本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)生態(tài)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種生態(tài)農(nóng)田系統(tǒng)及構(gòu)建方法。

背景技術(shù)：

目前我國(guó)農(nóng)田主要采用單一的農(nóng)業(yè)種植技術(shù)，尤其在南方多雨地區(qū)，主要采用早稻和晚稻輪作、中稻和油菜輪作等模式，其基本特征表現(xiàn)為生態(tài)適應(yīng)性較弱、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一、經(jīng)濟(jì)效益較低，不能有效的提高稻田的綜合生產(chǎn)能力。隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多的地方推廣采用稻作農(nóng)田養(yǎng)殖水產(chǎn)的模式，農(nóng)田養(yǎng)殖是指利用稻田淺水環(huán)境輔以人為措施，既種稻又養(yǎng)殖魚(yú)、蝦、蟹等水產(chǎn)品，以提高稻田生產(chǎn)效益的一種生產(chǎn)形式。農(nóng)田養(yǎng)殖使植物、動(dòng)物二者互利共生，形成新的生態(tài)系統(tǒng)，充分發(fā)揮農(nóng)田的生產(chǎn)力，達(dá)到了提高經(jīng)濟(jì)效益的目的，同時(shí)減少了農(nóng)藥化肥的施用，減少面源污染。但目前的農(nóng)田養(yǎng)殖大多為農(nóng)田養(yǎng)殖不同水產(chǎn)品如蝦、蟹、魚(yú)等過(guò)程的技術(shù)方法。目前傳統(tǒng)的農(nóng)田可持續(xù)發(fā)展能力差且功能單一，灌排功能設(shè)計(jì)僅為了農(nóng)作物的生長(zhǎng)需求，不能滿足農(nóng)田養(yǎng)殖的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)目前存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種新的生態(tài)農(nóng)田系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠同時(shí)滿足農(nóng)作物生長(zhǎng)和水產(chǎn)品養(yǎng)殖的需要，還使植物以及動(dòng)物構(gòu)成了農(nóng)田內(nèi)不同類(lèi)型的生物結(jié)構(gòu)，將生態(tài)系統(tǒng)的功能最大限度的發(fā)揮出來(lái)，使農(nóng)田具備良好的自我凈化功能與自我調(diào)控能力。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種生態(tài)農(nóng)田系統(tǒng)，所述生態(tài)農(nóng)田系統(tǒng)包括田間系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)和排水系統(tǒng)，所述田間系統(tǒng)分別與灌溉系統(tǒng)和排水系統(tǒng)連通；所述田間系統(tǒng)包括養(yǎng)殖系統(tǒng)和農(nóng)作系統(tǒng)，養(yǎng)殖系統(tǒng)周?chē)O(shè)置農(nóng)作系統(tǒng)，所述灌溉系統(tǒng)包括依次連接的灌溉控制系統(tǒng)、水預(yù)處理系統(tǒng)和灌溉水池；灌溉控制系統(tǒng)和灌溉水池設(shè)在農(nóng)田外部，所述水預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)置在灌溉水池的進(jìn)水口處，所述排水系統(tǒng)包括排水控制系統(tǒng)和排水池，所述排水控制系統(tǒng)包括排水閘門(mén)和抽水泵，所述排水閘門(mén)設(shè)在田間系統(tǒng)與排水系統(tǒng)的連接處，抽水泵設(shè)在排水池中，排水池通過(guò)管道又和水預(yù)處理系統(tǒng)連接，用于排水池的水再返回水預(yù)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水循環(huán)利用。

其中，所述養(yǎng)殖系統(tǒng)包括養(yǎng)殖溝、養(yǎng)殖塘和攔網(wǎng)，所述養(yǎng)殖溝和養(yǎng)殖塘相連通，攔網(wǎng)設(shè)置在農(nóng)田四周，用于防止養(yǎng)殖的生物逃脫。

所述養(yǎng)殖溝布設(shè)在整個(gè)田塊中，平面布置為“田”或“口”形式。

根據(jù)魚(yú)、蝦、蟹等生存需要，養(yǎng)殖溝深度可設(shè)置為0.30-1.20cm，截面采用梯形、u形或矩形等形式。

所述養(yǎng)殖塘可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，一般面積為1-5m²，深度與養(yǎng)殖溝的深度相同。

所述灌溉控制系統(tǒng)包括灌溉控制閘門(mén)、灌溉水泵、水質(zhì)傳感器和水位傳感器，所述灌溉控制閘門(mén)設(shè)在灌溉水池與田間系統(tǒng)連通的進(jìn)水口處，灌溉水泵、水質(zhì)傳感器和水位傳感器均設(shè)在灌溉水池中。

并且本發(fā)明的灌溉水池主要用于儲(chǔ)存灌溉和養(yǎng)殖用水，其容積v灌總＝e+v養(yǎng)殖，其中v灌總為灌溉水池容積，e為作物灌水定額，v養(yǎng)殖為養(yǎng)殖時(shí)一次需水量。灌溉控制系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)和控制進(jìn)入農(nóng)田的水量、水位和水質(zhì)。水預(yù)處理系統(tǒng)主要對(duì)輸送或匯集的外調(diào)水進(jìn)行沉淀、過(guò)濾和吸附等預(yù)處理，使水質(zhì)達(dá)到養(yǎng)殖和灌溉要求，水預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)置在灌溉水池的進(jìn)水口處，主要由填料層(過(guò)濾層)和水生植物組成。

所述攔網(wǎng)選用可降解塑料、秸稈或人造纖維做成的網(wǎng)；或者通過(guò)種植密集作物形成攔網(wǎng)，攔網(wǎng)高度可設(shè)置為0.30-1.0m。

所述排水池主要用于儲(chǔ)存農(nóng)田排出的水，同時(shí)控制農(nóng)田水位，在缺水時(shí)還可將排水池中的水引入灌溉水池循環(huán)利用，所述排水池的容積v排總＝v暴雨+v換水，其中v暴雨是暴雨時(shí)排入的水量，v換水是養(yǎng)殖時(shí)一次換水量。

本發(fā)明還提供了一種上述生態(tài)農(nóng)田系統(tǒng)的構(gòu)建方法，具體包括如下步驟：

(1)首先根據(jù)需要選定田塊，根據(jù)養(yǎng)殖需要確定田間養(yǎng)殖溝、塘的位置和型式，并根據(jù)外部水源的位置、地形和作物、養(yǎng)殖動(dòng)物的種類(lèi)分析計(jì)算確定灌溉水池、排水池的容積、進(jìn)水口和出水口的布置及水預(yù)處理系統(tǒng)的布置；

(2)根據(jù)步驟(1)的設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，建好灌溉水池、排水池、養(yǎng)殖溝、養(yǎng)殖塘，安裝好水預(yù)處理系統(tǒng)、灌溉控制系統(tǒng)和排水控制系統(tǒng)，構(gòu)建用于養(yǎng)殖的生態(tài)農(nóng)田待用；

(3)在農(nóng)田養(yǎng)殖水產(chǎn)動(dòng)物過(guò)程中，需要灌溉或養(yǎng)殖換水時(shí)，外調(diào)水源并通過(guò)水預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行凈化，水的ph值指標(biāo)達(dá)標(biāo)時(shí)通過(guò)灌溉水泵和灌溉控制閘門(mén)將水引入田間；在暴雨、農(nóng)田退水或換水時(shí)通過(guò)排水控制系統(tǒng)將水排入排水池，同時(shí)控制農(nóng)田的水位；

(4)排水池的水再返回水預(yù)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水循環(huán)利用。

本發(fā)明方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.通過(guò)生態(tài)農(nóng)田系統(tǒng)的灌溉系統(tǒng)和排水系統(tǒng)的構(gòu)建，大大提高了農(nóng)田養(yǎng)殖的水源、水質(zhì)及排水的可靠性，有利于農(nóng)田經(jīng)營(yíng)綜合經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。采用灌溉控制系統(tǒng)和排水控制系統(tǒng)使生態(tài)農(nóng)田養(yǎng)殖更加精準(zhǔn)和細(xì)化，能有效減少人工和不確定的成本。

2.通過(guò)排水-水預(yù)處理-灌溉的循環(huán)利用，能有效減少灌溉和養(yǎng)殖需水量，提高農(nóng)田水利用效率；養(yǎng)殖溝塘和灌、排水池積蓄雨水，延緩暴雨匯流，減輕洪水災(zāi)害，同時(shí)動(dòng)物-植物相互依存，減少農(nóng)藥和化肥的使用，能夠減輕污染。

3.通過(guò)構(gòu)建農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，使植物、動(dòng)物二者互利共生，有利于構(gòu)建穩(wěn)定的生物群落，維護(hù)生態(tài)平衡。

4.本發(fā)明均選用環(huán)保節(jié)能材料，較傳統(tǒng)的混凝土、砂石等工程材料的使用，能有效減輕二次污染，施工簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的平面布置示意圖；

圖2為養(yǎng)殖溝示意圖；

圖中：1-田間系統(tǒng)；11-養(yǎng)殖溝；12-養(yǎng)殖塘；13-攔網(wǎng)；14-農(nóng)作物；2-灌溉系統(tǒng)；21-灌溉水池；22-過(guò)濾層；23-水生植物；24-灌溉控制閘門(mén)；25-灌溉水泵；26-水質(zhì)傳感器；27-水位傳感器；3-排水系統(tǒng)；31-排水池；32-排水閘門(mén)；33-抽水泵。

具體實(shí)施方式

下面將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本發(fā)明，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

如在通篇說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的“包含”或“包括”為一開(kāi)放式用語(yǔ)，故應(yīng)解釋成“包含但不限定于”。說(shuō)明書(shū)后續(xù)描述為實(shí)施本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，然所述描述乃以說(shuō)明書(shū)的一般原則為目的，并非用以限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。

實(shí)施例1

一種生態(tài)農(nóng)田系統(tǒng)，如圖1所示，所述生態(tài)農(nóng)田系統(tǒng)包括田間系統(tǒng)1、灌溉系統(tǒng)2和排水系統(tǒng)3，所述田間系統(tǒng)1分別與灌溉系統(tǒng)2和排水系統(tǒng)3連通；所述田間系統(tǒng)1包括養(yǎng)殖系統(tǒng)和農(nóng)作系統(tǒng)，養(yǎng)殖系統(tǒng)周?chē)O(shè)置農(nóng)作系統(tǒng)，所述灌溉系統(tǒng)2包括依次連接的灌溉控制系統(tǒng)、水預(yù)處理系統(tǒng)和灌溉水池；灌溉控制系統(tǒng)和灌溉水池設(shè)在農(nóng)田外部，所述水預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)置在灌溉水池的進(jìn)水口處，所述排水系統(tǒng)包括排水控制系統(tǒng)和排水池31，所述排水控制系統(tǒng)包括排水閘門(mén)32和抽水泵33，所述排水閘門(mén)32設(shè)在田間系統(tǒng)與排水系統(tǒng)的連接處，抽水泵33設(shè)在排水池31中，排水池通過(guò)管道又和水預(yù)處理系統(tǒng)連接，用于排水池的水再返回水預(yù)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水循環(huán)利用。

其中，所述養(yǎng)殖系統(tǒng)包括養(yǎng)殖溝11、養(yǎng)殖塘12和攔網(wǎng)13，所述養(yǎng)殖溝11和養(yǎng)殖塘12相連通，攔網(wǎng)13設(shè)置在農(nóng)作物14的四周，用于防止養(yǎng)殖的生物逃脫。

所述養(yǎng)殖溝11布設(shè)在整個(gè)田塊中，平面布置為“田”形式。

根據(jù)魚(yú)、蝦、蟹等生存需要，養(yǎng)殖溝深度設(shè)置為0.80cm，截面采用梯形，如圖2所示。

每個(gè)養(yǎng)殖塘的面積為2m²，深度與養(yǎng)殖溝的深度相同。

所述灌溉控制系統(tǒng)包括灌溉控制閘門(mén)24、灌溉水泵25、水質(zhì)傳感器26和水位傳感器27，所述灌溉控制閘門(mén)設(shè)在灌溉水池與田間系統(tǒng)連通的進(jìn)水口處，灌溉水泵25、水質(zhì)傳感器26和水位傳感器27均設(shè)在灌溉水池中。

上述灌溉水池主要用于儲(chǔ)存灌溉和養(yǎng)殖用水，其容積v灌總＝e+v養(yǎng)殖，其中v灌總為灌溉水池容積，e為作物灌水定額，v養(yǎng)殖為養(yǎng)殖時(shí)一次需水量。灌溉控制系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)和控制進(jìn)入農(nóng)田的水量、水位和水質(zhì)。水預(yù)處理系統(tǒng)主要對(duì)輸送或匯集的外調(diào)水進(jìn)行沉淀、過(guò)濾和吸附等預(yù)處理，使水質(zhì)達(dá)到養(yǎng)殖和灌溉要求，水預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)置在灌溉水池的進(jìn)水口處，主要由過(guò)濾層22和水生植物23組成，農(nóng)作系統(tǒng)主要種植農(nóng)作物14，比如水稻，具體可以選擇抗病蟲(chóng)害、抗倒伏的水稻品種。

其中，攔網(wǎng)13選用可降解塑料做成的網(wǎng)；攔網(wǎng)高度設(shè)置為0.80m。

本發(fā)明的排水池主要用于儲(chǔ)存農(nóng)田排出的水，同時(shí)控制農(nóng)田水位，在缺水時(shí)還可將排水池中的水引入灌溉水池循環(huán)利用，所述排水池的容積v排總＝v雨水+v換水，其中v雨水是當(dāng)?shù)?4小時(shí)最大降雨條件下生態(tài)農(nóng)田范圍內(nèi)產(chǎn)生的徑流量，v換水是養(yǎng)殖時(shí)一次換水量。

實(shí)施例2

一種生態(tài)農(nóng)田系統(tǒng)，如圖1所示，所述生態(tài)農(nóng)田系統(tǒng)包括田間系統(tǒng)1、灌溉系統(tǒng)2和排水系統(tǒng)3，所述田間系統(tǒng)1分別與灌溉系統(tǒng)2和排水系統(tǒng)3連通；所述田間系統(tǒng)1包括養(yǎng)殖系統(tǒng)和農(nóng)作系統(tǒng)，養(yǎng)殖系統(tǒng)周?chē)O(shè)置農(nóng)作系統(tǒng)，所述灌溉系統(tǒng)2包括依次連接的灌溉控制系統(tǒng)、水預(yù)處理系統(tǒng)和灌溉水池；灌溉控制系統(tǒng)和灌溉水池設(shè)在農(nóng)田外部，所述水預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)置在灌溉水池的進(jìn)水口處，所述排水系統(tǒng)包括排水控制系統(tǒng)和排水池31，所述排水控制系統(tǒng)包括排水閘門(mén)32和抽水泵33，所述排水閘門(mén)32設(shè)在田間系統(tǒng)與排水系統(tǒng)的連接處，抽水泵33設(shè)在排水池31中，排水池通過(guò)管道又和水預(yù)處理系統(tǒng)連接，用于排水池的水再返回水預(yù)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水循環(huán)利用。

其中，所述養(yǎng)殖系統(tǒng)包括養(yǎng)殖溝11、養(yǎng)殖塘12和攔網(wǎng)13，所述養(yǎng)殖溝11和養(yǎng)殖塘12相連通，攔網(wǎng)13設(shè)置在農(nóng)田四周，用于防止養(yǎng)殖的生物逃脫。

所述養(yǎng)殖溝11布設(shè)在整個(gè)田塊中，平面布置為“口”形式。

根據(jù)魚(yú)、蝦、蟹等生存需要，養(yǎng)殖溝深度設(shè)置為1.20cm，截面采用u形。每個(gè)養(yǎng)殖塘的面積為5m²，深度與養(yǎng)殖溝的深度相同。

所述灌溉控制系統(tǒng)包括灌溉控制閘門(mén)24、灌溉水泵25、水質(zhì)傳感器26和水位傳感器27，所述灌溉控制閘門(mén)設(shè)在灌溉水池與田間系統(tǒng)連通的進(jìn)水口處，灌溉水泵25、水質(zhì)傳感器26和水位傳感器27均設(shè)在灌溉水池中。

所述的水預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)置在灌溉水池的進(jìn)水口處，由過(guò)濾層22和水生植物23組成，農(nóng)作系統(tǒng)主要種植農(nóng)作物14，比如水稻，具體可以選擇抗病蟲(chóng)害、抗倒伏的水稻品種。

其中，攔網(wǎng)13通過(guò)種植密集作物(如水稻等)形成攔擋。

實(shí)施例3

一種生態(tài)農(nóng)田系統(tǒng)的構(gòu)建方法，具體包括如下步驟：

(1)首先根據(jù)需要選定田塊，根據(jù)養(yǎng)殖需要確定田間養(yǎng)殖溝、塘的位置和型式，并根據(jù)外部水源的位置、地形和作物、養(yǎng)殖動(dòng)物的種類(lèi)分析計(jì)算確定灌溉水池、排水池的容積、進(jìn)水口和出水口的布置及水預(yù)處理系統(tǒng)的布置；

(2)根據(jù)步驟(1)的設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，建好灌溉水池、排水池、養(yǎng)殖溝、養(yǎng)殖塘，安裝好水預(yù)處理系統(tǒng)、灌溉控制系統(tǒng)和排水控制系統(tǒng)，構(gòu)建用于養(yǎng)殖的生態(tài)農(nóng)田待用；

(3)在農(nóng)田養(yǎng)殖水產(chǎn)動(dòng)物過(guò)程中，需要灌溉或養(yǎng)殖換水時(shí)，外調(diào)水源并通過(guò)水預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行凈化，水的ph值指標(biāo)達(dá)標(biāo)時(shí)通過(guò)灌溉水泵和灌溉控制閘門(mén)將水引入田間；在暴雨、農(nóng)田退水或換水時(shí)通過(guò)排水控制系統(tǒng)將水排入排水池，同時(shí)控制農(nóng)田的水位；

(4)排水池的水再返回水預(yù)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水循環(huán)利用。

具體地，如在江蘇省常州地區(qū)進(jìn)行稻田養(yǎng)蟹，選擇一塊面積為8畝(長(zhǎng)×寬為90×60m)的田塊，在田間開(kāi)挖“田”字型的養(yǎng)殖溝，養(yǎng)殖溝寬120cm，溝深80cm；設(shè)置6個(gè)，養(yǎng)殖塘深80cm，面積為5m²；在田埂邊種植黃豆等作物，在作物生長(zhǎng)高度低于50cm時(shí)布設(shè)50cm高的攔網(wǎng)，當(dāng)作物高度大魚(yú)50m時(shí)撤掉攔網(wǎng)。

在田塊一側(cè)設(shè)置閘門(mén)與灌溉系統(tǒng)連通，其中灌溉水池容積v灌總約為2000m³，灌溉水池深1.5m，面積為30×40m，灌溉水池進(jìn)水口處設(shè)置不同粒徑的砂石濾料層80cm，濾料層外種植寬為1-2m的水生植物凈化帶，水生植物以本地鄉(xiāng)土作物為主，如蘆葦、菖蒲、水蔥等。在灌溉水池內(nèi)安裝布設(shè)灌溉水泵、水質(zhì)傳感器、水位傳感器。

在田塊與灌溉水池相對(duì)一側(cè)布設(shè)排水池，通過(guò)排水閘門(mén)與田塊連通。通過(guò)24小時(shí)最大雨量和養(yǎng)殖換水計(jì)算排水池體積取2000m³，與灌溉水池同等大小，排水池內(nèi)布設(shè)抽水泵。排水池利用管道將水引入灌溉系統(tǒng)，循環(huán)使用，減少需水量。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說(shuō)明及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。