土壤蒸發潛力測量方法及其裝置的製作方法

2023-12-11 15:56:22 3

專利名稱：土壤蒸發潛力測量方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於農田水平衡觀測技術領域，具體涉及一種土壤蒸發潛力測量方法及其
直O
背景技術：
土壤蒸發是指土壤水分通過土壤表面以汽態逸散到大氣中的過程。土壤蒸發潛力，即土壤潛在蒸發量，是指土壤在無限供水時的水分蒸發量。在實際的土壤蒸發過程中， 當土壤含水量大于田間持水量時，其蒸發量接近土壤蒸發潛力。此時的土壤蒸發量只受土壤表面特徵和蒸發環境的影響。使用容器盛土進行土壤蒸發潛力測量，容易出現兩方面問題一是蒸發過程中土壤供水能力下降，偏離土壤潛在蒸發概念的基本要求；二是容器外界環境會對測量容器有幹擾，主要是太陽輻射和氣溫引起測量容器的底部和外壁向容器內的大量熱傳導，使測量結果偏離土壤潛在蒸發概念的基本要求。鑑於種種困難因素，一般的氣象和水文測站均不進行土壤蒸發觀測，也不進行土壤蒸發潛力的觀測。測量土壤蒸發潛力可以建立氣象因素、土壤屬性與土壤蒸發的關係模型，可用於土壤蒸發預報，但目前尚缺乏一種有效測量土壤蒸發潛力的簡易方法和裝置。

發明內容
為解決上述問題，本發明提供一種土壤蒸發潛力測量方法，該方法使得土壤蒸發測量儘量消除幹擾因素影響，只體現土壤表面特徵和蒸發環境的影響，使其測量值儘量接近該種土壤的土壤潛在蒸發量。本發明要解決的另一技術問題是提供一種土壤蒸發潛力測量裝置，該裝置結構簡單，使用方便。為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案一種土壤蒸發潛力測量方法，包括以下步驟(1)將外套筒內盛裝原狀土壤並連接用於保證土壤水分恆定的水壓力恆定裝置；(2)內筒的底部設置稱重傳感器，該稱重傳感器連接讀數表；所述稱重傳感器上放置測量筒，測量筒內盛裝原狀土壤和水壓力恆定裝置；(3)通過讀數表得出稱重傳感器感應到的測量筒的質量變化，所得的質量差為所測時間段內的土壤蒸發量。所述原狀土壤是指未被擾動的土壤。進一步地，所述水壓力恆定裝置包括馬氏瓶、供水管和連接管。優選地，所述外套筒內設置供水管通過連接管與馬氏瓶連接。優選地，所述測量筒內設置相連的馬氏瓶和供水管。優選地，所述的土壤蒸發潛力測量方法採用以下步驟(1)將外套筒內部的供水管A通過連接管連接馬氏瓶A ；然後，給外套筒裝滿原狀土壤；(2)將內筒安裝在外套筒的土壤中，上口略高於外套筒中土壤的表面，並放置在外套筒中的土壤中；將內筒內的稱重傳感器與稱重讀數表連接好；(3)將測量筒內的馬氏瓶B與供水管B連接好，並給測量筒內裝滿原狀土壤，然後將測量筒安裝在內筒的稱重傳感器上；(4)給馬氏瓶A和馬氏瓶B加水，保持外套筒和測量筒中土壤的水分恆定；使用馬氏瓶A通過連接管和供水管A給外套筒中的土壤供水，以保證外套筒內的土壤蒸發不受水分限制。使用馬氏瓶B供水，通過供水管B給測量筒內的土壤供水，以保證測量筒內的土壤蒸發不受水分限制。(5)通過讀數表觀測稱重傳感器感應到的質量變化，固定間隔後的質量之差即為該時段的土壤蒸發量。一種上述的土壤蒸發潛力測量方法所用的土壤蒸發潛力測量裝置，包括外套筒、 內筒、測量筒、供水管A、連接管、馬氏瓶A、稱重傳感器、稱重讀數表、馬氏瓶B、供水管B，所述外套筒內部設置內筒和供水管A，所述供水管A通過連接管連接馬氏瓶A，所述內筒內部設有測量筒和稱重傳感器，所述測量筒設置在稱重傳感器上，該測量筒內設有馬氏瓶B和供水管B，該稱重傳感器與讀數表連接。優選的，所述外套筒為有底的圓筒，直徑大於40cm，底部圓周設有供水管。優選的，所述測量筒為有底圓筒，測量筒的外徑略小於內筒的內徑，高度略短於內筒。優選的，所述測量筒設置在內筒內的稱重傳感器上，測量筒的上口與內筒的上口
高度一致。優選的，所述測量筒底部圓周設有連接保證土壤水分恆定的馬氏瓶B的供水管B ； 測量筒內部盛裝土壤，土面與外套筒土面一致。本發明的工作原理本發明的目的是測定土壤蒸發潛力，所述土壤蒸發潛力是指在土壤充分供水的情況下，只受氣象條件制約時土壤的蒸發量。在研究中發現，土壤蒸發的影響深度有限，一般每天不足5cm，尤其是供水充足的情況下；土壤水分在土水勢絕對值< 30千帕的時候，對土壤蒸發沒影響，可以認為蒸發量是恆定。由此，為了保證測量結果，少受外界幹擾因素的影響，給測量筒外加了一個外筒保護筒，還發現當測量筒直徑大於20cm時，外界對內筒的幹擾就相對較少了 ；使用稱重傳感器來感應測量筒內物質重量的變化，差減出土壤蒸發量。本發明具有以下優點(1)本發明內筒將外套筒的土壤與測量筒隔離，外套筒將測量筒與外界條件隔絕， 太陽輻射和氣溫等因素對測量筒外壁和底部的影響大大降低或消除，因此主要受到或只受到蒸發環境對測量筒內土壤表面的影響。在此條件下，此土壤蒸發量接近於此土壤的潛在蒸發量，該方法能夠簡單易行的測得此條件下的土壤蒸發潛力。測定土壤蒸發量，使其測量值儘量少受幹擾因素影響，只體現土壤特性和蒸發環境因素的影響，測量值接近土壤潛在蒸發量。(2)本發明的測量筒是放在內筒的稱重傳感器上的一個筒子，其作用是盛裝土壤和馬氏瓶，以便於二者的質量變化能被檢測。(3)本發明的水壓力恆定裝置使用馬氏瓶為土壤供水。所謂馬氏瓶，是指可以給土壤供應恆定水壓的一種供水瓶，並且可以根據需要調節水壓。(4)本發明提供的土壤蒸發潛力測量裝置，結構簡單，使用方便。


附圖1是土壤蒸發潛力測量裝置的結構示意圖。
具體實施例方式實施例下面結合附圖詳細說明。如圖所示本發明包括外套筒1、內筒2、測量筒3、供水管A4、連接管5、馬氏瓶A6、稱重傳感器7、稱重讀數表8、馬氏瓶B9、供水管B10，所述外套筒 1內部設置內筒2和供水管A4，所述供水管A4通過連接管5連接馬氏瓶A6，所述內筒2內部設有測量筒3和稱重傳感器7，所述測量筒3設置在稱重傳感器7上，該測量筒3內設有馬氏瓶B9和供水管B10，該稱重傳感器7與讀數表8連接。所述外套筒1是有底的圓筒，內部盛裝土壤，外套筒1周圍有供水管4，通過連接管5連接保證土壤水分恆定的馬氏瓶A6 ；內筒2為有底圓筒，安裝在外套筒1 土壤孔中央的穴中，上口略高於外套筒1中土壤的表面，並與外套筒1中的土壤緊密接觸；內筒2底部裝有稱重傳感器7，外連稱重讀數表8 ；測量筒3為有底圓筒，測量筒3的外徑略小於內筒2 的內徑，高度略短於內筒2，給測量筒3內裝滿原狀土壤，土面與外套筒1 土面一致，安裝在內筒2內的稱重傳感器7上，並保證測量筒3的上口與內筒2的上口一致。測量筒3周圍有供水管B10，連接保證土壤水分恆定的馬氏瓶B9。給馬氏瓶A6加水，保持土壤水分恆定。使用馬氏瓶A6通過連接管5和供水管A4 給外套筒1中的土壤供水，以保證外套筒1內的土壤蒸發不受水分限制。給馬氏瓶B9加水，保持土壤水分恆定。使用馬氏瓶B9供水，通過供水管BlO給測量筒3內的土壤供水，以保證外套筒3內的土壤蒸發不受水分限制。通過讀數表8觀測稱重傳感器7感應到的質量變化。固定間隔後的質量之差即為該時段的土壤蒸發量。由於外套筒1將測量筒3與外界條件隔絕，太陽輻射和氣溫等因素對測量筒3外壁和底部的影響大大降低或消除，因此主要受到或只受到蒸發環境對測量筒3內土壤表面的影響。在此條件下，此土壤蒸發量接近於此土壤的潛在蒸發量，即此條件下的土壤蒸發潛力。使用時，具體實施步驟為將外套筒1的供水管A4通過連接管5與一個馬氏瓶A6 連接好，並裝滿原狀土壤，在土壤的中央部分挖取直徑和深度與內筒2直徑和深度一致的土壤孔穴，將內筒2及其稱重傳感器7安裝於其中，並連好讀數表8。在測量筒3內安裝一個馬氏瓶B9，並與供水管BlO連接好。測量筒內裝滿原狀土壤，放置到內筒2內的稱重傳感器7上。使用外套筒1連接的馬氏瓶A6給外套筒1 土壤供水，調節馬氏瓶A6的水頭，使其達到不限制土壤蒸發的含水量。使用測量筒3中的馬氏瓶B9給測量筒3中的土壤供水，調節馬氏瓶B9的水頭，使其達到不限制土壤蒸發的含水量。
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間隔一定時段後，通過稱重傳感器7的讀數表8數值差減得出兩次質量之差，即該時段的土壤蒸發量。在此條件下，此土壤蒸發量接近於此土壤的潛在蒸發量，即此條件下的土壤蒸發潛力。顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬於本發明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之列。
權利要求
1.一種土壤蒸發潛力測量方法，其特徵在於，包括以下步驟(1)將外套筒內盛裝原狀土壤並連接用於保證土壤水分恆定的水壓力恆定裝置；(2)內筒的底部設置稱重傳感器，該稱重傳感器連接讀數表；所述稱重傳感器上放置測量筒，測量筒內盛裝原狀土壤和水壓力恆定裝置；(3)通過讀數表得出稱重傳感器感應到的測量筒的質量變化，所得的質量差為所測時間段內的土壤蒸發量。
2.根據權利要求1所述的土壤蒸發潛力測量方法，其特徵在於，包括以下步驟(1)將外套筒⑴內部的供水管A(4)通過連接管(5)連接馬氏瓶A(6)；然後，給外套筒(1)裝滿原狀土壤；(2)將內筒( 安裝在外套筒(1)的土壤中，上口略高於外套筒(1)中土壤的表面；將內筒O)內的稱重傳感器(7)與稱重讀數表( 連接好；(3)將測量筒(3)內的馬氏瓶B(9)與供水管B (10)連接好，並給測量筒(3)內裝滿原狀土壤，然後將測量筒C3)安裝在內筒O)的稱重傳感器(7)上；(4)給馬氏瓶A(6)和馬氏瓶B(9)加水，保持外套筒⑴和內筒(2)中土壤的水分恆定；(5)通過讀數表(8)觀測稱重傳感器(7)感應到的質量變化，固定間隔後的質量之差即為該時段的土壤蒸發量。
3.—種如權利要求2所述的土壤蒸發潛力測量方法所用的裝置，其特徵在於，包括外套筒(1)、內筒(2)、測量筒(3)、供水管AG)、連接管(5)、馬氏瓶A(6)、稱重傳感器(7)、 稱重讀數表(8)、馬氏瓶B(9)、供水管B(10)，所述外套筒(1)內部設置內筒( 和供水管 A (4)，所述供水管A (4)通過連接管(5)連接馬氏瓶A (6)，所述內筒(2)內部設有測量筒(3) 和稱重傳感器(7)，所述測量筒C3)設置在稱重傳感器(7)上，該測量筒(3)內設有馬氏瓶 B (9)和供水管B (10)，該稱重傳感器(7)與讀數表(8)連接。
4.根據權利要求3所述的土壤蒸發潛力測量裝置，其特徵在於，所述外套筒(1)為有底的圓筒，直徑大於40cm，底部圓周設有供水管A (4)。
5.根據權利要求3所述的土壤蒸發潛力測量裝置，其特徵在於，所述測量筒C3)為有底圓筒，測量筒⑶的外徑略小於內筒⑵的內徑，高度略短於內筒O)。
6.根據權利要求3所述的土壤蒸發潛力測量裝置，其特徵在於，所述測量筒C3)設置在內筒O)內的稱重傳感器(7)上，測量筒(3)的上口與內筒O)的上口高度一致。
7.根據權利要求3所述的土壤蒸發潛力測量裝置，其特徵在於，所述測量筒C3)底部圓周設有連接保證土壤水分恆定的馬氏瓶B (9)的供水管B (10)；測量筒(3)內部盛裝土壤， 土面與外套筒(1) 土面一致。
全文摘要
本發明涉及一種土壤蒸發潛力測量方法，將外套筒內盛裝原狀土壤並連接用於保證土壤水分恆定的水壓力恆定裝置，土壤中安裝內筒，內筒的底部設置稱重傳感器和水壓力恆定裝置，該稱重傳感器連接讀數表；所述內筒內的稱重傳感器上放置盛裝原狀土壤和水壓力恆定裝置的測量筒；通過讀數表得出稱重傳感器感應到的質量變化，固定時間間隔後的質量之差為該時段的土壤蒸發量，該方法使得土壤蒸發測量儘量消除幹擾因素影響，只體現土壤表面特徵和蒸發環境的影響，使其測量值接近該種土壤的土壤潛在蒸發量。該方法可使用以下裝置，包括外套筒、內筒、測量筒、供水管A、連接管、馬氏瓶A、稱重傳感器、稱重讀數表、馬氏瓶B、供水管B，結構簡單，使用方便。
文檔編號G01N5/04GK102305751SQ201110209788
公開日2012年1月4日 申請日期2011年7月26日 優先權日2011年7月26日
發明者劉寶元, 高曉飛 申請人:北京師範大學