[發明專利]一種便攜式土壤水分原位采集器

無效

• 申請號: 201210297704.0
• 申請日: 2012-08-21
• 公開（公告）號: CN103454119A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 孫建;程根偉;李衛朋;楊云川;魏彥強
• 申請（專利權）人: 中國科學院;水利部成都山地災害與環境研究所;西華師范大學
• 主分類號: G01N1/14
• 分類號: G01N1/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種土壤水分采集裝置，具體涉及一種便攜式土壤水分原位采集器，屬于土壤實驗與水樣采集測試技術領域，適于不同生境中土壤環境監測、生態系統管理等研究中土壤水分的采集。尤其適用于環境條件惡劣的高寒草地，如凍原、高寒濕地、高寒草甸、高寒草原等多種不同研究區的土壤水分采集。

背景技術

土壤水分是存在于土壤空隙或吸附在土壤顆粒上的水，分布在地表面以下至潛水面以上的土壤層中，是土壤重要的物質組分和土壤肥力的重要影響因子，是植物與土壤微生物生長發育的重要物質基礎和生態環境因子。土壤水分是地球環境中水循環這一自然傳送帶鏈條中的一個關鍵環節，是地球環境物質循環和能量傳遞的重要載體，也是自然界水資源的重要組成部分。土壤水分的組成、數量等狀況與土壤的理、化、生性質及其理、化、生過程密切相關。作為水循環的重要環節與地球化學循環的重要載體和媒介之一，土壤水分也是地球化學、地質礦產、植物營養與墑情等研究中的一項重要內容。土壤水分研究是土壤學、環境學、生態學、水文學、地質學、地理學、農學等學科研究中的一個重要方面，而土壤水分的采集則是土壤水分研究的基礎。

土壤水分在地面以下土壤間隙中，沒有河湖自然水體那么便捷。測量土壤水分含量的方法很多：傳統的方法有烘干稱重法、中子儀法、熱分散傳感法是通過測定土壤溫度的變化對熱脈沖的響應進而測得土壤水張力而得出土壤水含量；目前最常用的新方法有時域反射儀(TDR)法、張力計法、簡化電阻塊法、干濕計法、遠紅外遙感法、高頻電容傳感法、伽馬射線衰減法、濕度計法、電磁技術等。

很多時候僅知道土壤水分含量是遠遠不夠的，往往還需要了解土壤水分的物質組成，比如，土壤水分中的某些同位素可有效示蹤土壤水的來源、分布和運移等問題；通過監測土壤水分中某些可能與環境污染或者當地的地質環境有關的含量異常元素，可以有效地指導地方病防治；通過檢測土壤水分中的微生物含量可以了解土壤的營養狀況等。但目前因受到土壤水取樣方法的限制，土壤水分的地球化學研究進展緩慢。所以，便捷的土壤水取樣裝置和方法的顯得尤為重要和迫切(肖德安，王世杰.土壤水研究進展與方向評述[J].生態環境學報2009，18(3)：1182-1188)。近年關于土壤水分采集的專利有不多，如申請號為200520110649.5的專利)，但土壤水分采集過程中的濕潤地區泥沙堵塞與干旱地區土壤水分較少采集器壁粘的相對影響較大是土壤水分采集中大難題，既能防止泥沙淤塞又能降低采樣器壁粘的土壤水分采樣裝置鮮有報道。

發明內容

本發明針對土壤水分采集中常見的采集設備堵塞、壁粘、容易擾動天然的土壤環境、采樣不純等問題，提供一種高效省力低成本的土壤結構微損的便攜式土壤水分采集裝置。該裝置可用于土壤學、環境學、生態學、水文學、地理學等基礎學科的野外土壤氣體采集。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案：

材料：硬管、堵頭、管帽、不銹鋼網、防水乳膠、氣壓計、氣閥、導氣管、渦卷形彈簧、絲線。

組成：本土壤水分采集裝置豎向自下而上由管帽、柵網進水口、采集倉、地面護套、自制浮子水位計、抽水管、抽水管水閥、堵頭、氣閥和導氣管組成，其中柵網進水口由內向外為5層：采集倉內管管壁篩狀支護層、內層不銹鋼網支護層、細紗過濾夾層、外層不銹鋼網支護層和集氣室外管管壁篩狀支護層；地面護套處設計有自制浮子水位計、帶有水閥的抽水管；堵頭上配有導氣管以及氣閥，用于抽真空。本發明所述土壤空氣采集裝置的尺度、規格與層次結構的層數根據具體研究略有不同，取決于研究目的。

采集倉底端用管帽封閉，采集倉內、外管由耐高壓、適應高低溫度變化的惰性硬管(鋼質、陶瓷、硬塑料等，考慮輕便與成本因素，PP-R或PVC管為宜)制成，內管內壁和外管外壁涂一層防水乳膠，以有效降低壁效應，同時進水口的管壁鉆孔設計成外高內低傾斜狀，便于水分進入；進水口上、下緣到地面護套的高度，即代表采樣點的深度范圍；柵網進水口下緣到采樣器底部部分即儲水室，其具體高度根據采樣土壤部位的土壤水分含量高低可適當調節。

采集管另一端由堵頭密封，堵頭上固定一帶有氣閥的導氣管，在采集器地面部分設有地面護套、抽水管和自制水位計。附屬部件有真空泵、土鉆。