CN105116130B - 一种模拟淋溶、温室气体采集及氨挥发的土柱装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟淋溶、温室气体采集及氨挥发的土柱装置。土柱垂直设置于圆板上，圆板与土柱的相交面上设有透水孔，并覆盖有滤网；圆板周围环绕有挡水圆环，圆板底部与淋溶液集水槽相连，圆板上设有与淋溶液集水槽相通的淋溶液采集管。同时，通过在土柱上方设置无底柱形箱可实现温室气体采集。另外，在箱体内放置盛有硼酸溶液的烧杯，可实现氨挥发的测定。本发明的土柱装置能分别对土壤‑植物系统养分淋溶、温室气体排放、氨挥发三方面的环境行为进行定量监测；土柱装置部件一体化程度高，组装方便。
Description
技术领域
本发明属于实验模拟装置领域，涉及一种模拟淋溶、温室气体采集及氨挥发的土柱装置。
背景技术
目前，在研究土壤养分淋溶、温室气体排放及养分挥发的过程中，由于室外原位试验具有较大的难度且费时费力，人们经常在室内布置模拟试验。已有的一些模拟装置可以达到养分淋溶、温室气体排放及养分挥发这三者需求的其中某种，如公开号为CN101088621A的土壤淋溶模拟装置，公开号为CN2725896Y的温室气体排放测量装置和公开号为CN203606187U的简易土壤挥发氨吸收装置。上述装置只满足了单方面的研究目的，而未能将三者结合起来。公开号为CN202033343U的试验装置可同时监测土柱淋溶和挥发情况，但该装置是在没有作物、单纯土壤培养的条件下实施，且无法对系统产生的温室气体进行测量。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题，并提供一种模拟淋溶、温室气体采集及氨挥发的土柱装置。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种模拟淋溶、温室气体采集及氨挥发的土柱装置，土柱垂直设置于圆板上，圆板与土柱的相交面上设有透水孔，并覆盖有滤网；圆板周围环绕有挡水圆环 ，圆板底部与淋溶液集水槽相连，圆板上设有与淋溶液集水槽相通的淋溶液采集管。
作为优选，所述的淋溶液集水槽内设有支撑挡板，支撑挡板顶部与圆板相连，底部与淋溶液集水槽相连。
作为优选，所述的土柱外壁包有铝箔反光纸。
作为优选，所述的土柱内设有滤纸。
作为优选，所述的圆板上设有无底柱形箱，无底柱形箱罩于土柱外侧，无底柱形箱侧壁上设有气体导管，气体导管末端设有三通阀门。
作为优选，所述的无底柱形箱侧壁上设有温度传感器，温度传感器位于气体导管上方。
作为优选，所述的无底柱形箱内顶部设有风扇。
作为优选，所述的无底柱形箱内设有烧杯，烧杯内装有硼酸溶液。
作为优选，所述的土柱采用UPVC材料。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
（1）本发明的土柱装置能对土壤-植物系统养分淋溶、温室气体排放、氨挥发三方面的环境行为进行定量监测；
（2）本发明的土柱装置部件一体化程度高，组装方便；
（3）本发明的土柱装置采样操作简单，易于实施。
附图说明
图 1是本发明的土柱装置用于模拟淋溶时的示意图；
图2是本发明的土柱装置用于模拟淋溶时的剖面示意图；
图3是本发明的土柱装置用于模拟温室气体采集时的示意图；
图4是本发明的土柱装置用于模拟氨挥发时的示意图；
图中：植物1、滤纸2、土柱3、铝箔反光纸4、滤网5、淋溶液采集管6、圆板7、支撑挡板8、淋溶液集水槽9、无底柱形箱10、风扇11、温度传感器12、气体导管13、三通阀门14、挡水圆环15、烧杯16。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1和2所示，一种模拟淋溶、温室气体采集及氨挥发的土柱装置，通过对装置进行组装，可分别用于模拟淋溶、温室气体采集及氨挥发。
当装置用于模拟淋溶时，装置的具体设置为：土柱3垂直设置于圆板7上，圆板7与土柱3的相交面（即圆板7与土柱3相接触的圆面）上设有透水孔，并覆盖有滤网5，以防止土壤堵塞小孔或随水流入下方集水槽。圆板7周围环绕有挡水圆环15 ，形成一个集水区域。圆板7底部与淋溶液集水槽9相连，圆板7上设有与淋溶液集水槽9相通的淋溶液采集管6，土柱3、淋溶液采集管6与圆板7之间均进行密闭连接，防止水份渗透进入淋溶液集水槽9。土柱3为UPVC材料的圆柱体，其高度和直径根据实际装载土壤的数量而定，一般高度为30-40cm，直径20-30cm。土柱内土壤填装高度以2/3~3/4为宜，其中栽种若干株植物1。
由于土柱3在装填土壤之后，重量增加，因此为了支撑土柱的重量，集水槽9内设有支撑挡板8，支撑挡板8顶部与圆板7相连，底部与淋溶液集水槽9相连，用于承重。
为了防止土柱3内土壤升温过快，土柱3外壁包有铝箔反光纸4。
为了防止在加水时，对土柱中装填的土体造成冲击，土柱3内设有滤纸2，覆盖于土壤表面。
如图3所示，当该装置用于温室气体采集时，在上述装置的基础上，在圆板7上设有无底柱形箱10，无底柱形箱10罩于土柱3外侧，无底柱形箱10侧壁上设有气体导管13，气体导管13末端设有三通阀门14，以控制开闭。
为了测定箱内气温，无底柱形箱10侧壁上设有温度传感器12，温度传感器12位于气体导管13上方。
为了使箱内气体充分混合以及增强气体-吸收液的界面交换，无底柱形箱10内顶部设有风扇11。
如图4所示，当该装置用于氨挥发测定时，在上述装置的基础上，无底柱形箱10内设有烧杯16，烧杯16内装有体积分数为2%的硼酸溶液，用于吸收土壤-植物系统挥发的氨气。
上述装置的具体使用方法为：
进行淋溶试验时，在土壤表面放置一张大小合适的滤纸2，按照设计淋溶水量缓慢添加去离子水，一段时间后，淋溶液下渗至集水槽8，将装置朝淋溶液采集孔6方向稍微倾斜，用注射器抽取集水槽9内淋溶液适量用于测定分析，记录淋溶液总体积，将多余淋溶液抽出。
采集温室气体时，将无底柱形箱10罩于土柱3上，在土柱3外壁与挡水圆环15之间加适量水以形成水封，开启柱箱内顶部的风扇11，在0、10、20、30、40min时刻分别通过气体导管13及三通阀门14用注射器抽取箱内气体60mL，同时通过温度传感器12外接温度表记录采样时箱内气温，用气相色谱仪分析气样中N2O、CH4、CO2含量，根据五个时间点的气体浓度变化斜率求得该系统温室气体的排放速率。
收集挥发氨时，在圆板7上淋溶液采集孔6旁边放置一个装有2%硼酸溶液的烧杯16，将无底柱形箱10罩于土柱3上，开启无底柱形箱10内顶部的风扇11,于2h后收集烧杯内溶液用硫酸滴定法测定其中氨的含量。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本方面的保护范围之内。 因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种模拟淋溶、温室气体采集及氨挥发的方法，其特征在于，采用土柱装置实现，所述的土柱装置中，土柱(3)垂直设置于圆板(7)上，圆板(7)与土柱(3)的相交面上设有透水孔，并覆盖有滤网(5)；圆板(7)周围环绕有挡水圆环(15) ，圆板(7)底部与淋溶液集水槽(9)相连，圆板(7)上设有与淋溶液集水槽(9)相通的淋溶液采集管(6)；所述的土柱(3)外壁包有铝箔反光纸(4)；所述的圆板(7)上设有无底柱形箱(10)，无底柱形箱(10)罩于土柱(3)外侧，无底柱形箱(10)侧壁上设有气体导管(13)，气体导管(13)末端设有三通阀门(14)；所述的无底柱形箱(10)侧壁上设有温度传感器(12)，温度传感器(12)位于气体导管(13)上方；所述的无底柱形箱(10)内顶部设有风扇(11)；所述的无底柱形箱(10)内设有烧杯(16)，烧杯(16)内装有硼酸溶液；所述的淋溶液集水槽(9)内设有支撑挡板(8)，支撑挡板(8)顶部与圆板(7)相连，底部与淋溶液集水槽(9)相连；土柱(3)内填装高度为2/3~3/4土柱高度的土壤，且栽种若干株植物(1)；所述的方法为：
进行淋溶试验时，在土壤表面放置一张大小合适的滤纸(2)，按照设计淋溶水量缓慢添加去离子水，一段时间后，淋溶液下渗至集水槽(9)，将装置朝淋溶液采集管(6)方向稍微倾斜，用注射器抽取集水槽(9)内淋溶液适量用于测定分析，记录淋溶液总体积，将多余淋溶液抽出；采集温室气体时，将无底柱形箱(10)罩于土柱(3)上，在土柱(3)外壁与挡水圆环(15)之间加适量水以形成水封，开启柱箱内顶部的风扇(11)，在0、10、20、30、40min时刻分别通过气体导管(13)及三通阀门(14)用注射器抽取箱内气体60mL，同时通过温度传感器(12)外接温度表记录采样时箱内气温，用气相色谱仪分析气样中N2O、CH4、CO2含量，根据五个时间点的气体浓度变化斜率求得该系统温室气体的排放速率；收集挥发氨时，烧杯(16)中装有2%硼酸溶液，将无底柱形箱(10)罩于土柱(3)上，开启无底柱形箱(10)内顶部的风扇(11)，于2h后收集烧杯内溶液用硫酸滴定法测定其中氨的含量。
2.如权利要求1所述的模拟淋溶、温室气体采集及氨挥发的方法，其特征在于，所述的土柱(3)采用UPVC材料。
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