農業工具、水質改良工具及農場管理工具的製作方法

2023-04-25 10:10:01

專利名稱：農業工具、水質改良工具及農場管理工具的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於治理土壤和水，減少水汙染，改良土壤，控制藻類及病蟲害，和做農場有效管理的農業工具、水質改良工具及農場管理工具。
背景技術：
化學肥料，簡稱化肥，通常用於提高農田生產力。化肥是化學鹽的一種形式，主要有氮(N)、磷(P)、鉀(K)和礦物質，以為植物提供養分。長期使用化肥導致土壤內屯積剩餘化學鹽，剩餘的化學電荷將化肥、農藥和其它帶電物質與土壤混合在一起，就像是低質量的水泥，使土壤硬化。經過多個農季，剩餘化學鹽不斷地增加使更多土壤硬化成為土塊。土塊內的化學鹽，因硬化土壤的透水性差，很難再溶解於水中。硬化土壤佔據表面土壤的下部，因而阻斷植物根部的生長，減少大氣空氣進入土壤，也降低土壤保持水分的能力。農作物在硬化土壤上生長，因根部較小而吸收養分及水分能力較差，導致農產量難以持續。·為了減少化學鹽的使用，現有技術的耕作被引導採用微生物肥或有機肥料，使化學鹽可以被逐步引入的微生物分解。這種方法可以減少化學鹽硬化土壤面積和鬆散土塊，但此種方式分解速度慢。另外，上述方式往往會導致鬆散土塊不均勻，且農田需長期使用有機肥料，而使成本提高。農田收穫後，通常停止灌溉以節省成本。但這將造成耕作的空擋期，而讓剩餘的肥料，特別是化肥，形成硬化的化學鹽，以此造成農田具有更少的水和更多的土壤結塊。其直接後果是需增加下一季的化肥使用量，以保持農田生產力。此外，由於水資源越來越有限，造成灌溉水質惡化。由上遊來的灌溉水含有從動物農場或其它農田的大量硝酸鹽，營養物質和其它化學品。上遊蓄水池變成了藻類、幼蟲、寄生蟲、線蟲、和病菌生長的地方。當蟲害和疾病在上遊爆發性發生時，幾乎可以肯定所有的下遊農田都會受到不同程度的負面影響。因此，在農業，商業和工業應用上，需要有一個有效的方法和高效率的系統，以提高灌溉水的質量，降低土壤內化學鹽和鬆散硬化土壤。

發明內容
有鑑於此，本發明提供一種農業工具、水質改良工具及農場管理工具，用以針對處理土壤和農作物灌溉用水，特別是減少化學鹽在土壤中積累，減少病菌和寄生蟲，減少灌溉水中有害化學汙染物和重金屬，提高土壤生產力以及維持土壤在農業的可持續發展。本發明是關於一種農業工具、水質改良工具及農場管理工具，上述工具包含用以提供電子的為負電位的電極和用以提供金屬離子的為垂直排列的正電位的電極，該電極用於多種水及土壤處理。此外，可配置上述工具的外部套具，以提高本發明所敘述的多種功倉泛。本發明的目的在於提供一種農業工具、水質改良工具及農場管理工具，上述工具可促進農作物生長，減少病蟲害，分解土壤內所形成的化學鹽，鬆散土塊，使沉積的化肥能溶解於水中，成為植物的營養成份。本發明另一個目的是提供一種農業工具、水質改良工具及農場管理工具，上述工具可靈活應用於農田作業。進一步依照本發明的用途，可減少灌溉水中有害物質，增加土地的肥沃並抑制有害微生物(如病菌、藻類、寄生蟲)對家畜、作物或人類的影響。本發明另一個目的是提供一種農業工具、水質改良工具及農場管理工具，上述工具能夠去除土壤內的鹽分，甚至是黏著在土壤內的放射性物質。對於熟悉上述技術領域的人員，在對本文的說明、附圖及技術方案進行閱讀後，會清楚的理解上述結構的目的和優勢用途。


圖I是表示本發明的農業工具的示意圖；圖2是表示本發明的農業工具及其套件的示意圖。[圖中標記說明]10農業工具；12金屬管；14耦合物；16金屬管；18總管；20電池組；22電線；24金屬套；26彈性材料；28尾蓋；30電線；32套件；34進水□ ;36出水口。
具體實施例方式圖I是表示農業工具的較佳的實施方式，在下面對其進行說明。圖I是表示農業工具10的參考用圖。在圖I中可知，農業工具10的金屬管12的一端為封閉端，而另一端連接到耦合物14的一邊。耦合物14的另一邊連接到金屬管16的一端。而金屬管16的另一端連接到總管18。金屬管12和金屬管16用於電解反應，一般採用銅作為材料，而其它導電材料如銀、金、鉬和鈦可用於特殊應用。耦合物14所使用的材料是非導電材料，如塑料、橡膠或類似材料。總管18內安裝有電池組20。電池組20可以為一個或多個電池，其可以是多個I. 5伏特電池串聯，甚至是多個9伏特電池串聯。電池組20提供的電壓可依實際需要選定，例如從I. 5伏特至18伏特，或是在特定的用途中採用更高的電壓。在圖I中，電線22的一端連接到電池組20的負極(一)，另一端通過金屬管16內部及耦合物14的內部而連接到金屬管12的內壁。在電池組20的正極(+ )附近設置有金屬套24。金屬套24後端連接有彈性材料26，彈性材料26連接到尾蓋28，尾蓋28可以旋鎖到總管18上而加以固定。當尾蓋28旋鎖到總管18上時，推動其內面的金屬套24連接到電池組20的正極(+ )。金屬套24接觸位於總管18內壁的電線30的接頭。電線30另一端穿過總管18內壁而連接到金屬管16的內壁上。操作時，通過控制尾蓋28的旋鎖的位置，電池組20可以提供電力給金屬管12和金屬管16。當旋鬆尾蓋28時，電池組20停止對金屬管12和金屬管16供電。現場的操作者可以將農業工具10插入到土壤內直到接近總管18的底端，擰緊尾蓋28使電池組20對金屬管12和金屬管16供電，並對周圍的土壤噴水。若土壤中有陽離子和陰離子，則帶正電荷的陽離子移向提供電子的負極(金屬管12提供電子)，而帶負電荷的陰離子移向提供正電荷的正極(金屬管16提供正電荷)。
如果農業工具10的插入位置附近有化學鹽類，帶正電荷和負電荷的鹽化合物在電解反應下分離，在上述的位置噴水，可使附近土壤進一步鬆散，且釋放的化學鹽可溶解在水中，而形成為植物的營養成份。本發明的優勢是分解土壤中鹽類及鬆散硬塊。農業工具10需插入到該位置並維持一段時間。所需持續的時間是根據土壤條件決定的，即，不同類型的土壤特性、鹽化合物、澆水量等都會影響土壤的導電性。一般情況下，電解反應時間的範圍是10至30分鐘。土塊鬆動後，可定期澆水，以鬆動其周圍更多的化學鹽。這對長期表面土壤硬化，已造成表面土壤不透水性的土地有特別處理效果。經過數個固定點的土塊鬆動，再由這些固定點澆水，才能進行下一步的整地作業。 本發明的農業工具10可用於改善水質。如圖2所示，可作為水質改良工具的農業工具10設置在套件32內。套件32的進水口 34位於套件32的下部，其出水口 36位於套件32的上部。套件32為非導電材料，如塑料，橡膠或類似材料。水源可來自上遊河流、水庫、水井。當水中有足夠的陽離子和陰離子時，農業工具10執行電解反應，釋放電子及金屬離子。灌溉水在電解反應時，會產生氫氣、氫離子，帶負電荷的氫氧離子及金屬離子。水中通常溶有多種成份，其中一些在電解反應時，成為帶電離子。例如二氧化碳分子在電解反應下可形成帶負電荷的碳酸根離子，氧氣在電解反應下可形成帶負電荷的臭氧離子等。本文統稱這些帶負電荷的成分為帶電離子(ionized particles)。這些帶電離子和金屬離子在灌溉水中可以進一步強化灌溉水治理土壤的能力。含帶電離子和金屬離子的灌溉水和土壤內的化學鹽接觸，加速化學鹽分解，並鬆散土塊。如果水中含有害生物，如藻類、寄生蟲、線蟲和病菌，在套件32內產生的電場、帶電離子、和從金屬管16釋出的金屬離子將會消滅或傷害這些有害生物，使這些有害生物降低或停止活動，減少對農田的負面影響。金屬管16在電解過程中釋放金屬離子。如果金屬管16是銅管，金屬管16釋放銅離子。如果金屬管16是由銅和銀的結合，金屬管16在電解過程中，將釋放銅和銀離子。這些離子在水中可以進一步抑制害蟲和疾病的爆發。如果水中含過量的礦物質，例如鈣(Ca)離子、鋅(Zn)離子、鉻(Cr)離子等，因金屬管12為提供電子的負極，所以這些礦物質因電化反應而沉積在外殼套件32的底部。此外，如果水中含有毒的化學物質，如酚類(phenoxyl)除草劑，外殼套件32內產生的電場及帶電離子可以分解如酚類除草劑和其它石化化學品。精通此方面專業的人員在很容易的理解上述結構的基礎上，對該結構、尺寸、材料及零部件進行的修改，仍沒有脫離本發明的精神和原則範圍。例如，電池組20可以使用可充電電池，加上一塊太陽能電池板提供電力；或是直接接上直流電源；或是在電池組20與金屬管12和金屬管16之間加裝直流振幅器，以產生有振幅的直流，來增加水中帶電離子量，分解更多的水成為小分子水。對於水及土壤的綜合應用，上述的方法也可適用於農業、水產養殖、以及對環境的治理方法。[產業應用]本發明的農業工具10可適用於各種產業，例如環境保護、農業及水產養殖。其可以是溪水治理的工具，用以減少水中的藻類、寄生蟲、蟲卵、病菌；其也可以是汙水治理的工具，用以減少汙水中有害或有毒化學品及重金屬；其還可以是土壤治理的工具，用以鬆動土塊和減少化學鹽，清除海水鹽分，清除石化汙染物品，甚至適用於清除低濃度的放射性物質。農業工具10特別適用於農業作業，該農業工具10為綜合性的農場管理工具，能夠減少土壤中的藻類、寄生蟲、蟲卵和病菌，從而使農作物減少得黑根病或根腐病的概率。如蔬菜、棉花和玉米等每一種農作物在幼苗時都有其特定的生長期。如果錯過該特定的生長期，事後再補肥，整季的產量將降低幾個百分點。現今農業上所面對的問題中，若採用化肥，農作物長的快，產量高，但造成土壤營養流失，而無持續耕種能力。若採用有機月巴，農作物長的較慢，產量較低，但質量較好，土壤可持續耕種，但作業成本高。如果將農業工具10使用於有機耕種，可提高有機農作物產量。如果將農業工具10使用於化肥耕種，可幫助控制肥料成本，鬆散土塊，抑制病蟲害，使土壤可持續耕種。當農場的灌溉水質需要改善時，如果採溝渠引水方式，則在引水進口閘門前上遊，將農業工具10直立於溝渠道內，每日提供固定時間的電力，農業工具10便在水中產生帶電離子及銅離子。給予帶電離子及銅離子適當的靜置時間會有絮凝劑的效果。引水內若有藻類、寄生蟲、蟲卵、病菌；或是石化化學汙染物、燃油、有害或有毒化學品、重金屬等，皆和銅 離子及帶電離子的正負相互吸引而沉澱在底部。這些沉澱物可由泵抽取過濾。如果水是由河川、湖泊、水庫、水井而引到當地的蓄水池，則採用農業工具10與外加的套件32，沉水泵經由水管抽水，流經外加套件32到蓄水池。農業工具10在套件32內產生的電場，帶電離子和從金屬管16釋出的金屬離子將會消滅或傷害這些有害生物，例如，藻類、寄生蟲、蟲卵、病菌等，並分解一些化學汙染物品。若水含多量固形物，給予流過在套件32的水以適當的靜置時間，會產生絮凝的效果，固形物和銅離子及帶電離子的正負相互吸引將沉澱在底部。農作物的葉面噴灑經農業工具10處理過的水，將對農作物產生多重益處。含帶電離子和銅離子噴灑在農作物表面時，帶電離子由農作物表面吸收，促進植物生長，銅離子在農作物表面，抑制寄生蟲、蟲卵、病菌等的生長。上述方式可直接減少農藥的使用量。葉面噴灑的水落在土壤上，其內所含的帶電離子和銅離子可鬆散土塊，以釋出原先被土壤吸附的化肥，從而可減少肥料的使用量。而且因土塊鬆散，較多的空氣進入土壤內，降低土壤內的二氧化碳含量，直接的受益是減少農作物的黑根病或根腐病。進一步的效果是因土壤鬆散，農作物的根部有空間成長，較大的根部能吸收較多的養份，農作物吸收較多的養份，產量自然就增加。如果土壤是鹽鹼地或是被海水浸泡過，含高量鹽分氯化鈉(NaCl)。農業工具10能提供解決上述問題的方法。例如，一塊農地被海水浸泡或海嘯侵襲，用淡水淋洗，鹽分中的鈉離子較易溶於水，而氯離子結合土壤中的鈣離子形成硬塊，造成硬塊的不透水性，降低淡水淋洗功效。如果用含帶電離子及金屬銅離子的淡水淋洗，土壤中結成硬塊量減少，增加淋洗的效果。如果土壤含放射性物質，例如，碘-131 (1-131)和銫_137(Cs_137)。銫-137是正電價離子，較易淋洗釋出，但碘-131是負電價離子，正如氯離子形成硬塊的作用，在淡水淋洗時，減少了硬塊內銫-137的釋出。如果用農業工具10所產生的帶電離子及金屬銅離子來淋洗，中和土壤本身的靜電吸引力，減少土壤結塊，這些都可增加淋洗的效果。本發明的農業工具10具有成本效益的優勢，並可減少水中藻類、幼蟲、寄生蟲和病菌。而且還可清除水中重金屬、石化化學汙染物及農藥。該農業工具10在農業上操作方便，葉面澆灌可促進植物生長、減少病蟲害、減少土壤中的化學鹽、節省肥料、並增加產量。其也可作為鹽鹼地或海水浸泡地處理的工具，並清除土壤內附著的石化汙染物。因此，本發明的農業工具10應用廣泛且前景光明。以上所述僅為本發明的較佳實施例 而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種農業工具，用於改善水及土壤，其特徵在於，包括負電極，用以提供電子；正電極，用以提供金屬離子； 其中，所述負電極位於所述正電極的下部，所述農業工具直接插入水和土壤中。
2.根據權利要求I所述的農業工具，其特徵在於，還包括為非導電材料的套件，所述套件具有進水口及出水口，所述進水口位於所述套件的下部，所述出水口位於所述套件的上部。
3.根據權利要求I所述的農業工具，其特徵在於，所述正電極及所述負電極發生電解反應以產生帶電離子和銅離子，所述帶電離子和所述銅離子在水中產生絮凝劑的作用，並在土壤內能夠抑制藻類、寄生蟲、蟲卵和病菌的繁殖，以降低鹽分和放射性物質。
4.根據權利要求I所述的農業工具，其特徵在於，還包括直流振幅器，用以產生有振幅的直流。
5.一種水質改良工具，包括第一金屬，用以提供電子；第二金屬，用以提供金屬離子； 所述第一金屬位於所述第二金屬的下部，水流從所述第一金屬接受電子和從所述第二金屬接受金屬離子。
6.根據權利要求5所述的水質改良工具，其特徵在於，水流經所述第一金屬和所述第二金屬以產生帶電離子和銅離子。
7.一種農場管理工具，包括第一金屬管，用以提供電子；耦合物，為非導電材料；第二金屬管，用以提供金屬離子； 其中，所述第一金屬管、所述耦合物及所述第二金屬管依序排列配置以形成所述農場管理工具。
8.根據權利要求7所述的農場管理工具，其特徵在於，所述第一金屬管和所述第二金屬管在水中產生帶電離子和銅離子。
9.根據權利要求8所述的農場管理工具，其特徵在於，所述帶電離子和所述銅離子用以抑制藻類、寄生蟲、蟲卵及病菌的繁殖，以降低土壤中的鹽分和放射性物質。
全文摘要
本發明提供一種減少硬化土壤中的化學鹽的方法，也可適用於灌溉用水的水質改善。該方法包括一種電解系統，該電解系統直接與土壤接觸，分離土壤中的化學鹽；或是通過該方法在灌溉水中釋放帶電離子和金屬離子，並用做葉面噴灑，以達到促進農作物生長、抑制農作物上的病蟲害、分解土壤中的化學鹽、鬆散土塊、抑制土內的藻類、寄生蟲及有害菌並提高農業生產力的效果。
文檔編號A01B79/00GK102948278SQ20121022859
公開日2013年3月6日 申請日期2012年7月2日 優先權日2011年8月15日
發明者吳正新, 吳彥毅 申請人:吳正新, 吳彥毅