CN207081728U - 一种土壤氮循环研究装置 - Google Patents

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张玉树
郑祥洲
丁洪
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Abstract

本实用新型涉及一种土壤氮循环研究装置，包括按气流方向依次连接的含有硼酸溶液的过滤三角瓶、土壤培养装置、装有硼酸溶液的采样三角瓶、流量计和抽气泵，所述土壤培养装置包括下套壳和上套壳，所述下套壳内套设有装有土壤样品的套筒，上套壳与过滤三角瓶之间由进气管连接、与采样三角瓶之间经出气管连接并且出气管出气端置于硼酸溶液液面下。该装置可直接采集原状土柱研究，不会破坏土壤结构，研究结果更接近原位实际状况；同时监测多个土壤氮素循环途径，避免不同氮循环途径分别监测可能带来的系统误差；此外，还可以在种植作物的情况下监测土壤‑作物系统氮素循环过程。

Description

一种土壤氮循环研究装置
技术领域
本实用新型涉及一种土壤氮循环研究装置，属于农业技术领域。
背景技术
土壤氮循环过程与氮素环境效应息息相关，对农业土壤而言，还决定了氮肥利用率。因此，氮循环过程是土壤工作者一直以来的研究热点。由于受各种自然条件制约和影响，在田间原位条件下研究土壤氮循环过程成本较高、研究结果误差较大，室内模拟试验是土壤氮循环过程最常使用的方法之一。尽管目前已有多种可用于土壤氮循环过程研究的装置，但鲜见可以研究原状土壤且同时监测多个不同氮循环途径的装置。然而，采用不同装置（或方法）分别测定土壤不同氮循环过程容易导致研究结果存在系统误差。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种结构新颖，使用方便，检测误差小的土壤氮循环研究装置。
本实用新型采用以下方案实现：一种土壤氮循环研究装置，包括按气流方向依次连接的含有硼酸溶液的过滤三角瓶、土壤培养装置、装有硼酸溶液的采样三角瓶、流量计和抽气泵，所述土壤培养装置包括下套壳和上套壳，所述下套壳内套设有装有土壤样品的套筒，上套壳与过滤三角瓶之间由进气管连接、与采样三角瓶之间经出气管连接并且出气管出气端置于硼酸溶液液面下。
进一步的，所述上套壳一侧开设有位于不同高度的两个进气孔，上套壳另一侧开设有位于不同高度的两个出气孔，两进气孔经两进气支管和三通阀与进气管相连接，两出气孔经两出气支管和三通阀与出气管相连接。
进一步的，所述套筒下端面为刀口结构，所述上套壳材质为透明有机玻璃，下套壳材质为PVC材料，套筒材质为不锈钢材料；上套壳和下套壳之间通过法兰连接，并且上、下两法兰之间夹设有密封圈。
进一步的，下套壳内设置有支撑套筒的筛网，下套壳底部呈倒锥形并且设置有排水口，排水口下方设置有滤液收集瓶，排水口处设置有三通阀。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型土壤氮循环研究装置可直接采集原状土柱研究，不会破坏土壤结构，研究结果更接近原位实际状况；同时监测多个土壤氮素循环途径，避免不同氮循环途径分别监测可能带来的系统误差；此外，还可以在种植作物的情况下监测土壤-作物系统氮素循环过程。
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本实用新型作进一步详细说明。
附图说明
图1是本实用新型实施例1构造示意图；
图2是本实用新型实施例中下套壳内部构造示意图；
图3是本实用新型实施例2构造示意图；
图中标号说明：1-过滤三角瓶、2-土壤培养装置、201-下套壳、202-上套壳、203-套筒、204-法兰、205-密封圈、206-筛网、207-排水口、208-滤液收集瓶、3-采样三角瓶、4-流量计、5-抽气泵、6-进气管、7-出气管、8-空气进管、9-进气支管、10-三通阀、11-出气支管。
具体实施方式
实施例1：如图1~2所示，一种土壤氮循环研究装置，包括按气流方向依次连接的含有硼酸溶液（0.075 L, 0.32 M）的过滤三角瓶1（250 ml）、土壤培养装置2、装有硼酸溶液的采样三角瓶3（250 ml）、流量计4和抽气泵5，流量计4和用于调节监测气流流速（4 L/min左右）；所述土壤培养装置2包括下套壳201和上套壳202，所述下套壳201内套设有装有土壤样品的套筒203，上套壳202与过滤三角瓶1之间经进气管6连接、与采样三角瓶3之间经出气管7连接并且出气管7出气端置于采样三角瓶的硼酸溶液液面下，过滤三角瓶1上插设有浸入硼酸溶液中的空气进管8，该装置可以收集土壤中产生的NH3、NxOy和N2形态氮，还可以测定土壤氮素淋溶损失、作物吸收利用率等；利用该装置可以直接采集野外原状土柱监测土壤氮循环过程，一方面避免了土壤过筛过程中对土壤结构的破坏，使研究结果更接近田间原位条件的实际状况；另一方面可同时监测土壤氮素淋溶、气态损失（氨挥发、N2、NxOy等）、硝化及反硝化损失等，避免不同氮循环过程分别监测可能带来的系统误差；此外，还可以在种植作物的情况下监测土壤-作物系统氮素循环过程。
在本实施例中，所述上套壳一侧开设有位于不同高度的两个进气孔，上套壳另一侧开设有位于不同高度的两个出气孔，两进气孔和两出气孔在垂直方向上位置也不同，用于充分混均上套壳内部气体；两进气孔经两进气支管9和三通阀10与进气管6相连接，两出气孔经两出气支管11和三通阀与出气管7相连接；上套壳顶部和下套壳底部还设置有可启闭的气孔。
在本实施例中，上套壳的外径、内径和高度分别为210mm、 206 mm和150 mm；进气孔和出气孔位于60mm、80 mm和100mm、120mm的位置；下套壳的外径、内径和高度分别为210mm、 206mm和200 mm；套筒的外径、内径和高度分别为206mm、 204 mm和200 mm。
在本实施例中，所述套筒203下端面为刀口结构，以利于野外采集土壤样品，套筒203上端两侧设置有提手，用以野外采集土柱样品和从下套壳201中取出套筒。所述上套壳材质为透明有机玻璃，下套壳采用PVC材质，套筒采用不锈钢材质。上套壳和下套壳之间通过法兰204连接，并且上、下两法兰之间夹设有密封圈205。
在本实施例中，下套壳201内设置有支撑套筒的筛网206，下套壳底部呈倒锥形并且设置有排水口207，排水口下方设置有滤液收集瓶208，排水口处设置有三通阀。
该土壤氮循环研究装置的工作过程：利用套筒C直接在野外采集原状土柱，将套筒C装入下套壳中并连接好各部件(或直接在套筒中加入过筛土壤样品)，模拟田间实际情况，根据研究目标往土壤中均匀添加去离子水至所需含水量。然后打开上套壳两侧所有三通阀、关闭上套壳顶端气孔和下套壳底端出水口三通阀，开启泵工作t小时（18-20小时），测定采样三角瓶的硼酸溶液中NH4 +含量，计算氨挥发量；打开下套壳底端出水口三通阀，收集下套壳底部倒锥体内的滤液，测定其体积和氮含量，计算氮素淋溶损失量。然后关闭上套壳两侧所有三角阀及上套壳顶端气孔和下套壳底端出水口三通阀，密闭培养24-t小时，通过上套壳顶端气孔采集装置内部自由空间气体样品，用于N2、NxOy等浓度测定。
在所有三通阀关闭情况下通过上套壳顶端气孔和下套壳底端气孔抽出装置内部自由体积10%气体，然后通过下套壳底端气孔注入等量的乙炔（或氟甲烷）抑制剂，密闭培养密闭培养4-6小时；通过上套壳顶端气孔采集装置内部自由空间气体样品，测定自由空间内N2、NxOy等浓度测定，计算反硝化（或硝化）过程气态损失。此外，还可以在套筒内的土壤中种植作物，研究土壤-作物系统氮循环过程。
实施例:2：如图3所示，可将多个土壤培养装置2和采样三角瓶3串联在一起，可同时监测多个土壤样品氮循环过程（如淋溶、气态损失、硝化及反硝化损失等）。
上列较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种土壤氮循环研究装置，其特征在于：包括按气流方向依次连接的含有硼酸溶液的过滤三角瓶、土壤培养装置、装有硼酸溶液的采样三角瓶、流量计和抽气泵，所述土壤培养装置包括下套壳和上套壳，所述下套壳内套设有装有土壤样品的套筒，上套壳与过滤三角瓶之间由进气管连接、与采样三角瓶之间经出气管连接并且出气管出气端置于硼酸溶液液面下。
2.根据权利要求1所述的土壤氮循环研究装置，其特征在于：所述上套壳一侧开设有位于不同高度的两个进气孔，上套壳另一侧开设有位于不同高度的两个出气孔，两进气孔经两进气支管和三通阀与进气管相连接，两出气孔经两出气支管和三通阀与出气管相连接。
3.根据权利要求1所述的土壤氮循环研究装置，其特征在于：所述套筒下端面为刀口结构，所述上套壳材质为透明有机玻璃，下套壳材质为PVC材料，套筒材质为不锈钢材料；上套壳和下套壳之间通过法兰连接，并且上、下两法兰之间夹设有密封圈。
4.根据权利要求3所述的土壤氮循环研究装置，其特征在于：下套壳内设置有支撑套筒的筛网，下套壳底部呈倒锥形并且设置有排水口，排水口下方设置有滤液收集瓶，排水口处设置有三通阀。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108802336A (zh) * 2018-06-26 2018-11-13 青岛海洋地质研究所 一种用于测定湿地净化氮污染效率和氮循环的稳态培养设备
CN109342694A (zh) * 2018-11-05 2019-02-15 南京工业大学 一种定量分析农田氮排放的室内试验装置
CN116337516A (zh) * 2023-05-30 2023-06-27 成都理工大学 一种地质检测样品岩芯采样装置及方法

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