一種模擬不同耕層結(jié)構(gòu)下土壤水肥遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的裝置的制造方法
【專利摘要】一種模擬不同耕層結(jié)構(gòu)下土壤水肥遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的裝置，屬于土壤監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。包括有機(jī)玻璃柱、底座、封閉罩，淋溶液抽取裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、土壤水采集裝置和氣體取樣裝置，所述底座置于有機(jī)玻璃柱下方，和有機(jī)玻璃柱同埋置于大田環(huán)境土壤中，有機(jī)玻璃柱頂端高出地面，底座內(nèi)置集液瓶，集液瓶與有機(jī)玻璃柱底部的淋溶孔通過導(dǎo)管Ⅰ連接，集液瓶與淋溶液抽取裝置通過導(dǎo)管Ⅱ連接，有機(jī)玻璃柱頂端設(shè)置封閉罩，在有機(jī)玻璃柱不同高度位置分別設(shè)有連接數(shù)據(jù)采集裝置的傳感線及連接土壤水采集裝置的采集導(dǎo)管，在封閉罩上連接取樣裝置。本實(shí)用新型能模擬不同耕層結(jié)構(gòu)下土壤水分養(yǎng)分遷移轉(zhuǎn)化及作物生長(zhǎng)，定量評(píng)價(jià)出不同耕層結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣，為合理耕層構(gòu)建提供依據(jù)。
【專利說明】
一種模擬不同耕層結(jié)構(gòu)下土壤水肥遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于土壤監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種模擬不同耕層結(jié)構(gòu)下土壤水分養(yǎng)分迀移轉(zhuǎn)化規(guī)律及作物生長(zhǎng)的室外土柱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]良好的耕層結(jié)構(gòu)在提高糧食產(chǎn)量、保障國(guó)家糧食安全中起著重要作用。20世紀(jì)70年代后期，隨著國(guó)外旋耕機(jī)具的引進(jìn)和旋耕的逐步推廣，更是大大提高了耕作效率，與犁耕和耙耕作業(yè)相比，旋耕作業(yè)具有碎土性能好，適應(yīng)性強(qiáng)，作業(yè)效率高的優(yōu)點(diǎn)。但長(zhǎng)期以旋代耕，也逐步暴露了一些問題，現(xiàn)行的旋耕深度一般在15cm左右，比過去的機(jī)械耕翻深度淺8-10cm，造成耕層變淺；同時(shí)連年旋耕，由于犁刀的擠壓作用致使在耕作層與心土層之間形成了一層堅(jiān)硬、封閉的犁底層，而且長(zhǎng)期的大水漫灌造成的粘粒集聚作用，更是加劇了這種犁底層效應(yīng)。
[0003]對(duì)耕作土壤來說，具有適當(dāng)厚度的犁底層對(duì)保持養(yǎng)分，保存水分還是非常有益的；但是犁底層過厚、堅(jiān)實(shí)，不僅阻礙作物根系的穿插，同時(shí)阻礙了耕作層與心土層之間水、肥、氣、熱的連通性。但是犁底層的存在究竟會(huì)對(duì)土壤水分養(yǎng)分迀移轉(zhuǎn)化及作物生長(zhǎng)的產(chǎn)生何種影響？以及什么樣的耕層結(jié)構(gòu)才是最有利于提高作物水分養(yǎng)分利用效率，從而增加產(chǎn)量減少溫室氣體排放及養(yǎng)分深層淋溶？限于目前研究手段或裝置的缺乏，目前這些問題還沒有統(tǒng)一的結(jié)論。同時(shí)由于實(shí)際農(nóng)田環(huán)境的復(fù)雜性及土壤剖面結(jié)構(gòu)的異質(zhì)性是難以克服的，因此從大田試驗(yàn)角度來研究不同耕層結(jié)構(gòu)對(duì)水分養(yǎng)分迀移轉(zhuǎn)化及作物生長(zhǎng)的影響，是十分困難的，而且成本也相當(dāng)高昂，得到的數(shù)據(jù)可靠性也不佳。因此一種可靠的，理想化的模擬裝置對(duì)摸清不同耕層結(jié)構(gòu)對(duì)土壤剖面水分養(yǎng)分迀移轉(zhuǎn)化及作物生長(zhǎng)的影響具有重要意義，進(jìn)而對(duì)指導(dǎo)該地區(qū)合理耕層構(gòu)建、充分挖掘耕層潛力提供依據(jù)。
[0004]傳統(tǒng)的土柱模擬試驗(yàn)裝置極其簡(jiǎn)單，主要存在以下幾個(gè)方面的技術(shù)問題:
[0005]—、目前的土柱試驗(yàn)，大多是在沒有作物的理想環(huán)境下進(jìn)行，但是作物的存在對(duì)水分養(yǎng)分迀移轉(zhuǎn)化起著重要作用，沒有作物參與的生態(tài)系統(tǒng)不是完整的生態(tài)系統(tǒng)。
[0006]二、傳統(tǒng)土柱試驗(yàn)無法做到對(duì)養(yǎng)分的淋溶、作物吸收、溫室氣體排放等去向的全方位監(jiān)測(cè)。
[0007]三、傳統(tǒng)的土柱裝置無法長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)不同層次土壤水分動(dòng)態(tài)變化并提取不同土壤層次的淋溶液。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種模擬不同耕層結(jié)構(gòu)下土壤水肥迀移轉(zhuǎn)化規(guī)律的裝置，盡可能貼近大田實(shí)際環(huán)境條件，同時(shí)降低成本，定量評(píng)價(jià)出不同耕層結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣，以期為合理耕層構(gòu)建提供依據(jù)。
[0009 ]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0010]—種模擬不同耕層結(jié)構(gòu)下土壤水肥迀移轉(zhuǎn)化規(guī)律的裝置，包括有機(jī)玻璃柱、底座、封閉罩，淋溶液抽取裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、土壤水采集裝置和氣體取樣裝置，所述底座置于有機(jī)玻璃柱下方，和有機(jī)玻璃柱同置于地下，有機(jī)玻璃柱頂端高出地面，底座內(nèi)置集液瓶，集液瓶與有機(jī)玻璃柱底部的淋溶孔通過導(dǎo)管I連接，集液瓶與地上的淋溶液抽取裝置通過導(dǎo)管Π連接，有機(jī)玻璃柱頂端設(shè)置封閉罩，在有機(jī)玻璃柱不同高度位置分別設(shè)有連接數(shù)據(jù)采集裝置的傳感線及連接土壤水采集裝置的采集導(dǎo)管m，在封閉罩上連接取樣裝置。
[0011 ]進(jìn)一步地，所述有機(jī)玻璃柱包括上、中、下三段，三段有機(jī)玻璃柱分別通過相咬合的凹凸槽相結(jié)合，埋置在地下的上段有機(jī)玻璃柱高出地面1cm;有機(jī)玻璃柱的上段和中段通過固定箍連接，根據(jù)實(shí)際耕層及犁底層厚度或者實(shí)際模擬試驗(yàn)需求調(diào)節(jié)高度，有機(jī)玻璃柱下段高度為70cm，有機(jī)玻璃柱內(nèi)徑40cm，壁厚8mm。
[0012]進(jìn)一步地，距離所述上段有機(jī)玻璃柱最頂端15cm和25cm處設(shè)置并列的土壤水采集裝置安裝孔和傳感器安裝孔，不同高度的安裝孔在水平面上的投影位置相隔90度角;在下段有機(jī)玻璃柱距其頂端Ocm和20cm處設(shè)置并列的土壤水采集裝置安裝孔和傳感器安裝孔，不同高度安裝孔在水平面上的投影位置相隔90度角，S卩:分別在距整個(gè)有機(jī)玻璃柱頂端15cm、25cm、40cm、60cm四個(gè)位置處設(shè)置取樣孔，在上中下三段有機(jī)玻璃柱相互摞合的過程中，通過旋轉(zhuǎn)有機(jī)玻璃柱柱體，使不同高度取樣孔在水平投影面上彼此相距90度角。
[0013]進(jìn)一步地，所述三段有機(jī)玻璃柱在結(jié)合處通過固定箍固定，其中:上、中段有機(jī)玻璃柱對(duì)應(yīng)固定箍與數(shù)據(jù)采集器固定裝置相連，將不同預(yù)置高度的傳感器安裝孔引出的傳感線分別與安裝在數(shù)據(jù)采集器固定裝置內(nèi)的數(shù)據(jù)采集器相連。
[0014]進(jìn)一步地，所述傳感線上貫穿有封堵安裝孔的橡皮塞。
[0015]進(jìn)一步地，所述土壤水采集裝置包括采集器、不同高度的安裝孔及陶瓷頭，所述不同高度的安裝孔內(nèi)分別安裝陶瓷頭，各陶瓷頭通過導(dǎo)管m分別連接采集器。
[0016]進(jìn)一步地，所述集液瓶的瓶蓋密封連接，瓶蓋上開有三個(gè)孔，其中一孔與有機(jī)玻璃柱底部的淋溶孔通過導(dǎo)管連接，所述導(dǎo)管伸入瓶蓋小于等于2cm，一孔與地面上的淋溶液抽取裝置連接，另一孔為氣壓平衡孔，與外界相通。
[0017]進(jìn)一步地，所述淋溶液抽取裝置由帶橡皮塞的廣口瓶和真空栗連接構(gòu)成，橡皮塞預(yù)留兩孔，一孔與集液瓶延伸至地表的導(dǎo)管Π相連，另一孔通過導(dǎo)管IV與真空栗相連。
[0018]進(jìn)一步地，所述取樣裝置包括真空瓶、三通閥、針筒及導(dǎo)管V，封閉罩上開有抽氣孔，通過導(dǎo)管V連接三通閥，三通閥另一端與針筒相連，余下的一端由三通閥自帶螺帽封閉，取樣時(shí)，打開三通閥，針筒通過三通閥抽氣，抽氣完畢，關(guān)閉三通閥，針筒通過針頭將氣體注入真空瓶?jī)?nèi)，即完成一次取樣。
[0019]進(jìn)一步地，封閉罩為不透光封閉罩，封閉罩頂端設(shè)置有溫度速測(cè)表。
[0020]本發(fā)明的有益效果為:
[0021]1.本發(fā)明構(gòu)成的土柱系統(tǒng)與作物在大田環(huán)境條件下構(gòu)成了一個(gè)完備的生態(tài)系統(tǒng)，水分養(yǎng)分在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中流轉(zhuǎn)并與外界生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生交換；
[0022]2.本發(fā)明能夠在大田實(shí)際環(huán)境中，很好的模擬不同耕層結(jié)構(gòu)下養(yǎng)分的各種去向，包括作物吸收、深層淋溶及氣態(tài)排放，定量評(píng)價(jià)出不同耕層結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣，以期為合理耕層構(gòu)建提供依據(jù)。
[0023]3.本發(fā)明具有可重復(fù)利用性，相較大田試驗(yàn)?zāi)軌蝻@著降低試驗(yàn)成本并提高試驗(yàn)精度，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中:1.集液瓶，2.導(dǎo)管I，3.底座，4.基座，5.下段有機(jī)玻璃柱，6.中段有機(jī)玻璃柱，7.固定箍，8.上段有機(jī)玻璃柱，9.傳感線，10.數(shù)據(jù)采集裝置，11.封閉罩，12.溫度測(cè)速表，13.橡膠塞，14.陶瓷頭，15.土壤水采集裝置，16.三通閥，17.針筒，18.真空瓶，19.真空栗，20.廣口瓶，21.導(dǎo)管Π，22.導(dǎo)管ΙΠ，23.導(dǎo)管IV，24.導(dǎo)管V。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0027]實(shí)施例:如圖1所示，本發(fā)明包括有機(jī)玻璃柱、底座3、封閉罩11，淋溶液抽取裝置、數(shù)據(jù)采集裝置10、土壤水采集裝置15和氣體取樣裝置，所述底座3置于有機(jī)玻璃柱下方，和有機(jī)玻璃柱同置于地下，有機(jī)玻璃柱頂端高出地面，底座3內(nèi)置集液瓶I，集液瓶I與有機(jī)玻璃柱底部的淋溶孔通過導(dǎo)管12連接，集液瓶I與地上的淋溶液抽取裝置通過導(dǎo)管Π 21連接，有機(jī)玻璃柱頂端設(shè)置封閉罩11，在有機(jī)玻璃柱不同高度位置分別設(shè)有連接數(shù)據(jù)采集裝置10的傳感線及連接土壤水采集裝置15的采集導(dǎo)管ΙΠ22，在封閉罩11上連接取樣裝置。
[0028]所述有機(jī)玻璃柱包括上、中、下三段，三段有機(jī)玻璃柱分別通過相咬合的凹凸槽相結(jié)合，埋置在地下的上段有機(jī)玻璃柱8高出地面10cm。有機(jī)玻璃柱的上段和中段通過固定箍連接，根據(jù)實(shí)際耕層及犁底層厚度或者實(shí)際模擬試驗(yàn)需求調(diào)節(jié)高度，有機(jī)玻璃柱內(nèi)徑40cm，壁厚8mm。本例有機(jī)玻璃柱總高度為110cm，其中下段高度為70cm，上中兩段高度共40cm，其中:中段有機(jī)玻璃柱6模擬厚度15cm犁底層，因此上段和中段高度分別為25cm和15cm，整根土柱埋入土壤中，保證上段有機(jī)玻璃柱8高出地面10cm，上中下三段有機(jī)玻璃柱分別通過相咬合的凹凸槽相結(jié)合，保證水分不會(huì)外溢。
[0029]距離所述上段有機(jī)玻璃柱8頂端15cm和25cm處設(shè)置并列的土壤水采集裝置16安裝孔和傳感器安裝孔，不同高度的安裝孔在水平面上的投影位置相隔90度角;在下段有機(jī)玻璃柱5距其頂端Ocm和20cm處設(shè)置并列的土壤水采集裝置16安裝孔和傳感器安裝孔，不同高度安裝孔在水平面上的投影位置相隔90度角，S卩:分別在距整個(gè)有機(jī)玻璃柱頂端15cm、25Cm、40Cm、60Cm四個(gè)位置處設(shè)置取樣孔，在上中下三段有機(jī)玻璃柱相互摞合的過程中，通過旋轉(zhuǎn)有機(jī)玻璃柱柱體，使不同高度取樣孔在水平投影面上彼此相距90度角。
[0030]所述三段有機(jī)玻璃柱在結(jié)合處通過固定箍7固定，防止上、下有機(jī)玻璃柱8、5發(fā)生水平錯(cuò)置，其中:上、中段有機(jī)玻璃柱8、6對(duì)應(yīng)固定箍7與數(shù)據(jù)采集裝置相連，通過螺栓固定，將不同預(yù)置高度的傳感器安裝孔引出的傳感線分別與安裝在數(shù)據(jù)采集裝置內(nèi)的數(shù)據(jù)采集器相連。
[0031]所述傳感線上貫穿有封堵安裝孔的橡皮塞。
[0032]所述土壤水采集裝置15包括采集器、不同高度的安裝孔及陶瓷頭14，所述不同高度的安裝孔內(nèi)分別安裝陶瓷頭14，各陶瓷頭14通過導(dǎo)管ΙΠ22分別連接采集器。
[0033]所述集液瓶I的瓶蓋密封連接，瓶蓋上開有三個(gè)孔，其中一孔與有機(jī)玻璃柱底部的淋溶孔通過導(dǎo)管12連接，所述導(dǎo)管12伸入瓶蓋小于等于2cm，一孔與地面上的淋溶液抽取裝置連接，另一孔為氣壓平衡孔，與外界相通。
[0034]所述淋溶液抽取裝置由帶橡皮塞的廣口瓶20和真空栗19連接構(gòu)成，橡皮塞預(yù)留兩孔，一孔與集液瓶I延伸至地表的導(dǎo)管Π 21相連，另一孔通過導(dǎo)管IV23與真空栗19相連。
[0035]所述取樣裝置包括真空瓶18、三通閥16、針筒17及導(dǎo)管V24，封閉罩11上開有抽氣孔，通過導(dǎo)管V 24連接三通閥16，三通閥16另一端與針筒17相連，余下的一端由三通閥16自帶螺帽封閉，取樣時(shí)，打開三通閥16，針筒17通過三通閥16抽氣，抽氣完畢，關(guān)閉三通閥16，針筒17通過針頭將氣體注入真空瓶18內(nèi)，即完成一次取樣。
[0036]封閉罩11為不透光封閉罩，封閉罩頂端設(shè)置有溫度速測(cè)表12。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種模擬不同耕層結(jié)構(gòu)下土壤水肥迀移轉(zhuǎn)化規(guī)律的裝置，其特征在于:包括有機(jī)玻璃柱、底座、封閉罩，淋溶液抽取裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、土壤水采集裝置和氣體取樣裝置，所述底座置于有機(jī)玻璃柱下方，和有機(jī)玻璃柱同置于地下，有機(jī)玻璃柱頂端高出地面，底座內(nèi)置集液瓶，集液瓶與有機(jī)玻璃柱底部的淋溶孔通過導(dǎo)管I連接，集液瓶與地上的淋溶液抽取裝置通過導(dǎo)管Π連接，有機(jī)玻璃柱頂端設(shè)置封閉罩，在有機(jī)玻璃柱不同高度位置分別設(shè)有連接數(shù)據(jù)采集裝置的傳感線及連接土壤水采集裝置的采集導(dǎo)管m，在封閉罩上連接取樣裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬不同耕層結(jié)構(gòu)下土壤水肥迀移轉(zhuǎn)化規(guī)律的裝置，其特征在于:所述有機(jī)玻璃柱包括上、中、下三段，三段有機(jī)玻璃柱分別通過相咬合的凹凸槽相結(jié)合，埋置在地下的上段有機(jī)玻璃柱高出地面1cm;有機(jī)玻璃柱的上段和中段通過固定箍連接，根據(jù)實(shí)際耕層及犁底層厚度或者實(shí)際模擬試驗(yàn)需求調(diào)節(jié)高度，有機(jī)玻璃柱下段高度為70cm，有機(jī)玻璃柱內(nèi)徑40cm，壁厚8mm。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬不同耕層結(jié)構(gòu)下土壤水肥迀移轉(zhuǎn)化規(guī)律的裝置，其特征在于:距離所述上段有機(jī)玻璃柱最頂端15cm和25cm處設(shè)置并列的土壤水采集裝置安裝孔和傳感器安裝孔，不同高度的安裝孔在水平面上的投影位置相隔90度角；在下段有機(jī)玻璃柱距其頂端Ocm和20cm處設(shè)置并列的土壤水采集裝置安裝孔和傳感器安裝孔，不同高度安裝孔在水平面上的投影位置相隔90度角，S卩:分別在距整個(gè)有機(jī)玻璃柱頂端15Cm、25Cm、40Cm、60cm四個(gè)位置處設(shè)置取樣孔，在上中下三段有機(jī)玻璃柱相互摞合的過程中，通過旋轉(zhuǎn)有機(jī)玻璃柱柱體，使不同高度取樣孔在水平投影面上彼此相距90度角。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模擬不同耕層結(jié)構(gòu)下土壤水肥迀移轉(zhuǎn)化規(guī)律的裝置，其特征在于:所述三段有機(jī)玻璃柱在結(jié)合處通過固定箍固定，其中:上、中段有機(jī)玻璃柱對(duì)應(yīng)固定箍與數(shù)據(jù)采集器固定裝置相連，將不同預(yù)置高度的傳感器安裝孔引出的傳感線分別與安裝在數(shù)據(jù)采集器固定裝置內(nèi)的數(shù)據(jù)采集器相連。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬不同耕層結(jié)構(gòu)下土壤水肥迀移轉(zhuǎn)化規(guī)律的裝置，其特征在于:所述傳感線上貫穿有封堵安裝孔的橡皮塞。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬不同耕層結(jié)構(gòu)下土壤水肥迀移轉(zhuǎn)化規(guī)律的裝置，其特征在于:所述土壤水采集裝置包括采集器、不同高度的安裝孔及陶瓷頭，所述不同高度的安裝孔內(nèi)分別安裝陶瓷頭，各陶瓷頭通過導(dǎo)管m分別連接采集器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬不同耕層結(jié)構(gòu)下土壤水肥迀移轉(zhuǎn)化規(guī)律的裝置，其特征在于:所述集液瓶的瓶蓋密封連接，瓶蓋上開有三個(gè)孔，其中一孔與有機(jī)玻璃柱底部的淋溶孔通過導(dǎo)管連接，所述導(dǎo)管伸入瓶蓋小于等于2cm，一孔與地面上的淋溶液抽取裝置連接，另一孔為氣壓平衡孔，與外界相通。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬不同耕層結(jié)構(gòu)下土壤水肥迀移轉(zhuǎn)化規(guī)律的裝置，其特征在于:所述淋溶液抽取裝置由帶橡皮塞的廣口瓶和真空栗連接構(gòu)成，橡皮塞預(yù)留兩孔，一孔與集液瓶延伸至地表的導(dǎo)管Π相連，另一孔通過導(dǎo)管IV與真空栗相連。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬不同耕層結(jié)構(gòu)下土壤水肥迀移轉(zhuǎn)化規(guī)律的裝置，其特征在于:所述取樣裝置包括真空瓶、三通閥、針筒及導(dǎo)管V，封閉罩上開有抽氣孔，通過導(dǎo)管V連接三通閥，三通閥另一端與針筒相連，余下的一端由三通閥自帶螺帽封閉，取樣時(shí)，打開三通閥，針筒通過三通閥抽氣，抽氣完畢，關(guān)閉三通閥，針筒通過針頭將氣體注入真空瓶?jī)?nèi)，即完成一次取樣。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬不同耕層結(jié)構(gòu)下土壤水肥迀移轉(zhuǎn)化規(guī)律的裝置，其特征在于:封閉罩為不透光封閉罩，封閉罩頂端設(shè)置有溫度速測(cè)表。
【文檔編號(hào)】G01N33/24GK205679606SQ201620347108
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日 公開號(hào)201620347108.2, CN 201620347108, CN 205679606 U, CN 205679606U, CN-U-205679606, CN201620347108, CN201620347108.2, CN205679606 U, CN205679606U
【發(fā)明人】李玉義, 逄煥成, 翟振, 盧闖, 魏由慶, 王婧
【申請(qǐng)人】中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所