[發明專利]毛細管不同深度土壤水分原位快速測定裝置

在審

• 申請號: 202211645607.6
• 申請日: 2022-11-23
• 公開（公告）號: CN115931624A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 崔佳;臧淑英;趙辰光;唐夢凡;劉曉冬;李苗
• 申請（專利權）人: 哈爾濱師范大學
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04;G01N1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

毛細管不同深度土壤水分原位快速測定裝置，屬于土地資源管理技術領域，使用時，事先用洛陽鏟、土鉆等工具在土壤設定地點挖出的土洞，利用取樣器將細小結構特殊的采樣毛細管伸出測定器，原位間隔極小地采集微量的不同深度的土壤樣品，之后，采集好土壤樣品的采樣毛細管縮入測定器，在測定器內稱量采樣毛細管的重量，接著加熱蒸發采樣毛細管，讓土壤中的水分變為水蒸氣揮發后再稱量采樣毛細管的重量，計算采樣毛細管加熱前后的重量之差，即可原位快速計算得到不同深度土壤中的水分含量，從而達到原位快速精準測定不同深度土壤水分的目的。該裝置制作簡單，可操作性強，成本低廉，效果明顯。

技術領域

本發明涉及一種毛細管不同深度土壤水分原位快速測定裝置，屬于土地資源管理技術領域。

背景技術

土壤是指地球表面的一層疏松的物質，由各種顆粒狀礦物質、有機物質、水分、空氣、微生物等組成，能生長植物。土壤固體顆粒物質包括土壤礦物質、有機質和微生物通過光照抑菌滅菌后得到的養料等；土壤液體物質主要指土壤水分。氣體是存在于土壤孔隙最終的空氣。土壤中，固體、液體和氣體三類物質構成了一個矛盾的統一體，互相聯系、互相制約，為作物提供必須的生活條件，是土壤肥力的物質基礎。土壤是一個疏松多孔體，疏松多孔體中布滿著大大小小蜂窩狀的孔隙，直徑0.001-0.1毫米的土壤孔隙叫毛管孔隙，存在于土壤毛管孔隙中的水能被作物直接吸收利用，同時，還能溶解和輸送土壤養分。毛管水可以上下左右移動，但移動的快慢決定于土壤的松緊程度，松緊適宜，移動速度最快，過松過緊，移動速度都慢。降水或灌溉后，隨著地表蒸發，下層水分沿著毛管迅速向地表上升，應在分墑后及時采取中耕、耙等措施，使地表形成一個疏松的隔離層，切斷上下層毛管的聯系，防止跑墑。土壤含水量降至黃墑以下時，毛管水運行基本停止，土壤水分主要以氣化方式向大氣擴散丟失。在土壤深處一般都有充足的水存在，這也是農田打井能夠出水的原因。不論什么土壤，水分在其中均發揮著重大的作用，對土壤水分認識越深刻、越細致、越精準，在相關的實驗或工程施工中，越能夠精準作業，把有利和不利因素事先越科學地實現或避免，在土壤研究中，水分對土壤墑情的影響、對土壤生物的作用、對微環境的變化均是人們關注的重點。目前，有關土壤水分的測定，已經有好多種裝置和方法，比如：CN202221402257公開了一種適用于深層土壤分析的水分儀，CN202220722240公開了一種操作便捷的土壤含水量輔助測定裝置，CN202121590186公開了一種土壤治理水分測量裝置，CN202121760346公開了一種土壤水分測定儀，CN202122092069公開了一種深度可調的土壤水分測定裝置，CN202020434433公開了土壤水分測定儀，CN201910976916公開了一種土壤檢測裝置，CN201921860143公開了一種土壤水分測定采樣裝置，CN202020190046公開了一種土壤水分測定裝置，CN201920220655公開了一種采煤塌陷裂縫區重構土壤水分測定裝置，CN201910516823公開了一種土壤精準檢測智能分析系統，CN201821161472公開了一種便于使用的土壤水分測定裝置，CN201821142801公開了一種土壤水分測定裝置，CN201820265503公開了一種便于使用的土壤水分測定裝置，CN201820405984公開了一種土壤水分測定裝置，CN201820515569公開了一種分層多點式土壤水分測定裝置，CN201721424880公開了一種基于圖像反演的土壤水分測定裝置，CN201720145714公開了一種便攜式土壤水分測定裝置，CN201410326542公開了一種深層土壤水分測定裝置的設計方法、裝置及控制方法，CN201520050515公開了一種采煤塌陷裂縫區重構土壤水分測定裝置，CN201520072787公開了一種土壤水分測定裝置，CN201510336365公開了一種剖面土壤水分測量系統，CN201620213961公開了一種土壤水分測定儀，CN201620289502公開了一種可分層測定的藍牙式土壤水分測定儀，CN201210092660公開了一種新的精確測定土壤凍融過程中液態和固態狀態土壤水的方法，CN201110036902公開了一種土壤水分測定裝置，CN201020594458公開了一種酒精燃燒法測定土壤水分的裝置，CN200910088551公開了一種基于熱脈沖的土壤水分測定方法，CN97248201公開了一種土壤水分測定儀，CN98115336公開了一種遙測式土壤水分測定儀，CN200610135090公開了一種用于測定土壤水分的方法及其改進裝置，所有這些專利均從不同的角度為人們提供了檢測土壤內水分的方法和裝置，特別是CN201820405984公開的一種土壤水分測定裝置，其殼體的底部固定安裝有底座，底座之上固定安裝有電子秤，電子秤之上固定安裝有支撐柱，支撐柱頂端貫穿隔板中心的孔位于隔板與支撐板之間，且伸入到保溫罩內，支撐柱頂端固定安裝有托盤，托盤內放置有容器，殼體的側壁上設有缺槽，與本申請的稱量器結構相似；CN201510336365公開的一種剖面土壤水分測量系統，其通孔上端固接有一電動伸縮裝置，電動伸縮裝置底部可拆式連接有一左側邊帶有一凹槽的鉆頭，凹槽右側連接有一可向凹槽左側方向施加一彈力的電彈力裝置，與本申請取樣器吸吐采樣毛細管的原理相似；CN200910088551公開的一種基于熱脈沖的土壤水分測定方法可連續多點定位或移動測定，與本申請由一列垂直方向排列的多個鉆土孔在測定器壁外表面上形成鉆土孔槽，進而實現多點定位或移動測定相似。但是，土壤中的水分較少，特別是較淺的上層土壤，測定時必需保證精密的測定，同時，精密測定就不能跨度太大、距離較遠，這就要求每次采樣的土壤樣品量不能太大、太多，采集的微量樣品中水分含量測定，還需要迅速精準完成，但以上所有公開的申請，均未能實現精準、原位、快速測定土壤水分的能力，因此如何設計一種裝置既能夠在原位快速地測定土壤又能夠精準地測定不同深度土壤中水分的含量成為急需解決的一大難題，所以毛細管不同深度土壤水分原位快速測定裝置事先用洛陽鏟、土鉆等工具在土壤設定地點挖出的土洞，利用取樣器將細小結構特殊的采樣毛細管伸出測定器，原位間隔極小地采集微量的不同深度的土壤樣品，之后，采集好土壤樣品的采樣毛細管縮入測定器，在測定器內稱量采樣毛細管的重量，接著加熱蒸發采樣毛細管，讓土壤中的水分變為水蒸氣揮發后再稱量采樣毛細管的重量，計算采樣毛細管加熱前后的重量之差，即可原位快速計算得到不同深度土壤中的水分含量，從而達到原位快速精準測定不同深度土壤水分的目的，發明一種毛細管不同深度土壤水分原位快速測定裝置是必要的。