CN106442932B - 一种模拟田间地下水位控制的试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟田间地下水位控制的试验装置，包括试验柱、通气管、接液瓶和马氏瓶，试验柱内腔中填充有土壤层，土壤层选用试验地的原状土，按照不同层位分层取土，分层填充；试验柱铺设有石英砂层的位置还通过管道连接有马氏瓶；试验柱内沿垂直高度每隔15cm穿设有一根沿水平方向的通气管，通气管两端伸出试验柱；所述通气管一端为进气口，另一端为出液口，通气管位于试验柱内的部分开设有向上的通气孔。本发明结构简单、构思新颖，通过将试验地的原状土分层压实在一根PVC管内，可准确模拟试验所需的土壤层的真实情况，得到准确的试验数据，为大型土柱模拟田间试验取得相关参数和专利申请提供依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种试验装置，尤其涉及一种模拟田间地下水位控制的试验装置。
背景技术
为探讨地下水位变化对土壤氮素淋溶与N2O的影响及其相互关系，采用原装土柱模拟田间控制地下水位变化，探讨地下水位及其不同施氮处理对土壤氮素淋溶与N2O的影响，为了更好控制地下水位变化，预先采用室内小型试验装置进行预实验，为大型土柱模拟田间试验取得相关参数和专利申请提供依据。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种模拟田间地下水位控制的试验装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种模拟田间地下水位控制的试验装置，包括试验柱、通气管、接液瓶和马氏瓶，所述试验柱固定于地面上，试验柱内腔中填充有土壤层，土壤层选用试验地的原状土，按照不同层位分层取土，分层填充，每填充5cm厚土壤，即用一定的力度和次数把土壤介质压实，再进行下次填充；所述土壤层上方的试验柱内腔预留15cm高度，在土壤层表面0-10cm处施加肥料，与土壤混匀，用于根据需求种植供试作物；
所述试验柱内腔底部铺设厚度为5cm的石英砂层，石英砂层位于土壤层下方，保证了试验柱内空气的流通，使土体不是一个密闭状态；所述试验柱铺设有石英砂层的位置还通过管道连接有马氏瓶，通过马氏瓶控制和记录每次灌水量；
所述试验柱内沿垂直高度每隔15cm穿设有一根沿水平方向的通气管，通气管两端伸出试验柱；所述通气管一端为进气口，另一端为出液口，通气管位于试验柱内的部分开设有向上的通气孔，空气可经由通气管上的通气孔进入土壤中，确保试验柱内的土壤是一个开放状态，与大气相通；
所述试验柱顶部还设有用于采集表层土壤N2O气体的集气桶，所述集气桶为直径18cm且底部开口的塑料桶，所述集气桶开口向下套在土壤层上表层土壤0-3cm内。
优选地，所述试验柱为直径20cm、高180cm的PVC管。
优选地，不同通气管的出液口通过出水软管连接至接液瓶，试验人员可定期采集不同层次土壤的淋溶水样，并进行测定。
优选地，所述通气管为直径5cm的PVC管。
优选地，所述集气桶的顶部开设有集气孔，集气孔通过橡皮塞堵塞，试验人员通过集气孔收集气体。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明结构简单、构思新颖，通过1-2年试验可验证田间3-5年地下水位变化。
2、试验人员可定期采集不同层次土壤的淋溶水样，并进行测定，可得到浅层水位之上不同层次淋溶水的水样。
3、通过本发明的集气装置，可测定一氧化二氮的挥发量。
4、其他实验完毕后，可取出试验柱内的土壤，可测定不同土壤层的氧份的运移状况。
附图说明
图1为本发明提出的一种模拟田间地下水位控制的试验装置的结构示意图。
图中：1、试验柱，2、通气管，3、出液口，4、进气口，5、通气孔，6、石英砂层，7、接液瓶，8、出水软管，9、马氏瓶，10、集气桶，11、集气孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，一种模拟田间地下水位控制的试验装置，包括试验柱1、通气管2、接液瓶7和马氏瓶9，所述试验柱1为直径20cm、高180cm的PVC管，试验柱1固定于地面上，试验柱1内腔中填充有土壤层，土壤层选用试验地的原状土，按照不同层位分层取土，分层填充，每填充5cm厚土壤，即用一定的力度和次数把土壤介质压实，再进行下次填充。所述土壤层上方的试验柱1内腔预留15cm高度，在土壤层表面0-10cm处施加肥料，与土壤混匀，用于根据需求种植供试作物。
所述试验柱1内腔底部铺设厚度为5cm的石英砂层6，石英砂层6位于土壤层下方，保证了试验柱1内空气的流通，使土体不是一个密闭状态。所述试验柱1铺设有石英砂层6的位置还通过管道连接有马氏瓶9，通过马氏瓶9控制和记录每次灌水量。
所述试验柱1内沿垂直高度每隔15cm穿设有一根沿水平方向的通气管2，通气管2两端伸出试验柱1。所述通气管2一端为进气口4，另一端为出液口3，通气管2位于试验柱1内的部分开设有向上的通气孔5，空气可经由通气管2上的通气孔5进入土壤中，确保试验柱1内的土壤是一个开放状态，与大气相通。不同通气管2的出液口3通过出水软管8连接至接液瓶7，试验人员可定期采集不同层次土壤的淋溶水样，并进行测定。所述通气管2为直径5cm的PVC管。
所述试验柱1顶部还设有用于采集表层土壤N2O气体的集气桶10，所述集气桶10为直径18cm且底部开口的塑料桶，所述集气桶10开口向下套在土壤层上表层土壤0-3cm内。所述集气桶10的顶部开设有用于采集气体的集气孔11，集气孔11通过橡皮塞堵塞。
检测各层水分的入渗速率时：
利用试验柱内的土柱模拟田间控制地下水位变化的装置，向试验柱内一次性灌水9.9L左右，静置一周，待土柱内毛细现象和自然固结稳定后，再次灌水，灌水量为超过土体表面10cm左右，待水体下渗后，测10cm处土壤含水率；当水位到达60-90cm土层，未到达第30-60cm土层时，再次灌水，灌水量为理论灌水量的1/3，如此循环往复2-3次。各层土壤水分入渗速率根据灌水量大小控制在0.8-1.2mm/min范围。
检测温室气体数据时：
利用集气桶采集表层土壤N2O气体。气体采集时间定于上午9：00-11：00时间段，在基肥后、每次灌水后分别进行原位动态监测；基肥、灌水后第1天、第3天、第5天、第7天、第11天分别采集一次气体，连续监测采集气体。每次取样时，用50ml注射器连续采集不同施肥处理0min\10min\20min\30min的四个样品，注射器来回抽动多次，保证气体均匀，采好的样品带回实验室用气相色谱仪测定样品中的N2O含量。以折合田间施肥量N 0-880kg/hm2、P2O50-435kg/hm2、K2O 215-640kg/hm2为例，采集气体测得N2O浓度值在0.144-2.542ul/L之间，与施氮量大小密切相关。
采集并检测淋溶水时：
定期采集60cm、90cm、120cm、150cm不同土壤层次淋溶水样，测定溶解性总氮(TDN)、NO3 --N和NH4 +-N含量，SON(mg/L)＝TDN－NO3 --N－NH4 +-N；TDN采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，NO3 --N和NH4 +-N采用流动注射分析法。采集到淋溶水占灌溉水的比例为6.9％-24.3％，在折合田间施肥量N 0-880kg/hm2、P2O5 0-435kg/hm2、K2O 215-640kg/hm2条件下，淋溶液中总氮、硝态氮和铵态氮浓度含量为54.0-220.9、40.3-157.4、0.100-1.811mg/L，淋溶水总磷、可溶性总磷平均浓度含量分别为0.175-1.730、0.097-1.552mg/L。
采集并检测各层土壤样品时：
试验前后采集0-30cm、30-60cm、60-90cm、90-120cm、120-150cm各层土壤样品，分析测定土壤硝态氮和铵态氮含量。在折合田间施肥量N 0-880kg/hm2、P2O5 0-435kg/hm2、K2O215-640kg/hm2条件下，可测定土壤铵态氮、硝态氮含量分别在0.05-1.61mg/kg和13.97-149.25mg/kg之间。
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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种模拟田间地下水位控制的试验装置，包括试验柱(1)、通气管(2)、接液瓶(7)和马氏瓶(9)，其特征在于，所述试验柱(1)固定于地面上，试验柱(1)内腔中填充有土壤层，土壤层选用试验地的原状土，按照不同层位分层取土，分层填充，每填充5cm厚土壤，即用一定的力度和次数把土壤介质压实，再进行下次填充；所述土壤层上方的试验柱(1)内腔预留15cm高度，在土壤层表面0-10cm处施加肥料，与土壤混匀，用于根据需求种植供试作物；
所述试验柱(1)内腔底部铺设厚度为5cm的石英砂层(6)，石英砂层(6)位于土壤层下方，保证了试验柱(1)内空气的流通，使土体不是一个密闭状态；所述试验柱(1)铺设有石英砂层(6)的位置还通过管道连接有马氏瓶(9)，通过马氏瓶(9)控制和记录每次灌水量；
所述试验柱(1)内沿垂直高度每隔15cm穿设有一根沿水平方向的通气管(2)，通气管(2)两端伸出试验柱(1)；所述通气管(2)一端为进气口(4)，另一端为出液口(3)，通气管(2)位于试验柱(1)内的部分开设有向上的通气孔(5)，空气可经由通气管(2)上的通气孔(5)进入土壤中，确保试验柱(1)内的土壤是一个开放状态，与大气相通；
所述试验柱(1)顶部还设有用于采集表层土壤N2O气体的集气桶(10)，所述集气桶(10)为直径18cm且底部开口的塑料桶，所述集气桶(10)开口向下套在土壤层上表层土壤0-3cm内。
2.根据权利要求1所述的一种模拟田间地下水位控制的试验装置，其特征在于，所述试验柱(1)为直径20cm、高180cm的PVC管。
3.根据权利要求1所述的一种模拟田间地下水位控制的试验装置，其特征在于，不同通气管(2)的出液口(3)通过出水软管(8)连接至接液瓶(7)，试验人员可定期采集不同层次土壤的淋溶水样，并进行测定。
4.根据权利要求1所述的一种模拟田间地下水位控制的试验装置，其特征在于，所述通气管(2)为直径5cm的PVC管。
5.根据权利要求1所述的一种模拟田间地下水位控制的试验装置，其特征在于，所述集气桶(10)的顶部开设有集气孔(11)，集气孔(11)通过橡皮塞堵塞，试验人员通过集气孔(11)收集气体。
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