CN106409113B - 氮沉降模拟装置和潮间带氮沉降模拟系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生态环境工程技术领域，尤其涉及一种氮沉降模拟装置和潮间带氮沉降模拟系统及其方法。该氮沉降模拟装置包括调配箱、沉降箱、生长池和压力泵；调配箱与沉降箱连通，且调配箱用于提供液体至沉降箱内；沉降箱的底板密布有降雨孔，压力泵与沉降箱连通；压力泵用于提供压力至沉降箱内，以使沉降箱内的液体通过降雨孔降落在生长池内。所述潮间带氮沉降模拟系统包括氮沉降模拟装置和海水调配池。所述潮间带氮沉降模拟系统应用所述潮间带氮沉降模拟方法。本发明的目的在于提供氮沉降模拟装置和潮间带氮沉降模拟系统及其方法，以解决现有技术中存在的模拟实验依赖于人工操作、劳动量大，还容易造成模拟结果的随意性和不准确性的技术问题。

Description

氮沉降模拟装置和潮间带氮沉降模拟系统及其方法

技术领域

本发明涉及生态环境工程技术领域，尤其涉及一种氮沉降模拟装置和潮间带氮沉降模拟系统及其方法。

背景技术

氮输入是生物圈关键，也是生物地球化学循环-氮循环的重要环节；全球变化背景下，氮沉降的发生正通过改变传统的氮输入条件影响着地球上众多生态系统的生物地球化学过程和功能。

滨海潮间带湿地(也即潮间带)，是指大潮期的最高潮位和大潮期的最低潮位间的海岸，也就是海水涨至最高时所淹没的地方开始至潮水退到最低时露出水面的范围；是介于陆地和海洋生态系统之间的生态交错带，其与外界能量和物质的交换在全球生态平衡中起着不可替代的重要作用。

研究潮间带湿地生态系统对不同氮沉降水平及潮汐作用的响应机制将有助于揭示全球变化背景下潮间带湿地的动态演变规律和过程，同时为潮间带湿地保护和滩涂资源的利用研究提供一定的理论基础。

目前，国内、外氮沉降的模拟实验主要还是通过喷洒或浇灌的方式来实现。这种实验方式的大部分模拟实验依赖于人工操作，劳动量大，还容易造成模拟结果的随意性和不准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供氮沉降模拟装置和潮间带氮沉降模拟系统及其方法，以解决现有技术中存在的模拟实验依赖于人工操作、劳动量大，还容易造成模拟结果的随意性和不准确性的技术问题。

本发明提供的氮沉降模拟装置，包括调配箱、沉降箱、生长池和压力泵；

所述调配箱与所述沉降箱通过第三管道连通，且所述调配箱用于提供液体至所述沉降箱内；

所述沉降箱的底板密布有降雨孔，所述压力泵与所述沉降箱连通；所述压力泵用于提供压力至所述沉降箱内，以使所述沉降箱内的液体通过所述降雨孔降落在所述生长池内。

进一步地，所述的氮沉降模拟装置还包括原液箱和稀释箱；

所述原液箱与所述调配箱通过第一管道连通，且所述原液箱用于提供液体至所述调配箱内；

所述稀释箱与所述调配箱通过第二管道连通，且所述稀释箱用于提供液体至所述调配箱内；

所述第一管道上设置有第一阀门和第一流量计，所述第二管道上设置有第二阀门和第二流量计；

还包括控制器；所述第一阀门、所述第一流量计、所述第二阀门和所述第二流量计分别与所述控制器电连接；

所述第三管道上设置有第三阀门，所述第三阀门与所述控制器电连接。

进一步地，所述生长池的池底设置有土壤层。

进一步地，所述生长池的池底与所述土壤层之间设置有石子层。

本发明提供的潮间带氮沉降模拟系统包括所述的氮沉降模拟装置，还包括海水调配池；

所述生长池的池底设置有土壤层，所述生长池的侧壁的高度高于所述土壤层的厚度；

所述生长池的侧壁上设置有进水口和与所述进水口相应的出水口；所述进水口与所述出水口均位于所述土壤层的上方，且所述出水口比所述土壤层高出0-2cm；所述进水口连接有进水管，所述出水口连接有出水管；

所述海水调配池与所述进水管连通，所述海水调配池用于提供液体至所述生长池内；

所述进水管上设置有进水阀门，所述出水管上设置有出水阀门。

进一步地，所述的潮间带氮沉降模拟系统还包括控制器；所述进水阀门和所述出水阀门分别与所述控制器电连接；

所述进水管上设置有与所述控制器电连接的进水流量计；和/或，所述生长池内设置有与所述控制器电连接的液位传感器，所述液位传感器设置在所述土壤层的上方，所述液位传感器用于监测所述土壤层上方的液位。

进一步地，所述生长池内设置有造浪泵，所述造浪泵与所述控制器电连接；所述造浪泵设置在所述土壤层的上方；

所述出水管靠近所述土壤层的一端设置有滤网；

所述出水管比所述土壤层高出0-2cm。

进一步地，所述氮沉降模拟装置的数量为多个，每个所述氮沉降模拟装置的进水管与所述海水调配池连通；

还包括收集池，每个所述氮沉降模拟装置的生长池的出水管与所述收集池连通。

本发明提供的潮间带氮沉降模拟方法包括：

步骤100，调配箱向沉降箱内流入预设体积的氮溶液；

步骤200、向所述沉降箱内提供压力，以使所述沉降箱内的氮溶液降落在生长池内；

步骤300、连通进水管，以使所述生长池内流入海水；所述生长池内的海水达到预设体积或者预设高度时，阻断进水管；

步骤400、预设时间间隔之后，连通出水管，排出所述生长池内的海水。

进一步地，在步骤100之前还包括，

原液箱通过第一管道向所述调配箱内流入预设体积的氮溶液；

稀释箱通过第二管道向所述调配箱内流入预设体积的稀释溶液。

本发明提供的氮沉降模拟装置，包括调配箱、沉降箱、生长池和压力泵；通过将调配箱内定量的氮溶液液体输入至沉降箱内，通过压力泵提供压力至沉降箱内，以使沉降箱内的氮溶液液体通过多个降雨孔降落在生长池内，实现了自动氮沉降，取代了传统采用喷洒或浇灌的方式来人工作业的氮沉降，减少了劳动量，避免了人工作业而造成模拟结果的随意性和不准确性，提高了模拟结果的一致性和准确性。

本实施例中所述潮间带氮沉降模拟系统及其方法，通过将调配箱内定量的氮溶液液体输入至沉降箱内，通过压力泵提供压力至沉降箱内，以使沉降箱内的氮溶液液体通过多个降雨孔降落在生长池内，实现了自动氮沉降，取代了传统采用喷洒或浇灌的方式来人工作业的氮沉降，减少了劳动量，避免了人工作业而造成模拟结果的随意性和不准确性，提高了模拟结果的一致性和准确性；还通过将海水调配池内的海水从进水管流入生长池内，当海水在生长池的水位能满足实验设计的高度时关闭进水管上的进水阀门，一定时间后打开出水管上的出水阀门，使海水流出生长池，以模拟潮汐实验，模拟潮间带植物对潮汐水淹的耐受限度。所述潮间带氮沉降模拟系统及其方法通过调配箱、沉降箱、生长池和进、出水管等，以模拟潮间带湿地不同浓度的海水、不同氮沉降水平条件下植物生长机制，能够精确的控制氮沉降水平、潮汐水位及水淹时长情况，其模拟更接近现实，模拟结果的准确度高、一致性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的氮沉降模拟装置的结构示意图；

图2为图1所示的氮沉降模拟装置的局部放大图；

图3为本发明实施例一提供的氮沉降模拟装置的电路连接示意图；

图4为本发明实施例二提供的潮间带氮沉降模拟系统的主视图；

图5为本发明实施例二提供的潮间带氮沉降模拟系统的俯视图；

图6为本发明实施例二提供的潮间带氮沉降模拟系统的电路连接示意图。

附图标记：

1-原液箱； 2-稀释箱； 3-调配箱；

101-第一管道； 102-第一阀门； 103-第一流量计；

201-第二管道； 202-第二阀门； 203-第二流量计；

301-第三管道； 302-第三阀门；

4-沉降箱； 5-生长池；

501-土壤层； 502-石子层； 503-进水管；

5031-进水阀门； 504-出水管； 5041-出水阀门；

505-进水流量计； 506-液位传感器； 507-造浪泵；

6-压力泵； 7-控制器； 8-海水调配池；

9-收集池。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供的氮沉降模拟装置和潮间带氮沉降模拟系统及其方法，主要应用于氮沉降实验，也可以应用于其他沉降实验，下面以氮沉降举例说明，涉及的沉降溶液为氮溶液。

实施例一

参见图1-图3所示，本实施例提供了一种氮沉降模拟装置；图1为实施例提供的氮沉降模拟装置的结构示意图；图2为图1所示的氮沉降模拟装置的局部放大图；图3为本实施例提供的氮沉降模拟装置的电路连接示意图。

参见图1-图3所示，本实施例提供的氮沉降模拟装置包括调配箱3、沉降箱4、生长池5和压力泵6。

调配箱3与沉降箱4通过第三管道301连通，且调配箱3用于提供液体至沉降箱4内；优选地，调配箱3设置于沉降箱4的上方，以便调配箱3内的氮溶液液体通过重力作用从第三管道301流入沉降箱4内。可选地，调配箱3内的氮溶液液体也可以通过泵将氮溶液从第三管道301注入沉降箱4内。

沉降箱4的底板密布有多个降雨孔(图中未显示)，压力泵6与沉降箱4的上部连通；压力泵6用于提供压力至沉降箱4内，以使沉降箱4内的液体通过多个降雨孔降落在生长池5内，也即压力泵6使沉降箱4内的液体以降雨的形式降落在生长池5内。优选地，多个降雨孔与生长池5相对应，以使生长池5均匀接收降雨。可选地，通过改变压力泵6输入沉降箱4内的压力，以改变液体降落在生长池5内的流速，也即改变氮沉降的流速。

可选地，沉降箱4进入生长池内的液体的流量与压力泵6、降雨孔的总截面积之间的关系为：

式中，Q——流量，单位m³/S；即为沉降箱4进入生长池内的沉降液的流量；

μ——流量系数，与阀门或管子的形状有关；一般为0.6～0.65；

A——降雨孔的总截面积，单位m²；即沉降箱4的底板密布的所有降雨孔的截面积之和；

P——压力泵提供的压力，单位Pa；即压力泵6给沉降箱4内提供的压力；

ρ——流体的密度，单位Kg/m³；即沉降箱4内溶液的密度；

例如：压力泵6给沉降箱4内提供P＝0.2Mpa压力，沉降箱4的降雨孔总截面积为A＝0.0072m²，默认沉降箱4内溶液密度为ρ＝10³kg/m³，则从沉降箱4进入生长池内的液体的流量为：

Q＝0.65×0.0072×(2×0.2×10⁶/10³)^0.5＝0.0936m³/S。

本实施例中所述氮沉降模拟装置，包括调配箱3、沉降箱4、生长池5和压力泵6；通过将调配箱3内定量的氮溶液液体输入至沉降箱4内，通过压力泵6提供压力至沉降箱4内，以使沉降箱4内的氮溶液液体通过多个降雨孔降落在生长池5内，实现了自动氮沉降，取代了传统采用喷洒或浇灌的方式来人工作业的氮沉降，减少了劳动量，避免了人工作业而造成模拟结果的随意性和不准确性，提高了模拟结果的一致性和准确性。

本实施例的可选方案中，所述氮沉降模拟装置还包括原液箱1和稀释箱2；以便通过原液箱1和稀释箱2实现自动调配氮溶液，解决了传统依靠人工调配氮溶液而造成劳动量大、调配溶液不准确的问题。

进一步地，原液箱1与调配箱3通过第一管道101连通，且原液箱1用于提供液体至调配箱3内；例如，原液箱1内存储高浓度的氮溶液。

稀释箱2与调配箱3通过第二管道201连通，且稀释箱2用于提供液体至调配箱3内；例如，稀释箱2内存储蒸馏水、自来水或者其他用于稀释的液体。

优选地，原液箱1和稀释箱2均设置于调配箱3的上方，以便原液箱1和稀释箱2内的液体通过重力作用分别从第一管道101、第二管道201流入调配箱3内。可选地，原液箱1和稀释箱2内的液体也可以通过泵将液体分别从第一管道101、第二管道201注入调配箱3内。

进一步地，第一管道101上设置有第一阀门102和第一流量计103；通过第一阀门102以控制第一管道101的通断，进而控制原液箱1与调配箱3之间通路的通断；通过第一流量计103以便计量流经第一管道101的液体流量，进而计量原液箱1流入调配箱3内的高浓度氮溶液等液体的流量。

第二管道201上设置有第二阀门202和第二流量计203；通过第二阀门202以控制第二管道201的通断，进而控制稀释箱2与调配箱3之间通路的通断；通过第二流量计203以便计量流经第二管道201的液体流量，进而计量稀释箱2流入调配箱3内的蒸馏水等稀释液的流量。

进一步地，所述氮沉降模拟装置还包括控制器7；第一阀门102、第一流量计103、第二阀门202和第二流量计203分别与控制器7电连接，以使控制器7依据第一流量计103的流量信息控制第一阀门102的启闭，以使控制器7依据第二流量计203的流量信息控制第二阀门202的启闭。也就是说，控制器7能够控制第一阀门102的启闭和第二阀门202的启闭，还能够接收第一流量计103和第二流量计203监测的流量信号；以使调配箱3内分别流入定量的原液箱1和稀释箱2内液体的体积，以调配预设浓度的氮溶液液体。通过控制器7以自动精确的控制氮沉降水平，以自动调配氮溶液，以使调配的氮溶液更加精准，以使其模拟结果的准确度更高、一致性更好。

其中，第一阀门102和第二阀门202可以采用现有的产品；第一流量计103和第二流量计203也可以采用现有的产品，例如型号为CX-UWM-TDS-100W、原产地上海的流量计。

本实施例的可选方案中，第三管道301上设置有第三阀门302，第三阀门302与控制器7电连接，即控制器7能够控制第三阀门302的启闭。通过第三阀门302以控制第三管道301的通断，进而控制调配箱3与沉降箱4之间通路的通断。

进一步地，第三管道301上设置有第三流量计(图中未显示)，第三流量计与控制器7电连接，以使控制器7依据第三流量计的流量信息控制第三阀门302的启闭。即第三流量计监测的流量信号传输至控制器7；通过第三流量计以便计量流经第三管道301的液体流量，进而计量调配箱3流入沉降箱4内的氮溶液等液体的流量，以使沉降箱4内流入定量的氮溶液等液体的体积。

本实施例的可选方案中，生长池5的池底设置有土壤层501，生长池5的侧壁的高度高于土壤层501的厚度。通过设置土壤层501，以模拟植物生长的环境。优选地，生长池5为水泥防水生长池。

进一步地，生长池5的池底与土壤层501之间设置有石子层502，以便模拟更多植物的生长环境。

优选地，压力泵6与控制器7电连接，以通过控制器7控制压力泵6。

优选地，压力泵6为变频压力泵。关于变频压力泵的使用，根据实验要求，先设定给水压力(假设0.2Mpa)，然后通电运行，压力传感器监测管网压力，并变为电信号反馈至变频器，经过对反馈值和设定值的分析处理，由变频器来控制水泵的运行，最终达到反馈值和设定值的一致。当用水量增加时，系统压力降低，反馈值小于设定值，变频器输出电压和频率升高，水泵转速升高，出水量增加；当用水量减小时，水泵转速降低，减少出水量，使管网压力维持设定压力值。以80DL50-20X3泵为例:额定参数：扬程H＝60m，流量Q＝50m³/h，功率N＝15KW，电机转速n＝1450r/min(转/分),实际需要的参数往往要小于额定参数，假如实际需要压力为H₁＝45米，那么实际消耗功率计算如下：

实际转速：

实际电机功率：P₁＝(n₁/n)×P＝1256/1450×15＝13kw。

本实施例的可选方案中，沉降箱4的底板设置有多组管组，每组管组具有多个降雨管，每个降雨管具有降雨孔；

每组管组的降雨管的顶端距离沉降箱4的底板的距离相同，且每组管组的降雨管均布在沉降箱的底板上；

不同组的管组的降雨管的顶端距离沉降箱的底板的距离不同。通过设置不同高度的多组管组，以控制不同的降雨密度。例如有三组管组，分别为第一管组、第二管组和第三管组，第一管组、第二管组和第三管组的降雨管的顶端距离沉降箱4的底板的距离依次增大。当沉降箱4内的液体仅淹没第一管组的降雨管时，压力泵6向沉降箱4内施加压力，沉降箱4的降雨密度较小；当沉降箱4内的液体淹没第一管组、第二管组的降雨管时，压力泵6向沉降箱4内施加压力，沉降箱4的降雨密度居中；当沉降箱4内的液体淹没第一管组、第二管组和第三管组的降雨管时，压力泵6向沉降箱4内施加压力，沉降箱4的降雨密度较大。

可选地，从沉降箱的底板的中心向沉降箱的底板边缘，降雨管与沉降箱的底板之间的夹角逐渐减小，以使多个降雨管呈发散性设置。例如设置于底板中心的降雨管与底板之间的夹角为90度，设置于底板边缘的降雨管与底板之间的夹角为45度。通过多个降雨管呈发散性设置，以便面积较小的沉降箱的底板下降的雨水能够均匀的降落到面积较大的生长池内。

优选地，降雨管的内径为0.3mm-2mm；降雨管的内径例如可以为0.3mm、0.51mm、0.6mm、0.8mm、1.25mm、1.69mm、1.99mm等，优选地，降雨管的内径为0.41mm-0.9mm。

实施例二

实施例二提供了一种潮间带氮沉降模拟系统，该实施例是在实施例一的基础上对氮沉降模拟装置改进后的另一技术方案，实施例一所公开的氮沉降模拟装置的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的氮沉降模拟装置的技术特征不再重复描述。

图4为本实施例提供的潮间带氮沉降模拟系统的主视图；图5为本实施例提供的潮间带氮沉降模拟系统的俯视图；图6为本实施例提供的潮间带氮沉降模拟系统的电路连接示意图。

结合图1-图3，参见图4-图6所示，本实施例提供的潮间带氮沉降模拟系统，包括氮沉降模拟装置，还包括海水调配池8。通过海水调配池8以存储配制好浓度的海水。

生长池5的池底设置有土壤层501，生长池5的侧壁的高度高于土壤层501的厚度。

生长池5的侧壁上设置有进水口和与进水口相应的出水口；进水口与出水口均位于土壤层501的上方，且出水口比土壤层501高出0-2cm；进水口连接有进水管503，出水口连接有出水管504。例如，出水口比土壤层501高出的尺寸例如可以为0、0.2cm、0.5cm、0.8cm、1cm、1.2cm、1.8cm；优选地，出水口与土壤层501齐平；以便于通过出水管504尽量排净生长池5内的海水。

海水调配池8与进水管503连通，海水调配池8用于提供液体至生长池5内。

进水管503上设置有进水阀门5031，通过进水阀门5031以控制进水管503的通断，进而控制海水调配池8与生长池5之间通路的通断。

出水管504上设置有出水阀门5041，通过出水阀门5041以控制出水管504的通断，进而控制生长池5是否排水。优选地，出水管504靠近土壤层501的一端设置有滤网；即出水管504靠近生长池5的一端设置有滤网；通过滤网，以避免或者降低生长池5内的土壤的流失。优选地，出水管504连接有收集池，以通过收集池收集从生长池5排出的海水。

本实施例中所述潮间带氮沉降模拟系统包括氮沉降模拟装置，即包括调配箱3、沉降箱4、生长池5和压力泵6；通过将调配箱3内定量的氮溶液液体输入至沉降箱4内，通过压力泵6提供压力至沉降箱4内，以使沉降箱4内的氮溶液液体通过多个降雨孔降落在生长池5内，实现了自动氮沉降，取代了传统采用喷洒或浇灌的方式来人工作业的氮沉降，减少了劳动量，避免了人工作业而造成模拟结果的随意性和不准确性，提高了模拟结果的一致性和准确性。所述潮间带氮沉降模拟系统还包括海水调配池8；通过将海水调配池8内的海水从进水管503流入生长池5内，当海水在生长池5的水位能满足实验设计的高度时关闭进水管503上的进水阀门5031，一定时间后打开出水管504上的出水阀门5041，使海水流出生长池5，以模拟潮汐实验，模拟潮间带植物对潮汐水淹的耐受限度。所述潮间带氮沉降模拟系统通过调配箱3、沉降箱4、生长池5和海水调配池8等，以模拟潮间带湿地不同浓度的海水、不同氮沉降水平条件下植物生长机制，能够精确的控制氮沉降水平、潮汐水位及水淹时长情况，其模拟更接近现实，模拟结果的准确度高、一致性好。

本实施例的可选方案中，所述潮间带氮沉降模拟系统还包括控制器7；进水阀门5031和出水阀门5041分别与控制器7电连接；即控制器7能够分别控制进水阀门5031和出水阀门5041的启闭。

进一步地，为了更好的控制生长池5内注入的海水量，也即为了使生长池5内的海水达到预设的实验容量，可选地，进水管503上设置有与控制器7电连接的进水流量计505，以使控制器7依据进水流量计505的流量信息控制进水阀门5031的启闭。

为了更好的控制生长池5内注入的海水量，也即为了使生长池5内的海水达到预设的实验容量，还可以在生长池5内设置有与控制器7电连接的液位传感器506，液位传感器506设置在土壤层501的上方，液位传感器506用于监测土壤层501上方的液位，以使控制器7依据液位传感器506的液位信息控制进水阀门5031的启闭。通过控制器7，以自动精确的控制氮沉降水平、潮汐水位及水淹时长情况，其模拟更接近现实，模拟结果的准确度高、一致性好。

本实施例的可选方案中，生长池5内设置有造浪泵507，造浪泵507与控制器7电连接；造浪泵507设置在土壤层501的上方；造浪泵507设置在生长池5预设的海水内，以制造波浪，更好的模拟涨潮时的海浪。

本实施例的可选方案中，氮沉降模拟装置的数量为多个，每个氮沉降模拟装置的生长池5的进水管503与海水调配池8连通；氮沉降模拟装置的数量例如可以为2个、5个、10个、12个、16个等。

还包括收集池9，每个氮沉降模拟装置的出水管504与收集池9连通。通过设置多个氮沉降模拟装置，即通过设置多组调配箱3、沉降箱4、生长池5和压力泵6，以便同时模拟潮间带湿地不同浓度的海水、不同氮沉降水平条件下植物生长机制，以便对照不同浓度的海水、不同氮沉降水平条件下植物的生长状况。

例如，建10个氮沉降模拟装置，即建10个生长池5，其中每五个连成一排且排成两排，两排生长池5之间的间距为2m，进水管503和出水管504安装在生长池5侧壁上，且出水管504的出水口高于生长池5内土壤层501为0.02m。

例1、研究潮间带湿地盐地碱蓬生长对潮汐作用的响应机制；

选定第一排生长池5，在生长池5中种植盐地碱蓬用于潮汐模拟实验。提前在海水调配池8中配制一定浓度(实验所需)的海水，然后开始供水直到生长池5的水位能满足实验设计的高度时，关闭进水管503，淹水一定时间后打开出水管504，让水流出。

例2、研究潮间带湿地不同氮沉降水平条件下盐地碱蓬生长机制；

选定第二排生长池5，在生长池5中种植盐地碱蓬，设定氮溶液浓度分别为0kg·hm^-2·a^-1、25kg·hm^-2·a^-1、50kg·hm^-2·a^-1、75kg·hm^-2·a^-1、100kg·hm^-2·a^-1的五组。对第一排五个生长池5进行例1实验的同时，也对第二排五个生长池5进行施加五组不同浓度的氮溶液。最后取样观察实验结果。

需要说明的是，氮溶液浓度为25kg·hm^-2·a^-1表示：每年每平方公顷喷洒25千克氮溶液。

本实施例的可选方案中，生长池5的进水口可以设置为1个或者多个；优选地，多个进水口的排列方向与生长池5的池底平行，且均设在生长池的侧壁上；进水管503与每个进水口连通。

可选地，进水口为矩形，进水口的长度方向与生长池5的池底平行；进水口的长度大于生长池5的侧壁的一半尺寸。进水管503与进水口相适应，且进水管503靠近进水口的一端设置有多个分流板，多个分流板设置在进水管503内部，以使进水口比较均匀的流出海水调配池8内的液体。进一步地，多个分流板分别与生长池5的池底垂直。

实施例三

实施例三提供了一种潮间带氮沉降模拟方法，以更好的实施本发明实施例二所述的潮间带氮沉降模拟系统，

实施例一、实施例二所公开的技术特征也适用于该实施例，实施例一、实施例二已公开的技术特征不再重复描述。

为节约篇幅，该实施例的改进特征同样体现在图1-图6中，因此，结合图1-图6对该实施例的方案进行说明。

参见图1-图6所示，本实施例提供的潮间带氮沉降模拟方法，包括：

步骤100，调配箱3通过第三管道301向沉降箱4内流入预设体积的氮溶液；优选地，第三管道301上设置有第三阀门302，且第三阀门302与控制器7电连接，以便通过控制器7控制第三阀门302的启闭，进而控制调配箱3与沉降箱4之间通路的通断。进一步地，第三管道301上设置有第三流量计，第三流量计与控制器7电连接，以使控制器7依据第三流量计的流量信息控制第三阀门302的启闭。

步骤200、采用压力泵6给沉降箱4内提供压力，以使沉降箱4内的氮溶液通过多个降雨孔降落在生长池5内；其中，沉降箱4的底板密布有多个降雨孔。可选地，通过改变压力泵6输入沉降箱4内的压力，以改变液体降落在生长池5内的流速，也即改变氮沉降的流速。

步骤300、连通进水管503，以使生长池5内流入海水；生长池5内的海水达到预设体积或者预设高度时，阻断进水管503；优选地，海水调配池8用于存储配置好浓度的海水，且海水调配池8通过进水管503与生长池5连通，进水管503上设置有进水阀门5031，通过进水阀门5031以控制进水管503的通断。例如，生长池5内的海水达到预设体积或者预设高度时，关闭进水阀门5031。

步骤400、预设时间间隔之后，连通出水管504，排出生长池5内的海水。优选地，出水管504上设置有出水阀门5041，通过出水阀门5041以控制出水管504的通断。优选地，出水管504连接有收集池9，以通过收集池9收集从生长池5排出的海水。

本实施例中所述潮间带氮沉降模拟方法，通过将调配箱3内预设体积的氮溶液输入至沉降箱4内，通过压力泵6提供压力至沉降箱4内，以使沉降箱4内的氮溶液液体通过多个降雨孔降落在生长池5内，实现了自动氮沉降，取代了传统采用喷洒或浇灌的方式来人工作业的氮沉降，减少了劳动量，避免了人工作业而造成模拟结果的随意性和不准确性，提高了模拟结果的一致性和准确性。所述潮间带氮沉降模拟方法还通过连通进水管503，以使生长池5内流入海水；当生长池5内的海水达到预设体积或者预设高度时，即海水在生长池5的水位能满足实验设计的高度时，阻断进水管503，预设时间间隔之后，连通出水管504，排出生长池5内的海水，以模拟潮汐实验，模拟潮间带植物对潮汐水淹的耐受限度。所述潮间带氮沉降模拟方法通过调配箱3、沉降箱4、生长池5和进、出水管504等，以模拟潮间带湿地不同浓度的海水、不同氮沉降水平条件下植物生长机制，能够精确的控制氮沉降水平、潮汐水位及水淹时长情况，其模拟更接近现实，模拟结果的准确度高、一致性好。

本实施例的可选方案中，在步骤100之前还包括，

原液箱1通过第一管道101向调配箱3内流入预设体积的氮溶液；稀释箱2通过第二管道201向调配箱3内流入预设体积的稀释溶液。

优选地，原液箱1和稀释箱2均设置于调配箱3的上方，以便原液箱1和稀释箱2内的液体通过重力作用从第一管道101、第二管道201流入调配箱3内。

优选地，第一管道101上设置有第一阀门102和第一流量计103，第二管道201上设置有第二阀门202和第二流量计203；第一阀门102、第一流量计103、第二阀门202和第二流量计203分别与控制器7电连接，以使控制器7依据第一流量计103的流量信息控制第一阀门102的启闭，以使控制器7依据第二流量计203的流量信息控制第二阀门202的启闭。

本实施例中所述潮间带氮沉降模拟方法具有实施例一所述氮沉降模拟装置的优点、以及实施例二所述潮间带氮沉降模拟系统的优点，实施例一、实施例二所公开的所述氮沉降模拟装置的优点在此不再重复描述。

为了更加清楚地了解实施例一、实施例二、实施例三，以下举例说明：

首先，将存储高浓度氮溶液的原液箱1和存储蒸馏水的稀释箱2放在合适高度，开启第一管道101上的第一阀门102和第二管道201上的第二阀门202，并通过第一流量计103计量原液箱1内的氮溶液进入调配箱3内的流量，以及通过第二流量计203计量稀释箱2内的蒸馏水进入调配箱3内的流量。

例如，在原液箱1存放50mol/L的氮溶液10L，假设实验需要氮溶液浓度为10mol/L的沉降液，控制器7通过第一流量计103控制第一阀门102的启闭，以使流出原液箱1内的氮溶液的体积为1L，当第一管道101上的第一流量计103反馈的输出流量为1L时，控制器7控制第一阀门102关闭；控制器7通过第二流量计203控制第二阀门202的启闭，以使流出稀释箱2内的蒸馏水的体积为4L，当第二管道201上的第二流量计203反馈的输出流量为4L时，控制器7控制第二阀门202关闭。

其次，开启第三管道301上的第三阀门302，以使稀释后的氮溶液从调配箱3流入沉降箱4内；通过压力泵6来改变氮沉降的流速，进入到生长池5中；以精确模拟氮沉降。

再次，在海水调配池8中配制一定浓度(实验所需)的海水，然后打开进水管503上的进水阀门5031，当水在生长池5的水位能满足实验设计的高度时关闭进水阀门5031，一定时间后打开出水管504上的出水阀门5041，使海水通过出水管504进入收集池9；以精确模拟潮汐实验，模拟潮间带植物对潮汐水淹的耐受限度。

其中，配制海水采用的盐例如可以为进口盐、普通盐等；优选地，配制海水采用的是进口海水盐，因为其含有40种微量元素。海水配制的水源，应选用无毒，无味，洁净的过滤水，地下水和晾晒一周的自来水。

假设实验所需要的海水密度为1.023g/cm³，则100千克在25摄氏度时，要配制成密度为1.023g/cm³的人工海水需加进口海盐32.6克。

假设实验所需要的海水密度为1.021g/cm³，则100千克在25摄氏度时，要配制成密度为1.021g/cm³的人工海水需加海盐29.9克。

另外，以下提供本申请的主要零部件的尺寸示例：

原液箱1的外形尺寸为长×宽×高＝25cm×25cm×25cm；

稀释箱2的外形尺寸为长×宽×高＝65cm×65cm×65cm；

调配箱3的外形尺寸为长×宽×高＝85cm×45cm×20cm；

沉降箱4的外形尺寸为长×宽×高＝150cm×150cm×10cm；

第一管道101、第二管道201和第三管道301采用外径2.5cm、内径2.0cm的PPR管；

生长池5的外形尺寸为长×宽×高＝3m×3m×2m；可选地，生长池5埋入地下的高度为1.5m，在生长池5底部设有0.15m厚的石子层502，并且石子层502上面设有1.35m厚的土壤层501。

海水调配池8的外形尺寸为长×宽×高＝3m×3m×3m。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种氮沉降模拟装置，其特征在于，包括调配箱、沉降箱、生长池和压力泵；

所述调配箱与所述沉降箱通过第三管道连通，且所述调配箱用于提供液体至所述沉降箱内；

所述沉降箱的底板密布有降雨孔，所述压力泵与所述沉降箱连通；所述压力泵用于提供压力至所述沉降箱内，以使所述沉降箱内的液体通过所述降雨孔降落在所述生长池内；

所述氮沉降模拟装置还包括原液箱和稀释箱；

所述原液箱与所述调配箱通过第一管道连通，且所述原液箱用于提供液体至所述调配箱内；

所述稀释箱与所述调配箱通过第二管道连通，且所述稀释箱用于提供液体至所述调配箱内；

所述第一管道上设置有第一阀门和第一流量计，所述第二管道上设置有第二阀门和第二流量计；

还包括控制器；所述第一阀门、所述第一流量计、所述第二阀门和所述第二流量计分别与所述控制器电连接；

所述第三管道上设置有第三阀门，所述第三阀门与所述控制器电连接；

所述生长池的池底设置有土壤层；

所述生长池的池底与所述土壤层之间设置有石子层；

所述沉降箱的底板设置有多组管组，每组所述管组具有多个降雨管，每个所述降雨管具有所述降雨孔；

每组所述管组的降雨管的顶端距离所述沉降箱的底板的距离相同，且每组所述管组的所述降雨管均布在所述沉降箱的底板上；

不同组的所述管组的降雨管的顶端距离所述沉降箱的底板的距离不同。

2.一种潮间带氮沉降模拟系统，其特征在于，包括权利要求1所述的氮沉降模拟装置，还包括海水调配池；

所述生长池的池底设置有土壤层，所述生长池的侧壁的高度高于所述土壤层的厚度；

所述生长池的侧壁上设置有进水口和与所述进水口相应的出水口；所述进水口与所述出水口均位于所述土壤层的上方，且所述出水口比所述土壤层高出0-2cm；所述进水口连接有进水管，所述出水口连接有出水管；

所述海水调配池与所述进水管连通，所述海水调配池用于提供液体至所述生长池内；

所述进水管上设置有进水阀门，所述出水管上设置有出水阀门。

3.根据权利要求2所述的潮间带氮沉降模拟系统，其特征在于，还包括控制器；所述进水阀门和所述出水阀门分别与所述控制器电连接；

所述进水管上设置有与所述控制器电连接的进水流量计；和/或，所述生长池内设置有与所述控制器电连接的液位传感器，所述液位传感器设置在所述土壤层的上方，所述液位传感器用于监测所述土壤层上方的液位。

4.根据权利要求3所述的潮间带氮沉降模拟系统，其特征在于，所述生长池内设置有造浪泵，所述造浪泵与所述控制器电连接；所述造浪泵设置在所述土壤层的上方；

所述出水管靠近所述土壤层的一端设置有滤网；

所述出水管比所述土壤层高出0-2cm。

5.根据权利要求2所述的潮间带氮沉降模拟系统，其特征在于，所述氮沉降模拟装置的数量为多个，每个所述氮沉降模拟装置的生长池的进水管与所述海水调配池连通；

还包括收集池，每个所述氮沉降模拟装置的出水管与所述收集池连通。

6.一种潮间带氮沉降模拟方法，其特征在于，通过权利要求2至5中任一项所述的氮沉降模拟系统实现，该方法包括：

步骤100，调配箱向沉降箱内流入预设体积的氮溶液；

步骤200、向所述沉降箱内提供压力，以使所述沉降箱内的氮溶液降落在生长池内；

步骤300、连通进水管，以使所述生长池内流入海水；所述生长池内的海水达到预设体积或者预设高度时，阻断进水管；

步骤400、预设时间间隔之后，连通出水管，排出所述生长池内的海水；

在步骤100之前还包括，

原液箱通过第一管道向所述调配箱内流入预设体积的氮溶液；

稀释箱通过第二管道向所述调配箱内流入预设体积的稀释溶液。