[發(fā)明專利]一種監(jiān)測(cè)根系提水量的裝置及其監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911238496.5
• 申請(qǐng)日: 2019-12-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111044404B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章坤;邵光成;王志宇;盧佳;高陽(yáng);王小軍;張穎;林潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N5/02
• 分類號(hào): G01N5/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張華蒙

本發(fā)明公開(kāi)了一種監(jiān)測(cè)根系提水量的裝置，屬于土壤水分測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，包括配重箱、拉繩、桁架和上桶，在桁架兩端設(shè)置定滑輪，拉繩依次穿過(guò)兩端的定滑輪，配重箱和上桶設(shè)置在拉繩的兩端并使拉繩張緊；在上桶下方設(shè)置下桶，在上桶和下桶之間設(shè)置彈簧。本發(fā)明通過(guò)配重箱平衡上桶加底盤(pán)的重量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作要求低，降低了測(cè)量成本和維護(hù)成本，為進(jìn)一步探索植物根系提水的機(jī)理提供有利條件。本發(fā)明還公開(kāi)了其監(jiān)測(cè)方法，利用彈簧形變量單獨(dú)表征根系提水量的大小，根據(jù)光杠桿放大法原理，達(dá)到了精確測(cè)量提水量的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土壤水分測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種監(jiān)測(cè)根系提水量的裝置及其監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)

植物根系提水作用是指當(dāng)蒸騰作用減弱或停止時(shí)，植物根系從下層根區(qū)土壤中吸收水分，通過(guò)主根向上運(yùn)輸，再由上層側(cè)根釋放到上層根區(qū)較干的土壤中，從而改善表層土壤水分狀況，保持這些植物自身的上層根系或周圍其他植物根系的水分供給。

植物根系提水作用可以改善土壤水分分布情況，有利于提高植物對(duì)土壤水分的利用率，同時(shí)由于“肥隨水走”，進(jìn)一步促進(jìn)了植物對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收利用。在較干旱或者“上干下濕”的海涂圍墾區(qū)，了解根系提水作用及提水量的大小，對(duì)于進(jìn)行土壤水分模擬和預(yù)測(cè)，從而合理制定灌溉方案，保障區(qū)域作物優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)，具有很強(qiáng)的實(shí)際意義。

由于根系提水后會(huì)影響淺層土壤含水率或者土壤水基質(zhì)勢(shì)的大小，測(cè)量根系提水量即可從這兩個(gè)方面著手。目前，土壤含水率的測(cè)定方法主要有稱重法、中子法、γ射線法，土壤水基質(zhì)勢(shì)(或吸力)的測(cè)定方法主要有負(fù)壓計(jì)法、砂性漏斗法、壓力儀法。稱重法是最基本的直接測(cè)定土壤含水率的方法，但土樣受到破壞，步驟較為繁瑣。中子法和γ射線法雖然有高精度、快速度等優(yōu)點(diǎn)，但是需要事先做好率定工作，且在一定程度上會(huì)對(duì)人體健康造成危害。負(fù)壓計(jì)法和砂性漏斗法均只能測(cè)定吸力低于0.8的土壤。壓力儀法雖然可以測(cè)定具有更高吸力的土壤，但成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。時(shí)域反射法是一種通過(guò)測(cè)量土壤介電常數(shù)來(lái)獲得土壤含水率的方法，雖然測(cè)量方便但裝置成本較高。

植物根系提水量往往較少，導(dǎo)致上層根區(qū)土壤的含水率變化很小，所以需要一種既可以精確測(cè)量，又能做到操作簡(jiǎn)便、成本低廉的裝置。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供一種監(jiān)測(cè)根系提水量的裝置，采用光杠桿放大原理，通過(guò)計(jì)算彈簧形變量的變化量來(lái)推求得到植物根系提水量；裝置放大了所測(cè)彈簧形變量的變化量，大大提高了測(cè)量精度，實(shí)現(xiàn)了精確測(cè)量、操作簡(jiǎn)便、成本低廉的目的。本發(fā)明還公開(kāi)了其監(jiān)測(cè)方法。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種監(jiān)測(cè)根系提水量的裝置，包括配重箱、拉繩、桁架和上桶，在所述的桁架兩端設(shè)置定滑輪，所述的拉繩依次穿過(guò)兩端的定滑輪，所述的配重箱和上桶設(shè)置在拉繩的兩端并使拉繩張緊；在所述的上桶下方設(shè)置下桶，在所述的上桶和下桶之間設(shè)置彈簧。

進(jìn)一步的，在所述的上桶底部設(shè)有底盤(pán)，在所述的下桶頂部設(shè)有托盤(pán)；在所述的托盤(pán)的外圍固定有彈簧用來(lái)支撐底盤(pán)。

進(jìn)一步的，配重箱采用中空結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)部放置不同重量的砝碼來(lái)調(diào)整其重量，上側(cè)中央設(shè)有第一掛孔，第一掛孔與第一勾環(huán)連接，第一勾環(huán)固連在拉繩上；所述的上桶通過(guò)吊繩連接在拉繩的端部，所述的吊繩上端設(shè)有第三勾環(huán)，第三勾環(huán)與拉繩另一端的第二勾環(huán)勾連；上桶上側(cè)邊緣均勻分布四個(gè)第二掛孔，第二掛孔與吊繩下端的第四勾環(huán)勾連。

進(jìn)一步的，所述的桁架通過(guò)中桿支撐，中桿通過(guò)第一底座通過(guò)第一鉚釘固定在基座上。

進(jìn)一步的，在所述的基座設(shè)置第二底座，第二底座通過(guò)第二鉚釘固定在基座上，在所述的第二底座上設(shè)置標(biāo)尺，標(biāo)尺設(shè)有刻度，在零刻度處(下方)設(shè)有激光發(fā)射器。

進(jìn)一步的，所述的上桶和下桶均為圓柱形，在所述的底盤(pán)上均勻分布有通孔和四個(gè)限位孔，在所述的托盤(pán)上設(shè)有四個(gè)配合限位孔使用的四個(gè)限位桿，限位桿位于彈簧中央，穿過(guò)限位孔中心。