[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

技術領域

本發明涉及土壤水肥遷移領域，具體的說是一種多層土壤水肥遷移轉化參數測試裝置及方法。

背景技術

土壤水分運動及溶質運移是研究農田水肥遷移轉化和利用效率的基礎，目前對土壤水分運動及溶質運移的研究主要是通過田間試驗監測研究和室內裝置模擬監測研究來進行的，田間監測有助于理解實際水管理措施下農田水肥運動，然而田間監測的研究方法測試驗周期長、試驗條件難以控制和重現，而且田間監測研究具有區域特異性，監測成果不宜應用于其他區域。

根據大量的野外觀測和試驗研究發現，因為水稻特殊的水分管理措施，稻田土壤在垂直方向上普遍具有明顯的水平分層，這種分層的特點導致稻田水分及養分的運動轉化自有其特殊性。農田土壤水分和養分遷移轉化，不僅發生在垂直入滲和滲漏方面，同時還存在于各土層及土層間和向溝渠的側向滲流運動中。但現有方法多研究均質土壤，而且均只考慮土壤水及溶質的一維垂直或水平運動，難以準確反映農田土壤水肥運動情況，實驗結果應用于農田水肥運動研究中會存在較大誤差，因此需要更符合農田實際情況的發明方法。

發明內容

本發明的目的是為解決上述問題而提供一種多層土壤水肥遷移轉化參數測試裝置及方法，能夠研究分層土壤水分及養分垂直和側向滲流運動，并可監測不同水層深度和地下水位組合下，水分在各層土壤間的運動與轉化過程，計量土柱側滲排水量和土柱與地下水分交換量，通過土壤溶液取樣，監測養分在土層間、土壤水與地下水之間的遷移轉化過程。

一種多層土壤水肥遷移轉化參數測試裝置，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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

一種多層土壤水肥遷移轉化參數測試方法，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；