[發明專利]一種多層土壤水肥遷移轉化參數測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201510933703.4
• 申請日: 2015-12-15
• 公開（公告）號: CN105334311B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 邵東國;徐保利;楊霞;陳述;樂志華
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 溫珊姍

1.一種多層土壤水肥遷移轉化參數測試方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)采集各層土樣進行化驗分析，確定初始各項理化參數值；

(2)確定最高和最低控制地下水水位：最高控制地下水水位不高于土壤柱柱壁側滲段下端，最低控制地下水水位根據實驗要求確定；

(3)配置土壤水肥溶液模擬稻田在土壤柱耕作層表層施肥，并保持一定水層深度，水層深度根據具體實驗要求確定；

(4)根據埋設在土壤柱各層的傳感器動態監測水肥溶液入滲過程中每層土壤含水率、溫度以及水勢情況，并同時利用負壓取水樣器按照實驗要求的取樣頻次在各層分別取水樣，根據實驗要求測量土壤溶液中營養元素含量；結合觀測到的土壤含水率，土壤溫度以及土壤水勢進行分析，探究水肥下滲過程中相應含量的變化及其在土壤中的分布情況；進一步研究土壤水分和養分在各層之間遷移轉化的過程；

(5)在土壤水肥溶液下滲的過程中，會在圓柱形有機玻璃內柱側壁的梅花孔洞形成側滲，根據圓柱形有機玻璃外柱底部的排水管收集有機玻璃內外柱環形區域之間的側滲水，進行稱量化驗，探究連續側滲水在水肥溶液滲漏的過程中所占的比重，并且分析連續側滲過程中水肥變化規律以及各因素的遷移轉化；

(6)根據自動控制供排水裝置監測的各時段的供水量以及排水量分析土壤水肥溶液下滲過程中的地下水水位的變化過程，分析對地下水水位的影響；收集有機玻璃內柱下部供水室的水樣，進行化驗分析，分析排出水中組成成分以及含量，探究土壤中水肥垂直滲漏損失量；通過對于土壤側滲水和垂直下滲水的獨立監測過程，分析土壤水肥滲漏的二維特性，探究多種控制條件下土壤水肥遷移轉化規律。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于：該方法使用的裝置包括平臺(25)，平臺(25)上從內至外依次設置分層土壤柱(1)、圓柱形有機玻璃內柱(2)和圓柱形有機玻璃外柱(3)，平臺(25)下設置有供水室(13)，供水室(13)側壁上方設置有一排氣孔(14)，供水室(13)通過供水管(15)與自動控制供排水裝置(16)相連通；

分層土壤柱(1)內從下至上依次為底土層(6)、犁地層(5)和耕作層(4)，各層內分別設置有位于同一水平面的土壤水勢傳感器(7)、負壓取水樣器(8)和土壤含水率測量儀器(9)，所述土壤水勢傳感器(7)通過纜線與土壤水勢采集器(19)相連，負壓取水樣器(8)通過纜線與負壓取土壤水真空罐(20)相連，土壤含水率測量儀器(9)通過纜線分別與土壤溫度采集器(21)、土壤水分采集器(22)相連；

圓柱形有機玻璃內柱(2)上開設有梅花孔洞(10)，用于排出在土壤水分下滲過程中產生的側向滲漏水；平臺(25)上均勻布置多孔法蘭(26)，用于供水室(13)和土壤柱(1)的水分交換。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于：位于分層土壤柱(1)內的所有土壤水勢傳感器(7)在同一豎直平面內，位于分層土壤柱(1)內的所有負壓取水樣器(8)在同一豎直平面內，位于分層土壤柱(1)內的所有土壤含水率測量儀器(9)在同一豎直平面內。

4.如權利要求2所述的方法，其特征在于：土壤水勢采集器(19)、土壤溫度采集器(21)、土壤水分采集器(22)集成在土壤數據綜合采集箱(18)內，土壤數據綜合采集箱(18)還與計算機終端相連。

5.如權利要求2所述的方法，其特征在于：所述圓柱形有機玻璃內柱(2)和圓柱形有機玻璃外柱(3)之間為環形區域(11)，環形區域(11)的寬度不小于65mm，環形區域(11)底部設置排水管(12)，用于導出側向滲漏水。

6.如權利要求2所述的方法，其特征在于：供水室(13)側面底部設置排水管(27)，排水管(27)上設置閥門(28)以控制水流。

7.如權利要求2所述的方法，其特征在于：所述圓柱形有機玻璃內柱(2)的高度不低于1184mm，直徑不小于300mm；圓柱形有機玻璃外柱(3)的高度不低于1100mm，直徑不小于430mm；耕作層(4)的高度為200-300mm，犁地層(5)的高度為150-200mm，底土層(6)的高度不低于600mm。

8.如權利要求2所述的方法，其特征在于：所述梅花孔洞(10)直徑為3mm，均勻分布于圓柱形有機玻璃內柱(2)頂部以下250mm-750mm高度的柱壁上。

9.如權利要求2所述的方法，其特征在于：所述多孔法蘭(26)的上方布置塑料濾網；梅花孔洞(10)與土壤柱之間設置有塑料濾網，防止土壤顆粒被側向滲流水帶出。