一種測定草冠截留量的裝置及其方法
2023-05-12 03:54:21
一種測定草冠截留量的裝置及其方法
【專利摘要】本發明公開了一種測定草冠截留量的裝置及其方法，涉及林業氣象觀測儀器【技術領域】。所述裝置包括雙環裝置（5）和其下方的徑流接收裝置（8）；所述雙環裝置（5）為兩個同心無蓋圓柱體，包括最外側的外環（1）和位於外環內側的內環（2）；所述內環（2）高度低於外環（1），內環底面為網格篩（4），側面有透水孔（3）；所述徑流接收裝置（8）包括接收漏鬥（6）和其下方的接收桶（7）。所述方法，包括鋪濾紙、填土、撒種、設定人工降雨設備的參數、往外環內加水、記錄接收桶中的水深、計算等步驟。本發明裝置結構簡單，操作方便。該方法也比較簡單，省時省力，還不容易受觀測方法以及風的影響，整個操作過程產生的誤差較小。
【專利說明】一種測定草冠截留量的裝置及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及林業氣象觀測儀器【技術領域】，特別是一種不同類型草在不同降雨條件及不同蓋度下的草冠截留量的測定裝置及其方法。
【背景技術】
[0002]在從降雨到徑流的過程中，根據水量平衡原理，只有準確的知道草冠截留量的大小，才能計算得出徑流量。能否準確的測定相應草本植物在一定蓋度下的截留量，直接影響到其草冠截留能力的評估以及草地產流的準確預測。
[0003]目前，草業、林業等科學研究主要採用的是擦拭法來進行草冠截留的測定，該方法利用質量差原理，在降雨小區中取樣，對降雨後草冠上所截留的水分用高分子吸水材料進行吸附，然後再利用高分子吸水材料前後的質量差來計算草冠截留的雨量。該方法對操作者要求較高，容易受觀測方法以及風的影響，未能對草本冠層存儲能力加以明確界定。誤差主要來自於試驗區取樣誤差、稱量誤差、以及草冠被吸附後與降雨前的溼度難以達到一致和擦拭過程中草冠懸珠掉落導致的誤差。而且，擦拭過程耗時耗力，帶來諸多不便。
[0004]另外，也有學者採用過其他方法進行草冠截留量的測定，例如將草本層下方收集區的土壤表面去掉並在草本冠層下方覆蓋薄膜，然後測定到達草本層下方收集區的水量。國內研究者利用相似的方法，將去掉土塊的草皮塊放置於雨量計上方的雨量筒內，噴水模擬降雨後測得集水器所收集的滲透雨量。國外有研究者將土壤表面用Neoprene——氯丁橡膠，以氯丁二烯為主要原料進行α-聚合而生產的合成橡膠封住後測定地表徑流以確定截留的水量，相同的方法也見於相關國內研究，不過這種研究方法的難點在於徑流水分的坡面收集和避免水分向土壤下滲。
【發明內容】
[0005]為了克服上述缺陷，本發明要解決的技術問題是:提供一種準確、可操作性強的測定草冠截留量的裝置及其方法。
[0006]本發明為解決上述技術問題採用的技術方案是:
[0007]—種測定草冠截留量的裝置包括雙環裝置和其下方的徑流接收裝置；
[0008]所述雙環裝置為兩個同心無蓋圓柱體，包括最外側的外環和位於外環內側的內環；所述內環高度低於外環，內環底面為網格篩，側面有透水孔；
[0009]所述徑流接收裝置包括接收漏鬥和其下方的接收桶。
[0010]所述外環、內環和接收桶上均設有刻度。
[0011]所述外環、內環和接收桶刻度從下往上增大。
[0012]一種利用所述裝置測定草冠截留量的方法，包括如下步驟:
[0013](I)在面積SS1內環底面鋪上一張與電鍍濾紙，並且緊貼內環側壁內側墊上電鍍濾紙；
[0014](2)在內環內填土並壓實到自然狀態下容重，填土高度低於內環高度；[0015](3)在內環的土中均勻撒播所要測定的草種；
[0016](4)在草種生長期間，設定人工降雨設備的參數，保持徑流接收裝置的底面乾燥並在底面鋪上水分檢測試紙；
[0017](5)將雙環裝置放置在徑流接收裝置的頂端，往外環內加水，直到內外環水位高度淹沒土壤且在草冠以下，同時維持內外環水位不變直到徑流接收裝置底面的水份檢測試紙變色，土壤孔隙全部被水所衝填，成為水流通道，這時停止加水；
[0018](6)待外環的水位下降與土壤表面齊平時，記錄此時接收桶中的水深為W1 ；[0019](7)在測定裝置上人工降雨，降雨量為P，降雨通過草冠和土壤孔隙，被徑流接收裝置收集，降雨接收面積為外環面積S2 ；
[0020](8)降雨結束後，待外環的水位恢復到降雨之前的水位，將雙環裝置從徑流接收裝置上移開，並記錄此時接收桶中的水位為W2 ；
[0021](9)根據水量平衡原理計算得出該種降雨條件下草冠的截流量I和截留率P，I=P-VW1 ;截留率:P 0Zo=IS2PS10
[0022]所述步驟(1)中內環側壁上的濾紙高度與內環高度相同。
[0023]所述步驟(2)內環中填土的高度低於內環高度2-3cm。
[0024]所述步驟(7)的降雨強度≤50mm/h。
[0025]本發明的有益效果是:
[0026]本發明所述的一種測定草冠截留量的裝置及其方法，首先，該裝置結構簡單，只包括圓柱形的雙環裝置和其下方的徑流接收裝置，操作方便，對操作者技術要求較低。
[0027]同時，從整個操作過程來看，該方法也比較簡單，省時省力。另外，由於採用該裝置，幾乎所有的測量水分都會予以保留，幾乎剔除所有人為和自然的影響，即還不容易受觀測方法以及風的影響，能夠對草本冠層存儲能力加以明確界定，整個操作過程產生的誤差較小。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]以下結合附圖來具體說明本發明所述的一種測定草冠截留量的裝置。
[0029]圖1為一種測定草冠截留量的裝置的結構示意圖；
[0030]圖2為雙環裝置結構示意圖；
[0031]圖3為徑流接收裝置結構示意圖。
[0032]圖中:1、外環，2、內環，3、透水孔，4、網格篩，5、雙環裝置，6、接收漏鬥，7接收桶，
8、徑流接收裝置。
【具體實施方式】
[0033]如圖1-圖3所示，一種測定草冠截留量的裝置包括雙環裝置5和其下方的徑流接收裝置8。
[0034]所述雙環裝置5為兩個同心無蓋圓柱體，包括最外側的外環I和位於外環內側的內環2 ;所述內環2高度低於外環1，內環2底面為網格篩4，側面有透水孔3，孔徑為0.1cm,分布密度同網格篩。外環高度為27cm，內徑為35cm，面積為961.625cm2，記為S2。內環高度為22cm,內徑為20cm,面積為314cm2,記為Sp內外環材質為硬質透明塑料。[0035]所述徑流接收裝置8包括接收漏鬥6和其下方的接收桶7。桶壁厚度為0.5cm，頂面直徑為35cm，高為60cm。接收漏鬥6材質為塑料，接收桶7材質為透明玻璃。
[0036]所述外環1、內環2和接收桶7上均設有刻度，刻度從下往上增大，底部為0，最小分度為0.1cm。
[0037]—種利用所述裝置測定草冠截留量的方法，包括如下步驟:
[0038](I)在面積SS1內環底面鋪上一張與電鍍濾紙，並且緊貼內環側壁內側墊上電鍍濾紙，濾紙高度與內環高度相同。
[0039]( 2 )根據土壤容重計算所需要的土方量，在內環內填土並壓實到自然狀態下容重，填土高度低於內環高度2cm,為20cm。
[0040](3)在內環的土中均勻撒播所要測定的草種，定期施肥澆水以保證其正常生長。
[0041](4)在草種生長期間，設定人工降雨設備的參數，保持徑流接收裝置的底面乾燥並在底面鋪上遇水變色的水分檢測試紙，該試紙常溫下，不容易受外部環境溼度高的影響而變色，當直接觸水後，試紙由紅色立即變為螢光黃色。
[0042](5)將雙環裝置放置在徑流接收裝置的頂端，往外環內內加水，使外環中水位不斷升高，高於內環的高度後，水便開始進入內環，直到內外環水位高度淹沒土壤且在草冠以下，同時維持內外環水位不變直到徑流接收裝置底面的水份檢測試紙變色，土壤孔隙全部被水所衝填，成為水流通道，這時停止加水。
[0043](6)待外環的水位下降與土壤表面齊平時，記錄此時接收桶中的水深為W1 ；
[0044](7)在測定裝置上人工降雨，降雨量為P，即降雨強度X降雨時間，P ( 50mm/h降雨通過草冠和土壤孔隙，被徑流接收裝置收集，降雨接收面積為外環面積S2 ；
[0045](8)降雨結束後，由於水分通過土壤孔隙具有一定時間的滯後性，故需要等外環的水位恢復到降雨之前的水位，即20cm水位線，將雙環裝置從徑流接收裝置上移開，並記錄此時接收桶中的水位為W2 ；
[0046](9)根據水量平衡原理計算得出該種降雨條件下草冠的截流量I和截留率P，I=P-VW1 ;截留率:P 0Zo=IS2PS1 ο
[0047]應當理解的是，本發明的上述【具體實施方式】僅僅用於示例性說明或解釋本發明的原理，而不構成對發明的限制。因此，在不偏離本發明的精神和範圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。此外，本發明所附權利要求旨在涵蓋落入所附權利要求範圍和邊界、或者這種範圍和邊界的等同形式內的全部變化和修改例。
【權利要求】
1.一種測定草冠截留量的裝置，其特徵在於:包括雙環裝置(5)和其下方的徑流接收裝置(8)； 所述雙環裝置(5)為兩個同心無蓋圓柱體，包括最外側的外環(I)和位於外環內側的內環(2);所述內環(2)高度低於外環(1)，內環底面為網格篩(4)，側面有透水孔(3)； 所述徑流接收裝置(8 )包括接收漏鬥(6 )和其下方的接收桶(7 )。
2.根據權利要求1所述的測定草冠截留量的裝置，其特徵在於:所述外環(I)、內環(2)和接收桶(7)上均設有刻度。
3.根據權利要求1所述的測定草冠截留量的裝置，其特徵在於:所述外環(I)、內環(2)和接收桶(7)刻度從下往上增大。
4.一種利用所 述裝置測定草冠截留量的方法，包括如下步驟: (1)在面積為S1內環(2)底面鋪上一張與電鍍濾紙，並且緊貼內環側壁內側墊上電鍍濾紙； (2)在內環(2)內填土，填土高度低於內環高度； (3)在內環(2)的土中均勻撒播所要測定的草種； (4)在草種生長期間，設定人工降雨設備的參數，在底面鋪上水分檢測試紙； (5)將雙環裝置(5)放置在徑流接收裝置(8)的頂端，往外環(I)內加水，直到內外環水位高度淹沒土壤且在草冠以下，同時維持內外環水位不變直到徑流接收裝置(8)底面的水份檢測試紙變色，土壤孔隙全部被水所衝填，成為水流通道，這時停止加水； (6)待外環(I)的水位下降與土壤表面齊平時，記錄此時接收桶(7)中的水深為W1； (7)在測定裝置上人工降雨，降雨量為P，降雨通過草冠和土壤孔隙，被徑流接收裝置(8)收集，降雨接收面積為外環面積S2 ； (8)降雨結束後，待外環的水位恢復到降雨之前的水位，將雙環裝置(5)從徑流接收裝置(8)上移開,並記錄此時接收桶(7)中的水位為W2 ； (9)根據水量平衡原理計算得出該種降雨條件下草冠的截流量I和截留率P，I=P-W^ff1 ;截留率:P 0Zo=IS2ZPS1 ο
5.根據權利要求4所述的利用所述裝置測定草冠截留量的方法，所述步驟(1)中內環(2)側壁上的濾紙高度與內環高度相同。
6.根據權利要求4所述的利用所述裝置測定草冠截留量的方法，所述步驟(2)內環(2)中填土的高度低於內環高度2-3cm。
7.根據權利要求4所述的利用所述裝置測定草冠截留量的方法，所述步驟(7)的降雨強度 < 50mm/ho
【文檔編號】G01N33/00GK103728423SQ201410025454
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月20日 優先權日:2014年1月20日
【發明者】畢華興, 朱永傑, 霍雲梅, 許華森, 高路博, 王曉賢, 王曉燕, 常譯芳, 次仁曲西, 廖文超 申請人:北京林業大學