[發明專利]一種生物質炭改良紅壤抬田的模擬實驗裝置及其實驗方法

在審

• 申請號: 201910085746.X
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109669025A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 潘延鑫;井思媛
• 申請（專利權）人: 南昌工程學院
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N27/04;G01N25/00;G01N15/08;G01N13/00
• 代理公司: 鄭州慧廣知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 41160
• 代理人: 朱廣存

1.一種生物質炭改良紅壤抬田的模擬實驗裝置，其特征在于：包括支架、供水裝置、柱筒、地下水水位模擬機構和數據監測系統，所述的供水裝置、柱筒和地下水水位模擬機構固定在支架上，所述的柱筒包括上柱筒、中柱筒和下柱筒，所述的上柱筒、中柱筒和下柱筒之間通過法蘭連接在一起，所述的下柱筒為透明有機玻璃柱，所述的上柱筒和中柱筒的結構一樣，包括彈性塑料外筒、彈性塑料內筒、固定環、法蘭、若干根彈簧和自動伸縮機構，所述的彈簧的兩端固定在固定環內，所述的固定環設置在彈性塑料外筒和彈性塑料內筒之間，所述的固定環與所述的法蘭安裝在一起，且把彈性塑料外筒和彈性塑料內筒固定，所述的自動伸縮機構的兩端分別固定在法蘭上，所述的上柱筒和中柱筒上分別設置有土壤墑情傳感器安裝口、土壤電導率傳感器安裝口和取樣口；

所述數據監測系統包括土壤墑情傳感器、土壤電導率傳感器、數據采集控制器和上位機；所述數據采集控制器，用于采集土壤墑情傳感器安裝口和土壤電導率傳感器的數據，并對供水裝置、地下水水位模擬機構和自動伸縮機構進行控制；上位機與數據采集控制器連接，用于實現對土柱內土壤墑情和土壤電導率的數據的實時監測、記錄和顯示。

2.根據權利要求1所述的一種生物質炭改良紅壤抬田的模擬實驗裝置，其特征在于：所述的供水裝置包括供水馬氏瓶、供水大氣連通管以及供水水管，所述供水大氣連通管的一端浸入在供水馬氏瓶的液態水中，其另一端延伸在供水馬氏瓶外而暴露于空氣中，所述供水水管的一端與噴水器連通，其另一端與供水馬氏瓶的底部連通，所述的供水水管上設置有供水電磁閥和流量計，所述的供水電磁閥和流量計分別與數據監控系統連接。

3.根據權利要求1所述的一種生物質炭改良紅壤抬田的模擬實驗裝置，其特征在于：所述的地下水水位模擬機構包括地下水位馬氏瓶、地下水位大氣連通管以及地下水位水管，所述地下水位大氣連通管的一端浸入在地下水位馬氏瓶的液態水中，其另一端延伸在地下水位馬氏瓶外而暴露于空氣中，所述地下水位水管的一端通過與下柱筒的底部連通，其另一端與地下水位馬氏瓶的底部連通，所述的地下水位水管上設置有地下水位電磁閥，所述的地下水位電磁閥與數據監控系統連接。

4.根據權利要求1-3所述的一種生物質炭改良紅壤抬田的模擬實驗裝置，其特征在于：所述的上柱筒的底部和中柱筒設置有保護網。

5.根據權利要求1-3所述的一種生物質炭改良紅壤抬田的模擬實驗裝置，其特征在于：所述的下柱筒上設置有通氣孔。

6.根據權利要求1-3所述的一種生物質炭改良紅壤抬田的模擬實驗裝置，其特征在于：所述的自動伸縮機構為液壓缸，所述的汽液壓缸固定在法蘭上，所述的液壓缸與數據監控系統連接。

7.根據權利要求1-3所述的一種生物質炭改良紅壤抬田的模擬實驗裝置，其特征在于：所述的模擬實驗裝置還包括蒸發模擬器，所述的蒸發模擬器為懸設于上柱筒的端口之上的紅外線燈或白熾燈。

8.一種生物質炭改良紅壤抬田的實驗方法，采用權利要求1-7任一項所述的模擬實驗裝置，其特征在于，包括以下步驟：

(1)剝離紅壤耕作土，然后按照比例添加生物質炭備用；

(2)柱筒裝填：先裝填下柱筒，下柱筒裝填基礎料層；然后裝填中柱筒，將中柱筒設置在最高高度，然后裝填黏土層；最后裝填上柱筒，將上柱筒設置在最高高度，裝填紅壤和生物質炭混合材料的耕作層；

(3)裝填好的柱筒固定在支架上，然后安裝供水裝置、地下水水位模擬機構和蒸發模擬器等，且連接好管路；

(4)將土壤墑情傳感器和土壤電導率傳感器安裝在柱筒上，然后連接數據監控系統，然后開始實驗；

(5)開展土柱入滲實驗和進行蒸發實驗，觀測生物質炭對紅壤抬田的改善；

(6)在一個高度實驗完畢，自動伸縮機構收縮，上柱筒或中柱筒在自動伸縮機構的帶動下，壓縮彈簧，改變上柱筒或中柱筒的高度，當上柱筒或中柱筒的高度到設定高度，自動伸縮機構停止，移除多余填土，然后安裝好上柱筒或中柱筒，進行不同紅壤抬田耕作層和黏土層高度的實驗。