[發明專利]制備大型原狀土柱的方法及其應用

無效

• 申請號: 200810047296.7
• 申請日: 2008-04-11
• 公開（公告）號: CN101256182A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 趙長盛;胡承孝;黃魏
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 武漢開元專利代理有限責任公司
• 代理人: 朱盛華

技術領域

本發明涉及一種用來研究土壤——植物系統中水分的淋失以及對地下水影響的原裝土柱系統的制備方法及應用。

背景技術

國內外研究土壤滲濾液的方法有三種，一種是建立滲濾取樣系統，在土壤中直接埋上溶液收集盤和真空取樣器，抽取土壤溶液。這種方法破壞土壤剖面，抽取滲濾液的量要小于田間真實情況，并且要用較大的真空泵來抽取滲濾液，對設備要求較高。第二種是建立回填土柱系統，按照不同的土壤層次，將土壤回填到圓形或者方形容器中，并在底部鋪設滲濾層和安裝滲濾液接收裝置，接收滲濾液。此方法雖然簡單，但是土壤剖面完全遭到破壞，對水溶液在土壤中的運移等情況田間模擬真實性較差。第三種是建立原狀土柱系統，用外力將圓形或者方形容器直接嵌入土體中，然后將土體取出在底部鋪設滲濾層接收滲濾液。原狀土柱系統能夠保證土壤的最原始狀態，能更為有利的研究土壤中水分的運移以及作物的吸收情況，但是建設費用較高，對材料的要求嚴格，多采用普通鋼，不銹鋼等材料，有的還采用鈦合金。且缺點較多，如利用普通鋼作材料容易生銹，不銹鋼上的重金屬對重金屬方面的研究受到影響，鈦合金造價太高，大多數情況下沒有效方法阻止水分的邊緣流動。

發明內容

本發明的目的是針對上述現狀，旨在提供一種建設費用低、材料成本低、操作簡單、方便，能夠滿足農業生態系統試驗的各項需求的制備大型原狀土柱的方法及其應用。

本發明目的的實現方式為，制備大型原狀土柱，在農田中選取一塊經過多年耕種，土壤成熟的田地，將有切割邊1的PVC管2放在地表并站立，敲打PVC管2頂部，使PVC管2均勻下降，每下降2cm后，用鐵鍬將土體與PVC管2管壁削平，繼續敲打，直至將PVC管2下降到所需高度，在PVC管2下降的過程中，要始終保持PVC管2與地面垂直。

將加熱到60-70℃的凡士林填充到土體和PVC管管壁間的縫隙中，凡士林冷卻后與原狀土體6和PVC管2壁結合緊密，防止水分側滲，將土柱從PVC管底部切斷，將原狀土柱底部削平，放入圓盤底座4中，圓盤底座中內鋪設滲濾材料3，用PVC焊條5將原狀土柱與底座焊接在一起，圓盤底座底部有硅膠管7與滲濾液收集桶8相連

大型原狀土柱的應用，將原狀土柱運到開有門的試驗場，將土壤12回填到土柱周圍，中間有通道16，通道的兩側修有排水渠，從門口側開始2±0.2m處，每隔98±5cm修建混凝土底座13，每個底座上有一固定原狀土柱的凹槽，底座中間有與通道相通的PVC彎管14，原狀土柱的圓盤底座4放到凹槽中，圓盤底座底部接頭9接硅膠軟管7，硅膠軟管7通過PVC管14接通道16中的塑料桶8，塑料桶8收集淋失液，在通道的頂端安裝電源盒18和用以測定大氣干溫沉降的降水降塵自動采樣器19，在原狀土柱上安裝用于測定地溫的曲管地溫表20。

本發明建設費用低、材料成本低、操作簡單、方便，能夠滿足農業生態系統試驗的各項需求。

附圖說明

圖1是PVC管2的結構示意圖；

圖2是制備成的原狀土柱結構示意圖；

圖3是原狀土柱應用的試驗場結構示意圖

圖4是原狀土柱應用的試驗場俯視圖

具體實施方式

參照圖1，PVC管2內徑610±2mm，外徑630±2mm的，截成高700±5mm，其下部的切割邊1高10±1mm，傾角α＝75°±5°，切割邊，作為切割土壤之用。

制備大型原狀土柱時，選取一塊經過多年耕種，土壤成熟未經擾動過的田塊，將PVC管2垂直放置在地表，圍繞PVC管2挖一寬90±2cm，深120±5cm的圓坑，使PVC管2站立在大約直徑90±5cm的土體上。然后將長約1±0.1m米枕木橫放在PVC管2上，用木槌敲擊枕木使PVC管2使之均勻下降，每下降2厘米，用鐵鍬將原狀土柱6與PVC管2外邊緣削平，防止出現土壤脫落。然后用木槌繼續敲擊，直至下降到約700mm，在PVC管2下降的過程中要始終保持與地面垂直。在原狀土柱的制取過程中，在原狀土柱6和PVC管2內壁之間會產生約2-5mm寬的縫隙，為防止試驗中水分側滲，將加熱到60-70℃、融點45℃的醫用凡士林用漏斗填充到縫隙中，在填充的過程中不斷用木槌敲擊PVC管2外壁，以促使凡士林完全填充到縫隙中，凡士林冷卻后將原狀土柱6與PVC管2內壁結合緊密，防止水分側滲。最后用長寬各為80±2cm，厚0.5cm，一邊鋒利的鋼板，將土柱從底部切斷，平移到長寬各為60±1cm，厚20±1mm的木板上，運回試驗場地。

將運到運回試驗場地的大型原狀土柱底部削平，放入圓盤底座4中，圓盤底座中內鋪滲濾材料3，將原狀土柱與底座焊接在一起。