CN205139136U - 模拟河湖滨带农田水文垂直运移中氮磷迁移的观测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种模拟河湖滨带农田水文垂直运移中氮磷迁移的观测装置。该装置包括联通池、土壤样品桶、淋溶桶、溶液收集器、水位升降桶，联通池为顶面封闭的长方体，淋溶桶、水位升降桶、土壤样品桶均设在联通池顶面并与联通池连通；联通池内腔填满石英砂；淋溶桶、水位升降桶以及土壤样品桶的底面均设有孔，且各桶内底面均铺设有尼龙网；淋溶桶连接有至少两个溶液收集器，溶液收集器的收集槽自上而下间隔设置在淋溶桶内，溶液收集器的出液管穿过淋溶桶桶壁，溶液收集器的导流软管和取样瓶均在淋溶桶的桶壁外。本实用新型具有在不破坏淋溶土体的情况下，同时监测淋溶液的氮磷等的迁移规律和存留于土壤的土壤氮磷等土壤生化指标的功能。

Description

模拟河湖滨带农田水文垂直运移中氮磷迁移的观测装置

技术领域

本实用新型属于农业环境技术领域。具体涉及一种氮磷等可溶性元素随农田土壤水分垂直入渗和浅层地下水水位升降过程中，氮磷等可溶性元素淋溶迁移的观测装置。

技术背景

河湖滨带农田灌溉方便，土壤入渗量大；同时受湖泊水位或河流水位的影响，农田的浅层地下水位较浅，其水位波动频繁剧烈。因此，河湖滨带农田水文循环主要包括两部分，首先是降雨或灌溉后土壤水分的垂直入渗过程，其次是浅层地下水位的升降过程。在这两个水文过程中，施入土壤中的氮磷等元素随农田水文循环过程被大量淋失，随之进行淋溶迁移，造成了河流、湖泊或地下水环境的严重污染。

目前，对农田土壤中氮磷等元素淋溶的研究一般是田间原位监测和模拟土柱法进行，田间原位监测通常是在农田不同土壤层中埋设淋溶盘，收取淋溶盘上层土壤中淋溶下来的渗滤液，但是该方法仅适用于地下水埋深较深的农田，而浅层地下水较浅的农田，随着浅层地下水位的波动，一些淋溶盘会被浅层地下水淹没，造成淋溶数据的误差。模拟土柱法通常是在装有土壤的柱体中设置能收集淋溶迁移物的接收装置，这些试验装置均存在只对土壤水分的垂直入渗过程中氮磷等元素的淋溶过程进行观测，不能对随浅层地下水水位的波动，土壤中氮磷等可溶性元素的迁移过程进行观测，因而，与河湖滨带农田水文过程中农田土壤氮磷等可溶性元素迁移的实际情况不符。虽然也有随浅层地下水位升降过程中氮磷等可溶性元素迁移的观测装置，该观测装置仅是在土壤样品桶中先收集淋溶液样品，测定土壤入渗过程中淋溶液的氮磷等可溶性元素浓度，和在同一土壤样品桶中采集土壤样品测定水位升降过程中土壤存留的氮磷等可溶性元素含量，由于要掌握氮磷等可溶性元素的迁移规律，均需多次实验数据，每次采集土壤样品时，都会对土壤样品桶中的淋溶土体造成了一定程度的破坏，对后续数据的测定造成一定的误差。如果需要掌握土壤样品中存留的土壤氮磷等养分及土壤微生物的变化等更多土壤生化指标，所取土样会增加，对土壤样品桶中的淋溶土体的破坏程度更大，更影响实验数据的准确性。

发明内容

为较好的模拟河湖滨带农田水文过程，克服现有技术在破坏淋溶土体的情况下，监测土壤入渗过程中淋溶液的氮磷等可溶性元素浓度和监测浅层地下水水位升降过程中土壤存留的氮磷等可溶性元素的不足，本实用新型提供一种在不破坏淋溶土体的情况下，能同时监测模拟河湖滨带农田水文垂直运移中氮磷迁移的观测装置。

本实用新型解决其技术问题所提供的模拟河湖滨带农田水文垂直运移中氮磷迁移的观测装置的技术方案是：

该观测装置包括联通池、土壤样品桶、淋溶桶、溶液收集器、水位升降桶，具体结构如下：

A、总体结构：联通池为顶面封闭的长方体，在联通池的顶面分别设置有一个淋溶桶、一个水位升降桶和至少一个土壤样品桶，具体设置是：淋溶桶的底部与联通池的顶面连通且为密封固定连接，水位升降桶的底部与联通池的顶面连通且为密封固定连接，土壤样品桶的底部与联通池的顶面通过螺纹连接连通并在连接处密封；联通池内腔填满有石英砂构成石英砂层；

B、淋溶桶及溶液收集器的结构：淋溶桶的底面设置有一个以上的孔，在淋溶桶内底面铺设有2层孔径≤0.5mm的尼龙网；所述溶液收集器的结构是：设有收集槽，收集槽内底部铺有石子，石子的表面铺有2层孔径≤0.5mm的尼龙网；收集槽的一端面设置有孔，该孔与出液管的一端密封连接，出液管的另一端与导流软管的一端密封连接，导流软管的另一端伸入取样瓶内，导流软管上设置有止水夹；淋溶桶连接有至少两个溶液收集器，溶液收集器与淋溶桶的具体连接是：溶液收集器的收集槽自上而下间隔设置在淋溶桶内，在淋溶桶内的各收集槽的槽口水平向上，溶液收集器的出液管穿过淋溶桶桶壁且该出液管与淋溶桶桶壁接触处密封连接，溶液收集器的导流软管和取样瓶均在淋溶桶的桶壁外；

C、水位升降桶的结构：水位升降桶为透明的，在水位升降桶的底面设置有一个以上的孔，水位升降桶内底面铺设有2层孔径≤0.5mm的尼龙网，在水位升降桶的桶壁自上而下设置有透明的水位标记尺，水位升降桶的桶壁下部设置有水龙头；

D、土壤样品桶的结构：土壤样品桶的底面设置有一个以上的孔，土壤样品桶内底面铺设有2层孔径≤0.5mm的尼龙网；

取下土壤样品桶时，在与该土壤样品桶连接的联通池顶面的孔内设置有堵头。

本实用新型的操作及其工作原理是：

在土壤样品桶内按原位土层排列顺序及各层土壤容重依次放入土壤，在淋溶桶内按原位土层排列顺序及各层土壤容重依次放入土壤，设置在淋溶桶内的收集槽埋在淋溶桶内的土壤内。关闭水位升降桶上的水龙头，在水位升降桶内灌入地下水。在测定土壤样品中存留于土样的土壤氮磷等养分及土壤微生物的变化等土壤生化指标时，待水位升降过程水位稳定后，取下土壤样品桶后立即用堵头将与该土壤样品桶连接的联通池顶面的孔堵住，防止联通池内水从该孔中流出。下一次水位升降，待水位稳定后，可取另一个土壤样品桶，取下土壤样品桶后立即用备好的堵头将与该土壤样品桶连接的联通池顶面的孔堵住。联通池内填满石英砂，既能预防联通池顶面设置的各部件压垮联通池，又能确保联通池内水体的流动。

土壤入渗过程和浅层地下水升降过程是河湖滨带农田水文垂直运移的两个过程。由于本实用新型中淋溶桶、水位升降桶和土壤样品桶的底面均设置有孔并均与联通池连通，根据联通原理，水位升降桶中的水会流入联通池，当联通池内水满后，多余的水会自动升入淋溶桶和土壤样品桶内。在浅层地下水位升降和土壤入渗过程中，土壤入渗水携带的氮磷等元素进入到溶液收集器的收集槽内，并通过出液管和导流管进入取样瓶中，即可测定取样瓶中淋溶液中氮磷等可溶性元素的浓度，掌握氮磷等可溶性元素的迁移规律。

浅层地下水位升降过程是通过水位升降桶的水龙头调节水位高低进行，通过水位标记尺确定要调节的水位高度，水位上升或下降待水位稳定后，取下一个土壤样品桶，测定土壤样品桶内存留于土壤中的氮磷等可溶性元素的含量或土壤微生物的变化等土壤生化指标。克服了现有技术直接在淋溶桶中取土壤样，会破坏土壤结构，造成试验误差的缺陷。

由于本实用新型测定淋溶液和存留于土壤中的土壤氮磷等养分及土壤微生物等土壤生化指标，既是在处于浅层地下水水位升降和土壤水分入渗的相同条件下，又是在分离淋溶桶、水位升降桶两个桶内取样测定，因此，其测定均在不破坏淋溶土体的情况下进行。因此，与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型具有在不破坏淋溶土体的情况下，同时监测河湖滨带农田水文垂直运移包括土壤水分入渗和浅层地下水水位升降过程中，淋溶液的氮磷等可溶性元素的迁移规律和存留于土壤的土壤氮磷等养分及土壤微生物的变化等土壤生化指标的功能，克服了现有技术直接在淋溶桶中取土壤样测定，会破坏土壤结构，造成试验误差的缺陷。

本实用新型不但能监测氮、磷元素，还能监测其它可溶于水的其它元素。

本实用新型操作简单，制造简便。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中土壤样品桶取下换为堵头的结构示意图。

图3是土壤样品桶的结构示意图。

图4是淋溶桶、溶液收集器结构及连接示意图。

图5是溶液收集器的结构示意图。

图6是图5中A-A剖视图。

图7是水位升降桶的结构示意图。

图中各标记依次表示：1—联通池，2—土壤样品桶，3—淋溶桶，4—溶液收集器，5—水位升降桶，6—尼龙网，7—堵头，8—孔，41—收集槽，42—出液管，43—导流软管，44—止水夹，45—取样瓶，46—石子，51—水位标记尺，52—水龙头。

具体实施方式

参见图1-图7，本实用新型所提供的模拟河湖滨带农田水文垂直运移中氮磷迁移的观测装置包括联通池1、土壤样品桶2、淋溶桶3、溶液收集器4、水位升降桶5，具体结构如下：

A、总体结构：联通池1为顶面封闭的长方体，在联通池1的顶面分别设置有一个淋溶桶3、一个水位升降桶5和至少一个土壤样品桶2，具体设置是：在联通池1的顶面分别设置与淋溶桶3、水位升降桶5、土壤样品桶2各部件的内径相等的孔，各孔的数量对应地与淋溶桶3、水位升降桶5、土壤样品桶2的数量相等，淋溶桶3的底部设置在联通池1的顶面对应的孔上与联通池1的顶面连通且为密封固定连接，水位升降桶5的底部设置在联通池1的顶面对应的孔上与联通池1的顶面连通且为密封固定连接，土壤样品桶2的底部与联通池1的顶面对应的孔上通过螺纹连接与联通池1的顶面连通并在连接处密封；联通池1内腔填满石英砂构成石英砂层，所述石英砂层的长、宽、高分别与联通池1内腔的长、宽、高相等；

B、淋溶桶3及溶液收集器4的结构：淋溶桶3的底面设置有一个以上的孔，在淋溶桶3内底面铺设有2层孔径≤0.5mm的尼龙网6；所述溶液收集器4的结构是：设有收集槽41，收集槽41内底部铺有石子46，石子46的表面铺有2层孔径≤0.5mm的尼龙网6；收集槽41的一端面设置有孔，该孔与出液管42的一端密封连接，出液管42的另一端与导流软管43的一端密封连接，导流软管43的另一端伸入取样瓶45内，导流软管43上设置有止水夹44；淋溶桶3连接有至少两个溶液收集器4，溶液收集器4与淋溶桶3的具体连接是：溶液收集器4的收集槽41自上而下间隔设置在淋溶桶3内，在淋溶桶3内的各收集槽41的槽口水平向上，溶液收集器4的出液管42穿过淋溶桶3桶壁且该出液管42与淋溶桶3桶壁接触处密封连接，溶液收集器4的导流软管43和取样瓶45均在淋溶桶3的桶壁外；

C、水位升降桶5的结构：水位升降桶5为透明的，在水位升降桶5的底面设置有一个以上的孔，水位升降桶5内底面铺设有2层孔径≤0.5mm的尼龙网6，在水位升降桶5的桶壁自上而下设置有透明的水位标记尺51，水位升降桶5的桶壁下部安装有水龙头52；

D、土壤样品桶2的结构：土壤样品桶2的底面设置有一个以上的孔，土壤样品桶2内底面铺设有2层孔径≤0.5mm的尼龙网6；

使用的过程中，需对土壤样品桶2内的土壤样品进行检测时，需取下土壤样品桶2，取下土壤样品桶2时，在与该土壤样品桶2连接的联通池1顶面的孔内设置有堵头7。

Claims (1)

1.模拟河湖滨带农田水文垂直运移中氮磷迁移的观测装置，其特征在于包括联通池(1)、土壤样品桶(2)、淋溶桶(3)、溶液收集器(4)、水位升降桶(5)，具体结构如下：

A、总体结构：联通池(1)为顶面封闭的长方体，在联通池(1)的顶面分别设置有一个淋溶桶(3)、一个水位升降桶(5)和至少一个土壤样品桶(2)，具体设置是：淋溶桶(3)的底部与联通池(1)的顶面连通且为密封固定连接，水位升降桶(5)的底部与联通池(1)的顶面连通且为密封固定连接，土壤样品桶(2)的底部与联通池(1)的顶面通过螺纹连接连通并在连接处密封；联通池(1)内腔填满有石英砂构成石英砂层；

B、淋溶桶(3)及溶液收集器(4)的结构：淋溶桶(3)的底面设置有一个以上的孔，在淋溶桶(3)内底面铺设有2层孔径≤0.5mm的尼龙网(6)；所述溶液收集器(4)的结构是：设有收集槽(41)，收集槽(41)内底部铺有石子(46)，石子(46)的表面铺有2层孔径≤0.5mm的尼龙网(6)；收集槽(41)的一端面设置有孔，该孔与出液管(42)的一端密封连接，出液管(42)的另一端与导流软管(43)的一端密封连接，导流软管(43)的另一端伸入取样瓶(45)内，导流软管(43)上设置有止水夹(44)；淋溶桶(3)连接有至少两个溶液收集器(4)，溶液收集器(4)与淋溶桶(3)的具体连接是：溶液收集器(4)的收集槽(41)自上而下间隔设置在淋溶桶(3)内，在淋溶桶(3)内的各收集槽(41)的槽口水平向上，溶液收集器(4)的出液管(42)穿过淋溶桶(3)桶壁且该出液管(42)与淋溶桶(3)桶壁接触处密封连接，溶液收集器(4)的导流软管(43)和取样瓶(45)均在淋溶桶(3)的桶壁外；

C、水位升降桶(5)的结构：水位升降桶(5)为透明的，在水位升降桶(5)的底面设置有一个以上的孔，水位升降桶(5)内底面铺设有2层孔径≤0.5mm的尼龙网(6)，在水位升降桶(5)的桶壁自上而下设置有透明的水位标记尺(51)，水位升降桶(5)的桶壁下部设置有水龙头(52)；

D、土壤样品桶(2)的结构：土壤样品桶(2)的底面设置有一个以上的孔，土壤样品桶(2)内底面铺设有2层孔径≤0.5mm的尼龙网(6)；

取下土壤样品桶(2)时，在与该土壤样品桶(2)连接的联通池(1)顶面的孔内设置有堵头(7)。