CN112034103B - 一种湿地挺水植物临界生长水位监测装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿地挺水植物临界生长水位监测装置及其使用方法；监测装置包括若干个培养箱，培养箱内部底端设置有底泥放置层，若干个培养箱的高度呈等差设置，高度最高的培养箱顶端设置有总进水口，若干个培养箱的侧壁上均设置有出水口；其使用方法包括以下步骤：S1、在底泥放置层中装入底泥；栽种挺水植物；S2、向高度最高的培养箱中放水，保持出水口有持续的水流流出；S3、记录培养箱内挺水植物的生长特征，确定挺水植物适宜生长水位范围；S4、在挺水植物适宜生长水位范围的基础上，通过水位调节板调节新的水位，再次记录挺水植物的生长特征，确定挺水植物的临界生长水位；S5、完成试验后，对各个培养箱进行洗净后晾干保存。

Description

一种湿地挺水植物临界生长水位监测装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及湿地生态系统的生态环境监测领域，尤其涉及一种湿地挺水植物临界生长水位监测装置及其使用方法。

背景技术

湿地是地球上水陆相互作用形成的独特生态系统，具有保持水源、净化水质、蓄洪防旱、控制土壤侵蚀、调节气候、美化环境和维护生物多样性等重要生态功能，被誉为“地球之肾”和“物种的基因库”。近年来，随着人口持续增长和经济快速发展，我国湿地面积不断减少、功能急剧衰退，湿地保护形势十分严峻。

湿地挺水植物能够吸收水体中氮磷等营养元素，为鸟类、鱼类提供栖息环境，对维护湿地生态系统的结构和功能发挥了重要作用。现有研究显示，湿地挺水植物在生长过程中对水位变化较为敏感，适宜的湿地水位有利于挺水植物的繁殖、水陆交界地带生态环境的维持、湿地生态系统的健康。建立挺水植物生长状况与湿地水位之间的对应关系，揭示挺水植物临界生长水位，对湿地修复与保护具有重要意义。

现有技术中研究挺水植物生长适宜水位的方法主要有两类，其一为野外原位监测，即定期对研究区挺水植物生长状况、水位进行动态记录，期间将植物从底泥中挖出来，观察植物根系生长状况，不利于植物存活和连续观察，也不利于对比不同水深、底泥条件下挺水植物的生长状况，同时监测活动受气候、环境等因素影响较大，监测质量往往得不到保障；其二为装置模拟，即通特定装置模拟挺水植物生长对水位的需求，例如通过生长容器，内部填加生长基质来栽培植株，并在其内部添加一定水量，形成单一模拟水位，但是其无法同时实现不同水位的试验条件需求。为了能够有效揭示湿地挺水植物临界生长水位，研制一种便捷、可调节、干扰少、仿真性强的水位监测装置是十分必要的。

发明内容

本发明目的是针对上述问题，提供一种结构简单、操作便利的湿地挺水植物临界生长水位监测装置及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种湿地挺水植物临界生长水位监测装置，包括若干个培养箱，培养箱呈顶端开口的矩形箱体状，培养箱由透明材料制成，培养箱内部底端设置有底泥放置层，若干个培养箱的高度呈等差设置且若干个培养箱按照高度从高到低依次排列，高度最高的培养箱顶端设置有总进水口，若干个培养箱的侧壁上均设置有出水口；当水流从培养箱的出水口流出时，水流会流入与该培养箱相邻且高度较低的培养箱内。

进一步的，所述相邻培养箱上的出水口呈对角分布设置。

进一步的，所述培养箱上的出水口均设置有可用于调节水位的水位调节板。

进一步的，所述培养箱侧面设置有用于显示培养箱内水位高度的水位标尺。

进一步的，所述培养箱底端设置有排水口且排水口设置有排水控制阀。

进一步的，所述培养箱侧面设置有水位控制口且水位控制口设置有水位控制阀。

进一步的，所述培养箱由有机玻璃制成。

进一步的，所述培养箱底端设置有支架，培养箱底端与支架顶端固定连接。

进一步的，所述支架包括支架框、横梁、立柱，培养箱固定连接在支架框上端面，横梁固定连接在支架框内，横梁与立柱顶端固定连接。

一种湿地挺水植物临界生长水位监测装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、在每个培养箱的底泥放置层中装入同种质地、相同深度的底泥；然后在底泥放置层中栽种相同生长状况的挺水植物；

S2、通过总进水口向高度最高的培养箱中放水，保持总进水口有持续稳定的水流存在及高度最低的培养箱出水口有持续的水流流出，以维持培养箱内稳定的水位；此时，培养箱内形成阶梯式水位，用于模拟不同水位深度下湿地挺水植物生长状况；

S3、记录培养箱内挺水植物的株数、水位覆盖高度及发育特征，对记录数据进行统计分析，确定挺水植物适宜生长水位范围；

S4、在挺水植物适宜生长水位范围的基础上，通过培养箱出水口的水位调节板调节新的水位，再次记录适宜生长水位范围内挺水植物的株数、水位覆盖高度及发育特征，对第二轮记录数据进行统计分析，确定挺水植物的临界生长水位；

S5、待完成试验后，停止向总进水口供水，通过培养箱底部的排水口以及排水控制阀清空培养箱中的水，对各个培养箱进行拆卸后清除底泥，洗净后晾干保存。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

1、本发明中的监测装置与野外观察装置相比，能够随便移动，且可以通过透明有机玻璃板直接观察挺水植物生长状况，使用起来更加便捷。

2、本发明中的监测装置在使用过程中，可以根据需要通过水位调节板控制培养箱中的最高水位，同时可以通过水位控制阀控制培养箱内的水位高度，具有良好的调节性；

3、本发明中的监测装置完全可以在室内进行监测操作，与野外观察装置相比，该装置的监测环境更加可控，监测过程受气候、环境等因素影响小，提高了监测结果的准确性；

4、本发明中的监测装置采用相邻培养箱出水口呈对角分布的设计，其有效增强了培养箱中的水体流动性，还原了野外水体流动特性，使得监测结果可以更加贴合挺水植物的野外生长环境，进一步提高了监测结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2位培养箱的俯视结构图；

图3为培养箱的剖视结构图；

图4为支架的结构示意图；

图5为水生植物在培养箱内生长的剖视结构图；

图6为水生植物在培养箱内生长的立体示意图。

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。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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

如图1至图6所示，本实施例中的一种湿地挺水植物临界生长水位监测装置，包括五个培养箱，五个培养箱底端设置有支架，五个培养箱呈阶梯式固定连接在支架上方，培养箱底端与支架顶端固定连接；所述支架包括支架框15、横梁17、立柱16，培养箱固定连接在支架框15上端面，横梁17固定连接在支架框15内，横梁17与立柱16顶端固定连接；

所述培养箱呈顶端开口的矩形箱体状，培养箱由透明有机玻璃制成，培养箱侧面设置有用于显示培养箱内水位高度的水位标尺9；培养箱侧面设置有水位控制口且水位控制口设置有水位控制阀10，水位控制阀10与侧面排水管11相连通用于调整培养箱内的水位高度；培养箱底端设置有排水口且排水口设置有排水控制阀13，排水控制阀13与底部排水管14相连通用于培养箱的排水操作；培养箱内部底端设置有底泥放置层12；

五个培养箱的高度呈等差设置且五个培养箱按照高度从高到低依次排列，五个培养箱分别为极高水位培养箱2、高水位培养箱3、中等水位培养箱4、较低水位培养箱5、低水位培养箱6，极高水位培养箱2顶端设置有总进水口1，五个培养箱的相邻侧壁上均设置有出水口8；相邻培养箱上的出水口8呈对角分布设置；低水位培养箱6的出水口设定为最终出水口7；出水口8上均设置有可用于调节水位的水位调节板；水流从高度较高的培养箱通过出水口8依次流入高度较低的培养箱内。

本实施例中的监测装置在进行试验操作时步骤如下：

S1、在每个培养箱的底泥放置层12中装入同种质地、相同深度的底泥；然后在底泥放置层12中栽种相同生长状况的挺水植物18；

S2、通过总进水口1向极高水位培养箱2中放水，保持总进水口1有持续稳定的水流流入同时低水位培养箱6的出水口有持续的水流流出，以维持培养箱内稳定的水位；此时，培养箱内形成阶梯式水位，用于模拟不同水位深度下湿地挺水植物生长状况；

S3、记录培养箱内挺水植物18的株数、水位覆盖高度及发育特征，对记录数据进行统计分析，确定挺水植物18适宜生长水位范围；

S4、在挺水植物18适宜生长水位范围的基础上，通过培养箱出水口的水位调节板调节新的水位，再次记录适宜生长水位范围内挺水植物的株数、水位覆盖高度及发育特征，对第二轮记录数据进行统计分析，确定挺水植物的临界生长水位；

S5、待完成试验后，停止向总进水口1供水，通过培养箱底部的排水口以及排水控制阀13清空培养箱中的水，对各个培养箱进行拆卸后清除底泥，洗净后晾干保存。

上述步骤中，可以根据需要在培养箱中装入不同类型的底泥、种植不同种类的挺水植物、调节培养箱中最高水位高度，可根据需要选择连续供水或间歇性供水，可以根据需要给予不同强度的光照，通过观察不同水位水深、底泥、光照强度变化后培养箱中挺水植物生物量、根、茎、叶等差异来确定临界生长水位。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明中的监测装置与野外观察装置相比，能够随便移动，且可以通过透明有机玻璃板直接观察挺水植物生长状况，使用起来更加便捷。

2、本发明中的监测装置在使用过程中，可以根据需要通过水位调节板控制培养箱中的最高水位，同时可以通过水位控制阀控制培养箱内的水位高度，具有良好的调节性；

3、本发明中的监测装置完全可以在室内进行监测操作，与野外观察装置相比，该装置的监测环境更加可控，监测过程受气候、环境等因素影响小，提高了监测结果的准确性；

4、本发明中的监测装置采用相邻培养箱出水口呈对角分布的设计，其有效增强了培养箱中的水体流动性，还原了野外水体流动特性，使得监测结果可以更加贴合挺水植物的野外生长环境，进一步提高了监测结果的准确性。

Claims (6)

1.一种湿地挺水植物临界生长水位监测装置，其特征在于：所述监测装置包括若干个培养箱，培养箱呈顶端开口的矩形箱体状，培养箱由透明材料制成，培养箱内部底端设置有底泥放置层，若干个培养箱的高度呈等差设置且若干个培养箱按照高度从高到低依次排列，高度最高的培养箱顶端设置有总进水口，若干个培养箱的侧壁上均设置有出水口；当水流从培养箱的出水口流出时，水流会流入与该培养箱相邻且高度较低的培养箱内；

所述相邻培养箱上的出水口呈对角分布设置，所述培养箱侧壁上的出水口均设置有可用于调节水位的水位调节板；

所述培养箱底端设置有排水口且排水口设置有排水控制阀；

所述培养箱侧面设置有水位控制口且水位控制口设置有水位控制阀。

2.如权利要求1所述的湿地挺水植物临界生长水位监测装置，其特征在于：所述培养箱侧面设置有用于显示培养箱内水位高度的水位标尺。

3.如权利要求2所述的湿地挺水植物临界生长水位监测装置，其特征在于：所述培养箱由有机玻璃制成。

4.如权利要求3所述的湿地挺水植物临界生长水位监测装置，其特征在于：所述培养箱底端设置有支架，培养箱底端与支架顶端固定连接。

5.如权利要求4所述的湿地挺水植物临界生长水位监测装置，其特征在于：所述支架包括支架框、横梁、立柱，培养箱固定连接在支架框上端面，横梁固定连接在支架框内，横梁与立柱顶端固定连接。

6.一种如权利要求5所述的湿地挺水植物临界生长水位监测装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、在每个培养箱的底泥放置层中装入同种质地、相同深度的底泥；然后在底泥放置层中栽种相同生长状况的挺水植物；

S2、通过总进水口向高度最高的培养箱中放水，保持总进水口有持续稳定的水流存在及高度最低的培养箱出水口有持续的水流流出，以维持培养箱内稳定的水位；此时，培养箱内形成阶梯式水位，用于模拟不同水位深度下湿地挺水植物生长状况；

S3、记录培养箱内挺水植物的株数、水位覆盖高度及发育特征，对记录数据进行统计分析，确定挺水植物适宜生长水位范围；

S4、在挺水植物适宜生长水位范围的基础上，通过培养箱出水口的水位调节板调节新的水位，再次记录适宜生长水位范围内挺水植物的株数、水位覆盖高度及发育特征，对第二轮记录数据进行统计分析，确定挺水植物的临界生长水位；

S5、待完成试验后，停止向总进水口供水，通过培养箱底部的排水口以及排水控制阀清空培养箱中的水，对各个培养箱进行拆卸后清除底泥，洗净后晾干保存。

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