036] Следует понимать, что, хотя термины «первый», «второй», «третий» и т.д. могут быть использованы в изобретении для описания разных элементов, компонентов, областей, слоев и/или секций, эти элементы, компоненты, области, слои и/или секции не должны быть ограничены этими терминами. Эти термины используют для отличия одного элемента, компонента, области, слоя или секции от другого элемента, компонента, области, слоя или секции. Таким образом, первый элемент, компонент, область, слой или секция, описанные ниже, можно было бы назвать вторым элементом, компонентом, областью, слоем или секцией, не выходя за рамки сущности и объема настоящего раскрытия.
[0037] Используемая в изобретении терминология предназначена только для описания конкретных вариантов осуществления и не предназначена для ограничения настоящего изобретения. Используемые здесь формы единственного числа «a» и «an», как подразумевается, также включают формы множественного числа, если контекст явно не указывает на иное. Также будет понятно, что термины «содержит», «содержащий», «имеет», «имеющий», «включает» и «включающий», когда их используют в данном описании, определяют наличие заявленных признаков, целых чисел, стадий, операций, элементов и/или компонентов, но не препятствуют присутствию или добавлению одного или нескольких других признаков, целых чисел, стадий, операций, элементов, компонентов и/или их групп. Используемый здесь термин «и/или» включает любые и все комбинации одного или нескольких связанных перечисленных элементов.
[0038] В изобретении термин «по существу», «примерно», «приблизительно» и аналогичные термины используют как термины приближения, а не как термины степени, и предназначены для учета присущих отклонений в измеренных или вычисленных значениях, которые признаны специалистами в данной области техники. «Примерно» или «приблизительно», как используется в изобретение, включает указанное значение и означает нахождение в пределах допустимого интервала отклонения для конкретного значения, определенного специалистом в данной области, с учетом рассматриваемого измерения и ошибки, связанной с измерением конкретной величины (то есть, с ограничением системы измерения). Например, «приблизительно» может означать в пределах одного или нескольких стандартных отклонений или в пределах ±30%, 20%, 10%, 5% от указанного значения. Кроме того, использование слова «может» при описании вариантов настоящего изобретения относится к «одному или нескольким вариантам осуществления настоящего изобретения».
[0039] Когда определенный вариант осуществления может быть реализован по-другому, конкретный порядок выполнения процесса может отличаться от описанного порядка. Например, два последовательно описанных процесса могут быть выполнены по существу в одно и то же время или выполнены в порядке, противоположном описанному порядку.
[0040] Если не указано иное, все используемые в изобретении термины (включая технические и научные термины) имеют то же значение, которое обычно понимается специалистом в данной области техники, к которой принадлежит настоящая концепция изобретения. Также следует понимать, что термины, такие как термины, которые определены в обычно используемых словарях, следует интерпретировать как имеющие значение, которое согласуется с их значением в контексте соответствующей области техники и/или настоящего описания и не должны быть интерпретированы в идеализированном или чрезмерно формальном смысле, если здесь это прямо не определено.
[0041] Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения предлагают механизм прокачки воздуха, воды, питательных веществ, гипса, наноглины, удобрения и/или гидрогелей через общую капельную линию или оросительную линию для надземных или подповерхностных капельных применений (например, через общую капельную линию или оросительную линию для подачи питательных веществ и/или воды к зеленой растительности, которая может находиться или над землей, или в земле).
[0042] Как упоминалось выше, гидрогели обладают способностью впитывать и удерживать влагу. Соответственно, некоторое количество гидрогеля может набухать при погружении в воду. Более того, некоторые гидрогели могут захватывать некоторое количество воды при воздействии влажного воздуха. То есть, некоторые гидрогели могут впитывать влагу из-за воздействия влажного воздуха. Кроме того, когда гидрогели помещают около корневой структуры, корневая система способна медленно извлекать воду из гидрогелей.
[0043] Однако простое выливание гидрогеля на землю может не позволить гидрогелю эффективно проникать в почву. Кроме того, гидрогели обычно имеют ожидаемый срок службы, ориентировочно, приблизительно четыре-пять лет после помещения в почву. Более того, гидрогели, как правило, дороги. Соответственно, гидрогели могут быть более практичными для однолетних культур, поскольку может оказаться невозможным выкопать или выкорчевать дерево для предоставления дополнительного гидрогеля по прошествии четырех-пяти лет, когда первоначальный гидрогель частично утратил свою эффективность.
[0044] Таким образом, обычно требуется определенная степень усилий и затрат для эффективного распределения гидрогелей в почве для его эффективного использования намеченной культурой и для поддержания желаемого количества гидрогеля в почве с течением времени. Соответственно, могут существовать некоторые преимущества, обеспечиваемые некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, в которых гидрогели могут быть добавлены в почву через систему подповерхностного капельного орошения. То есть, некоторые гидрогели можно вводить способом, аналогичным введению удобрения в капельную линию согласно некоторым вариантам настоящего изобретения. Используя подповерхностную капельную систему для добавления гидрогеля в почву, истощенные количества гидрогеля, которые в противном случае могут быть потеряны с течением времени, могут быть заменены без дополнительных капитальных затрат.
[0045] Кроме того, поскольку гидрогели могут быть использованы для отделения влаги в воде от воздуха, проходящего через гидрогели или в непосредственной близости от них, некоторые варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают способ и структуру для подачи воздуха через систему подповерхностного капельного орошения. То есть, та же капельная линия, которую используют для введения гидрогелей в близлежащую почву, или даже другая капельная линия, может быть использована для доставки воздуха к участкам почвы, включающим гидрогели. Соответственно, одна общая капельная линия, которая может быть использована для первоначальной доставки одного или нескольких гидрогелей, затем может быть использована для доставки воздуха. Поскольку воздух, вытекающий из капельного водовыпуска капельной линии, может быть доставлен так, что он проходит мимо гидрогеля, над гидрогелем или через гидрогель, который добавлен в почву через ту же капельную линию, гидрогель может поглощать воду, присутствующую в воздухе в виде водяных паров/влаги. Соответственно, гидрогели могут абсорбировать влагу из воздуха, предоставляемого системой капельного орошения, так что расположенная рядом растительность может иметь доступ к влаге, поглощаемой и удерживаемой гидрогелями.
[0046] ФИГ. 1 показывает вид в плане оросительной системы в соответствии некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. ФИГ. 2 показывает вид в поперечном сечении части оросительной системы ФИГ. 1, полученный вдоль линии II-II’. ФИГ. 3 показывает вид в поперечном сечении части оросительной системы ФИГ. 1, полученный вдоль линии III-III’.
[0047] Что касается ФИГ. 1, 2 и 3, то оросительная система 100 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения включает множество капельных линий 110, каждая из которых имеет один или несколько капельных водовыпусков 120, для доставки воды, питательных веществ, гипса, наноглины, сельскохозяйственных химикатов, гидрогелей и/или воздуха к соответствующей корневой системе 130 соответствующих выращиваемых культур или растительности 140. Как используется в изобретении, термин «выращиваемая культура» или «выращиваемые культуры» может относится ко всему в растительном мире (растения, цветы, деревья, листва растений и др.). Оросительная система 100 может иметь первый вход 170, соединенный с источником воды (например, водяным насосом) 150, который, в свою очередь соединен с выходом 175 для доставки воды к растительности 140 через капельные линии 110.
[0048] Оросительная система 100 также может иметь второй вход 180, который соединен с источником (например, насосом или инжектором) 160 для доставки питательных веществ, гипса, наноглины, сельскохозяйственных химикатов, гидрогелей и/или воздуха к растительности 140 через капельные линии 110. В некоторых вариантах осуществления первый вход 170 и второй вход 180 могут быть соединены со смесителем 190, который может быть использован для смешения воды, например, с воздухом, перед пропусканием смеси через выход 175 и через капельные линии 110.
[0049] Следует отметить, что другие варианты осуществления настоящего изобретения могут включать смеситель, имеющий множество входов и множество насосов и/или инжекторов соответственно для доставки разных материалов (например, гидрогелей и воздуха) в капельные линии 110. Кроме того, смеситель 190, входы 170 и 180 и/или источники 150 и 160 можно контролировать так, чтобы разные материалы (например, вода, воздух и гидрогели) могли быть доставлены в капельные линии 110 по отдельности. Более того, гипс, наноглина и/или другие сельскохозяйственные химикаты могут быть добавлены к материалу гидрогеля или к смеси, содержащей гидрогель и воду, чтобы быть поданными через капельные линии 110. Соответственно, гидрогель может действовать как носитель для сельскохозяйственных химикатов, подаваемых с помощью капельной линии 110 для доставки к корневым системам 130 растительности 140.
[0050] Соответственно, один или несколько гидрогелей и воздух могут быть доставлены к растительности 140 через один и тот же выход 175 и через одни и те же капельные линии 110, которые могут быть использованы для доставки воды (например, через одни и те же капельные водовыпуски 120). Соответственно, некоторые варианты настоящего изобретения позволяют доставлять гидрогель через существующую капельную линию 110 оросительной системы 100 к области 125 в почве 135 (см. ФИГ. 2 и 3), которая прилегает к корневой системе 130 растения 140.
[0051] Так как корневая система 130 рядом с областью 125 почвы 135, к которой доставляют гидрогель, может поглощать воду, которую удерживает гидрогель за счет доставки к гидрогелю атмосферного воздуха из окружающей среды, причем воздух отделен от жидкой воды и является основным источником влаги, оросительная система 100 некоторых вариантов осуществления может сокращать или исключать необходимость подачи столько же жидкой воды, или даже любой жидкой воды вообще, из источника воды 150, для того, чтобы гарантировать, что корневая структура 130 получает достаточное количество гидратации, поскольку гель способен абсорбировать по меньшей мере часть влаги из воздуха. Соответственно, оросительная система 100 может исключить необходимость в резервной капельной линии, которая в противном случае использовалась бы исключительно для доставки воды.
[0052] Кроме того, в соответствии с вариантами, показанными на ФИГ. 1, 2 и 3, и/или в соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения, перед высаживанием растительности 140 в почву 135 сухой гидрогель (например, гидрогель, который еще не был подвергнут воздействию влаги с поглощением в результате воды) может быть перепахан с почвой 135 для смешения с ней. Гидрогель может быть смешан с почвой 135 примерно одновременно, до или после размещения одной капельной линии 110 в почве в этой области (например, одна капельная линия может быть помещена ниже смеси гидрогель-почва). После этого, как только культура 140 высажена так, чтобы ее коревая(ые) система(ы) 130 была(и) около смеси гидрогель-почва с целью получения пользы от воды, удерживаемой гидрогелем, может быть добавлен воздух через одну подземную линию капельного орошения 110, расположенную ниже, чтобы создать область 125, содержащую гидрогель с подачей водяных паров, которые находятся в воздухе и отделены от жидкой воды и являются основным источником влаги, подаваемой гидрогелю, так что гидрогель может абсорбировать по меньшей мере часть влаги из воздуха и корневая система 130 высаженной культуры 140 может затем впитывать воду, удерживаемую гидрогелем, несмотря на отсутствие добавленного света или добавленного тепла свыше того, что соответствует температуре окружающей почвы, содержащей гидрогель.
[0053] Хотя заданное количество сухого гидрогеля может быть смешана с заданным количеством почвы 135, можно отметить, что добавление гидрогеля через одну или несколько капельных линий 110 может более эффективно обеспечивать подачу воды и/или питательных веществ к корневой системе 130, чем просто окружение капельной линии гидрогелем при размещении капельной линии в почве 135, и обеспечение после этого подачи только воды (например, без гидрогеля) через капельную линию.
[0054] Кроме того, хотя варианты, представленные на ФИГ. 1, 2 и 3, показывают оросительную систему 100 с одной капельной линией 110 для каждого ряда выращиваемых культур 140, следует отметить, что другие варианты настоящего изобретения могут давать оросительную систему, которая включает две капельные линии для каждого ряда. Например, первая капельная линия может быть использована для доставки гидрогеля в почву через дополнительную трубку (например, для доставки гидрогеля в область в почве, которая находится поблизости к корневой системе), и вторая соседняя капельная линия может быть использована для доставки воздуха, который проходит над гидрогелем или через гидрогель, размещенный в почве. В некоторых вариантах ориентация капельных линий может быть такой, что вторая капельная линия для доставки воздуха, может быть размещена под первой капельной линией для доставки гидрогеля (например, под первой капельной линией по направлению силы тяжести). Например, за счет подачи воздуха ниже области, в которой нанесен гидрогель, воздух может перемещаться вверх, проходя через гидрогель, позволяя тем самым более эффективно использовать гидрогель. В еще одних вариантах осуществления может быть использовано множество капельных линий для доставки гидрогеля к одному ряду выращиваемых культур и/или может быть использовано множество капельных линий для доставки воздуха к гидрогелю в одном ряду выращиваемых культур.
[0055] Другие варианты осуществления настоящего изобретения могут использовать солнечную энергию для питания оросительной/капельной системы 100. Например, солнечная энергия может быть использована для питания смесителя 190, водяного насоса 150 и насоса/инжектора 160. Такие варианты могут быть полезны в полупустынных регионах с относительно большим количеством солнца, в регионах, где почва может быть сухой, несмотря на то, что воздух является относительно влажным, и в регионах, где воды может быть относительно мало. Однако, даже если запас воды доступен, оросительная система 100 может работать с дополнительной подачей воды к выращиваемой культуре 140 путем нагнетания воздуха в обычный оросительный поток капельных линий 110 с помощью воздушного инжектора 160 и смесителя 190 для смешения дополнительных водяных паров с дополнительным воздухом и доставки дополнительных водяных паров и дополнительного воздуха к гидрогелю.
[0056] Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть использованы с ранее установленными капельными линиями и оросительными системами. Например, насос/инжектор 160 может быть интегрирован с оросительной системой, и после добавления гидрогеля в почву воздух может впрыскиваться через капельные линии оросительной системы, тем самым снижая количество воды, которое обычно используется, чтобы удовлетворить потребности выращиваемой культуры, обслуживаемой капельными линиями. Кроме того, насос/инжектор 160 может представлять собой, например, инжектор жидких удобрений, который может быть модифицирован в соответствии вариантами настоящего изобретения, чтобы быть использованным для нагнетания гидрогеля и/или воздуха. Соответственно, варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы без значительных дополнительных капитальных затрат.
[0057] Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут быть использованы в сочетании с разными вариантами, раскрытыми в патенте США № 6890126 под названием «SUBSURFACE WATER/AIR IRRIGATION SYSTEM WITH PREVENTION OF AIR LOCK», описание которого включено в данный документ посредством ссылки.
[0058] Например, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения воздух может добавлен в одну или несколько капельных линий 110 оросительной системы 100 путем нагнетания воздуха в воду для орошения с получением смеси воздуха и воды через капельные водовыпуски 120. Смесь воздух/вода для орошения может быть получена за счет использования одного или нескольких инжекционных устройств (например, водяного насоса 150 и насоса/инжектора 160). То есть, смеситель/инжектор (например, смеситель 190) может быть использован для впрыскивания и смешения газа в воду с образованием смеси воздух/вода для орошения. Смесь затем может стекать из водяного коллектора во множество разветвлений (например, в капельные линии 110) оросительной системы. Смесь может выходить из капельных водовыпусков 120 разветвлений, чтобы быть доставленной к соответствующим корневым системам 130.
[0059] Соответственно, как описано выше, гидрогель может быть добавлен к почве, а ближайшая капельная линия может пропускать через себя воздух (например, в направлении гидрогеля), так что гидрогель может извлекать воду из воздуха, удерживая ее в жидкой форме. После это, ближайшая корневая структура может, в свою очередь, извлекать принятую воду из материала гидрогеля. Более того, так как использование воздуха вместо воды для доставки влаги к растениям с помощью капельной системы может быть выгодным в пустынных условиях, к системе могут быть добавлены солнечные панели для питания насоса, который используют для подачи воздуха через капельную линию. Кроме того, один или несколько смесителей/инжекторов могут быть использованы для получения смеси из любой комбинации гидрогелей, воды, воздуха, гипса, наноглины, сельскохозяйственных химикатов и/или питательных веществ для растения в оросительной системе. Соответственно, наземная или подземная оросительная система может подавать смесь к почве, которая находится под корнями или смежно с корнями растущей культуры.
[0060] Таким образом, как описано выше, варианты осуществления настоящего изобретения способны обеспечить улучшения сельскохозяйственной технологии за счет разработки способа и системы для подачи гидрогелей, воды, воздуха, гипса, наноглины, сельскохозяйственных химикатов, удобрения, питательных веществ для растения и др. в оросительную систему к выращиваемым культурам через оросительную систему, включающую способ и систему для подачи гидрогеля в область рядом с корневой системой растительности и подачи воздуха в ту же самую область, так что гидрогель может абсорбировать влагу из воздуха и корневая система может, в свою очередь, иметь доступ к воде, абсорбированной гидрогелем.
1. Способ доставки воды к корневой системе выращиваемой культуры, включающий: обеспечение нахождения выращиваемой культуры смежно с почвой или в области почвы, содержащей гидрогель; и доставку атмосферного воздуха из окружающей среды к гидрогелю через трубку, причем воздух содержит водяные пары, которые отделены от жидкой воды и являются основным источником влаги, которую доставляют к гидрогелю через трубку, при этом гидрогель абсорбирует по меньшей мере часть влаги из воздуха, а корневая система имеет возможность абсорбировать часть влаги, абсорбированной гидрогелем, несмотря на отсутствие добавленного света или добавленного тепла свыше того, что соответствует температуре окружающей почвы, содержащей гидрогель.
2. Способ по п. 1, дополнительно включающий смешение заданного количества гидрогеля с заданным количеством почвы с получением почвы, содержащей гидрогель, при этом обеспечение нахождения выращиваемой культуры смежно с почвой или в области почвы, содержащей гидрогель, включает высаживание выращиваемой культуры или семян в почву или смежно с почвой, содержащей гидрогель.
3. Способ по п. 1, в котором доставка воздуха к гидрогелю содержит принудительную подачу воздуха через трубку в почву.
4. Способ по п. 3, в котором трубка в почве расположена под почвой, содержащей гидрогель.
5. Способ по п. 1, дополнительно включающий доставку гидрогеля к области почвы путем принудительной подачи гидрогеля через дополнительную трубку в почве.
6. Способ по п. 5, в котором принудительная подача гидрогеля через дополнительную трубку содержит перекачивание гидрогеля с помощью насоса.
7. Способ по п. 6, в котором насос содержит насос для жидких удобрений, который выполнен с возможностью перекачивать гидрогель.
8. Способ по п. 5, в котором доставка воздуха к гидрогелю содержит принудительную подачу воздуха через трубку, расположенную в почве под дополнительной трубкой.
9. Способ по п. 1, дополнительно включающий доставку гидрогеля к области почвы путем принудительной подачи гидрогеля через трубку в почве, при этом доставка воздуха к гидрогелю включает принудительную подачу воздуха через трубку.
10. Способ по п. 9, в котором трубка в почве содержит капельную линию оросительной системы.
11. Способ по п. 1, дополнительно включающий смешение дополнительных водяных паров с дополнительным воздухом и доставку дополнительных водяных паров и дополнительного воздуха к гидрогелю.
12. Способ по п. 1, дополнительно включающий, отдельно от доставки воздуха к гидрогелю через трубку, доставку любого компонента из числа воды, наноглины, сельскохозяйственных химикатов и/или питательных веществ для растений в область, смежную с выращиваемой культурой.
13. Способ по п. 12, в котором гидрогель, воздух и любой компонент из числа воды, наноглины, сельскохозяйственных химикатов и питательных веществ для растений доставляют в область, смежную с выращиваемой культурой, через общую капельную линию оросительной системы.
14. Способ орошения выращиваемой культуры, включающий: доставку гидрогеля в область почвы через капельную линию; и доставку атмосферного воздуха из окружающей среды, содержащего влагу, в область почвы через капельную линию, чтобы дать возможность гидрогелю абсорбировать влагу, причем воздух отделен от жидкой воды и является основным источником влаги, которую доставляют к гидрогелю через капельную линию, при этом гидрогель абсорбирует по меньшей мере часть влаги из воздуха, а корневая система выращиваемой культуры имеет возможность абсорбировать часть влаги, абсорбированной гидрогелем, несмотря на отсутствие добавленного света или добавленного тепла свыше того, что соответствует температуре окружающей почвы, содержащей гидрогель.
15. Способ орошения выращиваемой культуры с использованием оросительной системы, содержащей одну или более капельных линий, включающий: доставку гидрогеля через одну или более капельных линий в область почвы; и доставку атмосферного воздуха из окружающей среды к гидрогелю через одну или более капельных линий, причем воздух содержит водяные пары, которые отделены от жидкой воды и являются основным источником влаги, которую доставляют к гидрогелю через одну или более капельных линий, при этом гидрогель абсорбирует по меньшей мере часть влаги из воздуха, а корневая система имеет возможность абсорбировать часть влаги, абсорбированной гидрогелем, несмотря на отсутствие добавленного света или добавленного тепла свыше того, что соответствует температуре окружающей почвы, содержащей гидрогель.
16. Способ по п. 15, в котором гидрогель доставляют к области почвы через первую капельную линию из одной или более капельных линий, при этом воздух доставляют к гидрогелю через вторую капельную линию из одной или более капельных линий.
17. Способ по п. 16, в котором вторая капельная линия расположена под первой капельной линией.
18. Способ по п. 15, в котором доставка гидрогеля через одну или более капельных линий в область почвы содержит перекачивание гидрогеля с помощью насоса оросительной системы.
19. Способ по п. 15, в котором доставка гидрогеля через одну или более капельных линий в область почвы содержит перекачивание гидрогеля с помощью насоса для жидких удобрений оросительной системы.
20. Способ по п. 14, дополнительно включающий смешение водяных паров с дополнительным воздухом и доставку дополнительного воздуха к гидрогелю.
21. Способ по п. 14, дополнительно включающий, отдельно от доставки воздуха к гидрогелю через капельную линию, доставку любого компонента из числа воды, наноглины, сельскохозяйственных химикатов и/или питательных веществ для растений в область, смежную с выращиваемой культурой.
22. Способ по п. 15, дополнительно включающий смешение дополнительных водяных паров с дополнительным воздухом и доставку дополнительных водяных паров и дополнительного воздуха к гидрогелю.
23. Способ по п. 15, дополнительно включающий, отдельно от доставки воздуха к гидрогелю через одну или более капельных линий, доставку любого компонента из числа воды, наноглины, сельскохозяйственных химикатов и/или питательных веществ для растений в область, смежную с выращиваемой культурой.
