一種改進的設施土壤水鹽監測裝置製造方法

2023-05-22 03:59:51

一種改進的設施土壤水鹽監測裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用於研究設施栽培條件下，灌水後水分和溶質在土壤中遷移、轉化規律的監測試驗裝置，具體為一種改進的設施土壤水鹽監測裝置。該裝置包括土槽、供水裝置、土溫控制裝置、溼度控制裝置、取樣系統、水熱鹽數據採集系統和地下水控制裝置，其特徵在於：所述溼度控制裝置和土溫控制裝置均設置在土槽上方，供水裝置設置在土槽外部，取樣系統和水熱鹽數據採集系統均安裝於土槽側壁上，地下水控制裝置設置在土槽底部。本實用新型可採用大型土槽進行土樣進行填充，可對設施栽培條件下灌水後水分和溶質在土壤中遷移、轉化情況進行監測，減少了邊際效應，提高了試驗精度；進一步解決了室內難以模擬設施實際的水熱情況的問題。
【專利說明】—種改進的設施土壤水鹽監測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於土壤水鹽監測試驗裝置領域，涉及一種用於研究設施栽培條件下，灌水後水分和溶質在土壤中遷移、轉化規律的監測試驗裝置，具體為一種改進的設施土壤水鹽監測裝置。
【背景技術】
[0002]設施農業是利用人工建造的設施，使傳統農業逐步擺脫自然的束縛，走向現代工廠化農業生產的必由之路。設施栽培不僅為市場提供大量反季節蔬菜，帶來了顯著的經濟效益和社會效益，同時也為一些地區合理利用土地、緩解人地矛盾創造了條件。但由於生產中長期不合理的管理，不僅造成水、肥資源大量浪費，而且也帶來一系列土壤生態問題，尤以土壤次生鹽潰化最為普遍和嚴重。土壤水分是控制鹽分運動的主要因素，如何科學地利用水分調控解決設施土壤積鹽問題，確保設施土壤環境的安全已成為設施土壤水鹽調控的研究方向。目前一般採用大田試驗或室內土柱試驗模擬灌水條件下設施土壤溶質運移。兩種試驗方法存在的缺點描述如下。
[0003]大田試驗僅能反映設施栽培條件下灌溉、土壤蒸發和人工措施(如地表覆膜)等因子共同作用下引起的土壤水鹽動態變化過程，難以研究單一因子對其變化的影響，不利於設施土壤水鹽運移機理的揭示；大田試驗受到土壤質地及本地鹽分含量空間異質性的影響，必須布設足夠的試驗點才能滿足試驗要求，試驗工作量大。
[0004]室內土柱模擬試驗尺度小，一方面邊際效應降低了模擬的精度，使得試驗數據缺乏代表性，與田間實際情況存在較大差異；另一方面在土柱壁上開孔埋設探頭數量過少無法監測剖面水鹽動態變化，過多則會對土壤產生較大擾動，破壞水鹽運移的連續性，進而影響監測結果。此外，土柱多採用鋼化玻璃製成，試驗成本較高。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的是提供能夠在模擬設施栽培條件下水鹽運移、測定精度高、具有一定的自動化程度的一種改進的設施土壤水鹽監測裝置。
[0006]本實用新型的具體技術方案為:
[0007]一種改進的設施土壤水鹽監測裝置，包括土槽、供水裝置、土溫控制裝置、溼度控制裝置、取樣系統、水熱鹽數據採集系統和地下水控制裝置，所述在土槽的內壁和土槽的底部設置防水層，土槽內填入土壤，土槽底部設有反濾層，反濾層由石英砂製成。溼度控制裝置設置在土槽上方，對土表溼度進行控制，土溫控制裝置設置在土槽上方，對土表溫度進行控制，供水裝置設置在土槽外部，對土槽供水，取樣系統設置在土槽側壁上，用於獲取土槽中不同深度土壤溶液；水熱鹽數據採集系統安裝於土槽側壁上，用於監測土槽中不同深度土壤的含水量、電導率和溫度；地下水控制裝置設置位於土槽底部，用於控制地下水位。
[0008]土槽側壁的材質為透明PVC板，在土槽底部設有反濾層，反濾層由石英砂製成。
[0009]供水裝置包括儲水箱、流量計和控制器，其中流量計通過信號電纜與控制器連接，控制器與供水管連接，對土槽進行灌水；供水管與儲水箱連接。所述的土溫控制裝置包括罩蓋、紅外線燈、溫度傳感器、溫控開關和配電箱，罩蓋安裝於土槽上方，紅外線燈安裝於所述罩蓋頂部，溫度傳感器埋設於土槽內的土壤表面；紅外線燈通過電線與配電箱連接，配電箱和溫度傳感器通過信號電纜與溫控開關連接。所述的溼度控制裝置包括儲水箱、水分霧化器、溼度傳感器和控制器，其中儲水箱位於土槽外部，並通過輸水管與水分霧化器連接，水分霧化器安裝於罩蓋側壁上，溼度傳感器懸掛於罩蓋頂部，水分霧化器通過電線連接控制器，溼度傳感器通過信號電纜與控制器連接。所述取樣系統包括陶土頭、真空泵和取液瓶，其中陶土頭安裝於土槽側壁上，並通過取液管與真空泵連接，由真空泵抽取土壤溶液通過輸液管輸送至取液瓶。所述水熱鹽數據採集系統包括水分鹽分溫度傳感器、數據採集器和配電箱，水分鹽分溫度傳感器穿過開設在土槽側壁上的測樣孔，水分鹽分溫度傳感器穿過開設在土槽側壁上的測樣孔對土壤進行監測，同時通過信號電纜與數據採集器連接，數據採集器通過電線與配電箱連接。所述地下水控制裝置包括馬氏瓶和流量計，馬氏瓶通過供水管連接流量計，並安裝於土槽底部，馬氏瓶與供水管的連接處設有控水閥門。
[0010]本實用新型的積極效果體現在:可採用大型土槽進行土樣進行填充，同時結合水熱鹽採集系統、地下水控制裝置和取樣系統，可對設施栽培條件下灌水後水分和溶質在土壤中遷移、轉化情況進行監測，減少了邊際效應，提高了試驗精度；進一步，採用土溫控制裝置和溼度控制裝置，解決了室內難以模擬設施實際的水熱情況的問題。
[0011]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0012]圖1為本實用新型的側視圖
[0013]其中，1-1、土槽；1-2、反濾層；2_1、儲水箱；2_2、流量計；2_3、控制器；3_1、罩蓋；3-2、紅外線燈；3-3、溫度傳感器；3-4、溫控開關；3-5、配電箱；4_1、儲水箱；4_2、水分霧化器；4_3、溼度傳感器；4-4、控制器；5-1、陶土頭；5-2、真空泵；5_3、取液瓶；6_1、水分鹽分溫度傳感器；6_2、數據採集器；6-3、配電箱；7-1、馬氏瓶；7-2、流量計；7_3、供水管。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖，進一步詳細說明本實用新型所述的設施土壤剖面水鹽監測裝置的【具體實施方式】。此處所描述的具體實施例僅用解釋本發明，並不用於限制本發明的範圍。
[0015]實施例1:
[0016]本實用新型所述的改進的設施土壤水鹽監測裝置，包括土槽1-1、供水裝置、土溫控制裝置、溼度控制裝置、取樣系統、水熱鹽數據採集系統和地下水控制裝置；土槽1-1內壁和底部設有防水層，在土槽1-1內填入土壤；供水裝置位於所述土槽1-1外部，對土槽1-1供水；土溫控制裝置位於所述土槽1-1上方，對土表溫度進行控制；溼度控制裝置位於所述土槽1-1上方，對土表溼度進行控制；取樣系統安裝於所述土槽1-1側壁上，用於獲取土槽1-1中不同深度土壤溶液；水熱鹽數據採集系統安裝於所述土槽1-1側壁上，用於監測土槽1-1中不同深度土壤的含水量、溫度和電導率；滲流液收集系統位於所述土槽1-1底部，用於收集土槽1-1滲流液；地下水控制裝置位於所述土槽1-1底部，用於控制地下水位。
[0017]土槽1-1側壁可採用透明PVC板製成，PVC板上可根據試驗要求繪製刻度，該土槽
1-1的尺寸可為:長度lm，覽度lm，聞度1.5m, 土槽1_1底部設有反濾層1_2，反濾層1_2由石英砂製成，其作用為防止滲流液攜帶土粒流出土槽1-1。反濾層1-2鋪設完成後，根據田間實測容重將風乾土壤填入土槽1-1。
[0018]供水裝置包括儲水箱2-1、流量計2-2、控制器2-3，該水箱通過供水管連接流量計
2-2，流量計2-2可以測定流量，並將流量信號通過信號電纜傳輸至控制器2-3，控制器2-3含有控水閥門。在儲水箱2-1中注入蒸餾水，於控制器2-3設定供水量和供水時間間隔，由控制器2-3控制供水閥門進行供水，當達到設定的灌水量後即可停止供水。
[0019]土溫控制裝置包括罩蓋3-1、紅外線燈3-2、溫度傳感器3-3、溫控開關3_4和配電箱3-5。罩蓋3-1可採用透明PVC板製成，罩蓋3-1的尺寸可為:長度lm，寬度lm，高度lm。罩蓋3-1可通過螺釘固定在土槽1-1上方。紅外線燈3-2通過電線與配電箱3-5連接，為確保土壤表面均勻受熱，紅外線燈3-2可均勻安裝於罩蓋3-1頂部。溫度傳感器3-3可埋設於土壤表層，通過信號電纜與溫控開關3-4連接。根據試驗要求於溫控開關3-4設置土表溫度，由溫控開關3-4控制紅外燈3-2進行供溫使土表溫度一直保持預設溫度。
[0020]溼度控制裝置包括儲水箱4-1、水分霧化器4-2、溼度傳感器4-3和控制器4_4。儲水箱4-1通過供水管與水分霧化器4-2連接，水分霧化器4-2可安裝於罩蓋3-1側壁上，水分霧化器4-2通過電線與控制器4-4連接，為確保罩蓋3-1內溼度分布均勻，水分霧化器4-2可均勻安裝於罩蓋3-1側壁。溼度傳感器4-3可通過鐵絲懸掛於罩蓋3-1中央，通過信號電纜與控制器4-4連接。根據試驗要求於控制器4-4設置空氣溼度，由控制器4-4控制水分霧化器4-2進行供溼使空氣溼度一直保持預設溼度。
[0021]取樣系統包括陶土頭5-1、真空泵5-2、取液瓶5-3，在土槽1_1側壁可按照一定間隔開設取樣孔，如圖1所示。陶土頭5-1穿過取樣孔埋入土壤中用於提取土壤溶液，陶土頭5-1通過取液管與真空泵5-2連接，通過真空泵5-2使陶土頭5-1中的負壓為
0.07MPa-0.09MPa,使提取出的土壤溶液通過輸液管流至取液瓶5_3以便對其進行化學分析。
[0022]水熱鹽數據採集系統包括水分鹽分溫度傳感器6-1、數據採集器6-2、配電箱6-3，在土槽1-1側壁可按照一定間隔開設測樣孔，如圖1所示。水分鹽分溫度傳感器6-1穿過測樣孔埋入土壤中以便獲取土壤水分、電導率和溫度信息，水分鹽分溫度傳感器6-1通過信號電纜與數據採集器6-2連接，數據採集器6-2通過電線與配電箱6-3連接，數據收集器
6-2可根據實驗要求進行定時讀取和記錄傳感器的數據。
[0023]地下水控制裝置包括馬氏瓶7-1、流量計7-2、供水管7-3，為保證均勻供水供水管
7-3可均勻布設於土槽1-1底部，每根供水管7-3長100cm，供水管7-3測壁可按一定間隔間隔開設出水孔，供水管7-3末端與流量計7-2連接後再與馬氏瓶7-1相連，根據可實驗要求控制馬氏瓶7-1水位以便調節地下水位。流量計7-2可記錄地下水供水水量方便水量平衡計算。
[0024]以上技術方案所提供的一種設施土壤剖面水鹽檢測裝置的工作過程為:先在土槽1-1中將供水管7-3及反濾層1-2布設完畢，將採集自研究區的土壤經風乾、過篩後，按田間實測容重填入土槽1-1 ;再向儲水箱2-1中加入蒸餾水，打開控制器2-3，設置設定供水量和供水時間間隔；通過土壤水分鹽分溫度傳感器6-1檢測不同土層土壤水分、鹽分和溫度，檢測信號通過信號傳輸至數據採集器6-2即可獲得灌水過程中各土層水鹽及溫度信息；入滲結束後啟動溫度控制裝置和溼度控制裝置以模擬設施內的溫度和溼度，在實驗過程中可根據要求按一定時間間隔利用真空泵5-2採集土壤溶液，待土壤溶液採集後，進行下一次灌 水重複以上步驟。
【權利要求】
1.一種改進的設施土壤水鹽監測裝置，包括土槽、供水裝置、土溫控制裝置、溼度控制裝置、取樣系統、水熱鹽數據採集系統和地下水控制裝置，其特徵在於:所述溼度控制裝置和土溫控制裝置均設置在土槽上方，供水裝置設置在土槽外部，取樣系統和水熱鹽數據採集系統均安裝於土槽側壁上，地下水控制裝置設置在土槽底部。
2.根據權利要求1所述的改進的設施土壤水鹽監測裝置，其特徵在於:在所述土槽的內壁和土槽的底部設置防水層，土槽內填入土壤，土槽底部設有反濾層。
3.根據權利要求1所述的改進的設施土壤水鹽監測裝置，其特徵在於:所述供水裝置包括儲水箱、流量計和控制器，其中流量計通過信號電纜與控制器連接，控制器與供水管連接，供水管與儲水箱連接。
4.根據權利要求1所述的改進的設施土壤水鹽監測裝置，其特徵在於:所述的土溫控制裝置包括罩蓋、紅外線燈、溫度傳感器、溫控開關和配電箱，罩蓋安裝於土槽上方，紅外線燈安裝於所述罩蓋頂部，溫度傳感器埋設於土槽內的土壤表面；紅外線燈通過電線與配電箱連接，配電箱和溫度傳感器通過信號電纜與溫控開關連接。
5.根據權利要求1所述的改進的設施土壤水鹽監測裝置，其特徵在於:所述的溼度控制裝置包括儲水箱、水分霧化器、溼度傳感器和控制器，其中儲水箱位於土槽外部，並通過輸水管與水分霧化器連接，水分霧化器安裝於罩蓋側壁上，溼度傳感器懸掛於罩蓋頂部，水分霧化器通過電線連接控制器，溼度傳感器通過信號電纜與控制器連接。
6.根據權利要求1所述的改進的設施土壤水鹽監測裝置，其特徵在於:所述取樣系統包括陶土頭、真空泵和取液瓶，其中陶土頭安裝於土槽側壁上，並通過取液管與真空泵連接，由真空泵抽取土壤溶液通過輸液管輸送至取液瓶。
7.根據權利要求1所述的改進的設施土壤水鹽監測裝置，其特徵在於:所述水熱鹽數據採集系統包括水分鹽分溫度傳感器、數據採集器和配電箱，水分鹽分溫度傳感器穿過開設在土槽側壁上的測樣孔，同時通過信號電纜與數據採集器連接，數據採集器通過電線與配電箱連接。
8.根據權利要求1所述的改進的設施土壤水鹽監測裝置，其特徵在於:所述地下水控制裝置包括馬氏瓶和流量計，馬氏瓶通過供水管連接流量計，並安裝於土槽底部，馬氏瓶與供水管的連接處設有控水閥門。
9.根據權利要求1所述的改進的設施土壤水鹽監測裝置，其特徵在於:所述土槽側壁的材質為透明PVC板，在土槽底部設有反濾層。
【文檔編號】G01N33/24GK203587588SQ201320785472
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月2日 優先權日:2013年12月2日
【發明者】鄭子成, 吳漩, 李廷軒, 張錫洲, 王永東, 劉濤, 餘海英, 陳光登 申請人:四川農業大學