CN207650061U - 一种田间土壤试验装置 - Google Patents

Abstract

一种田间土壤试验装置，包括供水及溶质机构和取样机构，其特征在于：供水及供溶质机构设于取样机构上方，所述供水及供溶质机构中包含供水瓶(1)和供溶质瓶(2)，所述取样机构包含内筒(3)和外筒(4)，所述内筒(3)上端设有提手(31)，内筒(3)筒壁上设有若干取样孔(32)，内筒(3)下部设有内筒斜切口(35)，内筒(3)下方设有网孔底面(33)，所述外筒下端设有外筒斜切口(41)。与现有技术相比，本装置既能做土壤蒸发及入渗实验又能做溶质运移实验，使实验更加方便高效。此外，该实验装置除了应用在田间，还可以应用在实验室，适应效果好。并且应用在田间实验，可以使实验数据更加准确。

Description

一种田间土壤试验装置

技术领域

本实用新型属于实验装置技术领域，具体涉及田间土壤一维方向蒸发、入渗及溶质运移实验的一种田间土壤试验装置。

背景技术

土壤是人类从事生产生活过程中接触最为频繁、最为重要的一种介质。不但是农业生产的基础、生态建设的根本，更是人类生存的保障。对于土壤各种参数的研究是所有涉土研究领域必须开展的工作，而土壤质地的差异对于土壤参数的影响巨大。因此获取不同土壤的基本参数是所有研究工作的基础。

在土壤物理学的研究领域当中，对土壤蒸发、入渗性能以及土壤水中的溶质运移的研究是十分重要的。土壤蒸发是指土壤中水分汽化进入大气的过程。土壤蒸发影响土壤含水量的变化，是水文循环的一个重要环节。入渗是水渗入土壤的物理现象，是由土壤水力特性、水分状况以及供水条件等因素综合作用的陆地表面水分交换过程，它与水文转换、土壤侵蚀、土壤水分、养分、盐分和重金属离子迁移等都有密切联系。

现有技术中，针对土壤蒸发试验常采用上述土壤蒸发器来对土壤蒸发量进行测定，对于土壤入渗以及土壤中溶质运移试验一般采用室内土柱模拟实验来进行，但现有的土壤蒸发器和土柱模拟实验装置，主要存在以下几个方面的技术问题：

一、以往在对土壤蒸发的研究中，所用土壤蒸发器一般是由内外两个金属材质圆桶所组成，埋置于土中。内桶内填以原状土壤，而外桶用以防止周围土壤下塌或渗漏。定时测量土壤的重量变化，即可得到一定时段内的土壤蒸发量。虽然金属材质的内外筒容易打入土中，但由于金属材料热容量低，导热性远超土壤，测得的蒸发量比实际值大得多，这样易对最终的测量结果产生影响。

二、模拟试验功能单一，满足蒸发、入渗以及溶质运移实验需要多套装置设备，成本高且不方便。现有的土柱模拟试验装置，针对蒸发、入渗以及溶质运移试验，只能局限于室内试验，无法准确反映田间原状土各项数据情况。针对蒸发、入渗以及溶质运移试验，需分别设计入渗试验装置以及蒸发试验装置，每一种试验装置只能分别用于开展水分入渗试验、溶质运移试验，或者只能进行简单的蒸发试验。这样就需要分别设计试验装置，成本较高。

现提出一种田间土壤试验装置，可以适用于进行蒸发、入神以及溶质运移试验等，能够解决现有实验装置无法有机组合、只能单独工作，从而导致使用不便的问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中，针对土壤蒸发试验常采用上述土壤蒸发器来对土壤蒸发量进行测定，对于土壤入渗以及土壤中溶质运移试验一般采用室内土柱模拟实验来进行，且现有试验装置对试验结果影响较大，且模拟试验功能单一

为实现上述目的，本实用新型提供以下的技术方案：一种田间土壤试验装置，包括供水机构、供溶质机构和取样机构，其特征在于：供水机构和供溶质机构设于取样机构上方，所述供水机构包含供水瓶(1)，所述供水瓶(1)上部设有供水瓶通气管 (11)和供水瓶注液孔(12)，所述供水瓶(1)下部设有供水瓶出水管(14)，供水瓶出水管(14)上设有供水瓶出水管开关(15)，所述供水瓶(1)瓶壁上设有供水瓶刻度(13)，所述供溶质机构包含供溶质瓶(2)，供溶质瓶(2)上部设有供溶质瓶通气管(21)和供溶质瓶注液孔(22)，所述供溶质瓶(2)下部设有供溶质瓶出水管(24)，供溶质瓶出水管(24)上设有供溶质瓶出水管开关(25)，所述取样系统包含内筒(3) 和外筒(4)，内筒(3)和外筒(4)为管状体，所述外筒(4)直径大于内筒(3)的直径，内筒(3)套接于外筒(4)内，所述内筒(3)上端设有提手(31)，内筒(3) 筒壁上设有若干取样孔(32)，内筒(3)筒壁下端设有倒扣(34)，所述倒扣(34) 上设有网孔底面(33)，所述网孔底面(33)与倒扣(34)为活动连接，内筒(3)下部设有内筒斜切口(35)，所述外筒下端设有外筒斜切口(41)。

实际使用时：在进行测定蒸发条件下土壤水分或溶质运移通量试验时，可只采用取样机构，先安装内筒(3)垂直切于土中，入土深度为内筒(3)高度的一半，再安装外筒(4)，与内筒(3)同心，安装完毕后，通过提手(31)缓慢提出内筒(3)，提出内筒后在底面悬挂上网孔底面(33)，测得质量，然后将悬挂网孔底面(33)后的内筒(3)放回取样位置，在所测土体与下部土体紧密接触一定时间后，这样做可使测定装置内土体与装置下部土体形成连续的土壤孔隙，同时也可使网孔底面(33) 上下土体之间产生水力联系，在此基础上经过一定时间，取出内筒(3)，称得质量。通过相应公式可以计算出单位时间单位通过底面单位面积的土壤水分或溶质的质量。

根据研究需要，利用上述试验方法还可以测定入渗条件下以及无外在条件下水分及溶质运移通量在单纯测定土壤蒸发量时，只采用取样机构，先安装内筒(3)垂直切于土中，入土深度为内筒(3)高度的一半，再安装外筒(4)，与内筒(3)同心，安装完毕后，通过提手(31)缓慢提出内筒(3)，提出内筒(3)后在底面悬挂上网孔底面(33)材料，并且在内筒(3)侧面取样孔(32)中取出土样，为进一步研究水分及溶质运移做准备。之后定时测量土壤重量变化，即可得到一定时段内的土壤蒸发量，在每次取出内筒(3)测量重量的同时在相同取样空位置取出土样，对两次取样结果进行数据分析，即可得出在蒸发条件下土壤的水分及溶质变化情况。

在进行土壤水分入渗实验时，先在内筒(3)中注入水，直至水刚淹没供水瓶通气管(11)和供水瓶出水管(14)底端，记录下所用水的体积，然后采用供水瓶(1) 供水，供溶质瓶(2)的供溶质瓶出水管(24)上的供溶质瓶出水管开关(25)关闭，实现测量过程中自动供水，一定时间后，根据供水瓶(1)瓶壁上的供水瓶刻度(13) 的变化读出水入渗体积，通过相应公式计算得出水分渗入情况。

若使用此装置在实验室内测定土壤水分运移情况，在内筒(3)底部悬挂网孔底面(24)，按照装填土柱方式在内筒(3)中装填土样，然后打开供水瓶(1)的供水瓶出水管开关(15)，利用马氏瓶原理对内筒(3)进行供水，在供水过程中记录供水瓶上(1)的供水瓶刻度(13)以及内筒(3)上湿润锋的位置，采用这个原理即可得到土壤水分运移情况。

运用此装置进行土壤溶质运移实验时，首先采用测定土壤蒸发时采用的方式在内筒(3)侧的取样孔(32)取土样，将内筒(3)放回原处后，放置一定时间，让内筒 (3)中的土壤与底部土壤进行水力联系，然后打开溶质瓶供水管开关(25)，利用马氏瓶原理对内筒(3)进行供液，供液一定时间后，取出内筒(3)，并且在原取样空位置取出土样，将两次取出的土样进行处理，并进行数据分析，即可得出土壤溶质运移情况。整个实验过程方便简洁，所测数据范围广。

作为改进：所述内筒(3)为透明材质，且筒壁上设有内筒刻度(36)，所述内筒斜切口(35)为不锈钢材质，且刃角为45°～60°。

实际使用时：内筒(3)筒体采用高强度透明PVC材质，内筒(3)底部的内筒斜切口(35)为不锈钢材质，刃角为45°～60°之间适应不同土壤，将金属材质和非金属材质特别是PVC材质的有点结合在一起，即可以保证微型土壤蒸发器良好的导热性能，又解决了传统微型土壤蒸发器机械强度低，筒壁较厚，不易打入土中，操作不便的问题。

作为改进：所述外筒(4)为金属材质，所述外筒斜切口(41)为不锈钢材质，且刃角为45°～60°。

实际使用时：外筒(4)材料选取为铁皮，质量较轻方便转运等，底部的外筒斜切口(41)选取为不锈钢材质，较为坚硬容易入土，刃角为45°～60°之间适应不同土壤。

作为改进：所述网孔底面(33)的材质为钢丝、高强合金细丝或高强聚合类化工细丝，且网孔底面(33)上设有加强筋(331)。

实际使用时：网孔底面(33)为高强度材料制成，网孔材料宜采用钢丝或高强合金细丝或高强聚合类化工细丝，网孔尺寸在考虑土壤类型情况下，设置在0.1mm～2mm 之间。

为提高承重能力，避免所测土体质量过大导致损坏网孔或变形，在网孔底面(33)下端设置加强筋(331)，加强筋(331)材料及断面面积根据测定土样体积选定。

与现有技术相比本装置既能做土壤蒸发及入渗实验又能做溶质运移实验，使实验更加方便高效。此外，该实验装置除了应用在田间，还可以应用在实验室，适应效果好。并且应用在田间实验，可以使实验数据更加准确。

附图说明：

图1是本实用新型实施例1的结构示意图。

图2是图1中A方向的结构示意图。

图3是本实用新型实施例4的结构示意图。

图中所示：1是供水瓶，11是供水瓶通气管，12是供水瓶注液孔，13是供水瓶刻度，14是供水瓶出水管，15是供水瓶出水管开关，2是供溶质瓶，21是供溶质瓶通气管，22是供溶质瓶注液孔，23是供溶质瓶刻度，24是供溶质瓶出水管，25是供溶质瓶出水管开关，3是内筒，31是提手，32是取样孔，33是网孔底面，331是加强筋，34是倒扣，35是内筒斜切口，36是内筒刻度，4是外筒，41是外筒斜切口。

具体实施方式

下面详细说明本实用新型的优选实施方式。

实施例1：参照图1～2，为本实用新型实施例1的结构示意图，一种田间土壤试验装置，包括供水机构、供溶质机构和取样机构，其特征在于：供水机构和供溶质机构设于取样机构上方，所述供水机构包含供水瓶1，所述供水瓶1上部设有供水瓶通气管11和供水瓶注液孔12，所述供水瓶1下部设有供水瓶出水管14，供水瓶出水管 14上设有供水瓶出水管开关15，所述供水瓶1瓶壁上设有供水瓶刻度13，所述供溶质机构包含供溶质瓶2，供溶质瓶2上部设有供溶质瓶通气管21和供溶质瓶注液孔 22，所述供溶质瓶2下部设有供溶质瓶出水管24，供溶质瓶出水管24上设有供溶质瓶出水管开关25，所述取样系统包含内筒3和外筒4，内筒3和外筒4为管状体，所述外筒4直径大于内筒3的直径，内筒3套接于外筒4内，所述内筒3上端设有提手 31，内筒3筒壁上设有若干取样孔32，内筒3筒壁下端设有倒扣34，所述倒扣34 上设有网孔底面33，所述网孔底面33与倒扣34为活动连接，内筒3下部设有内筒斜切口35，所述外筒下端设有外筒斜切口41。

实际使用时：在进行测定蒸发条件下土壤水分或溶质运移通量试验时，可只采用取样机构，先安装内筒3垂直切于土中，入土深度为内筒3高度的一半，再安装外筒 4，与内筒3同心，安装完毕后，通过提手31缓慢提出内筒3，提出内筒后在底面悬挂上网孔底面33，测得质量，然后将悬挂网孔底面33后的内筒3放回取样位置，在所测土体与下部土体紧密接触一定时间后，这样做可使测定装置内土体与装置下部土体形成连续的土壤孔隙，同时也可使网孔底面33上下土体之间产生水力联系，在此基础上经过一定时间，取出内筒3，称得质量。通过相应公式可以计算出单位时间单位通过底面单位面积的土壤水分或溶质的质量。

根据研究需要，利用上述试验方法还可以测定入渗条件下以及无外在条件下水分及溶质运移通量。在单纯测定土壤蒸发量时，只采用取样机构，先安装内筒3垂直切于土中，入土深度为内筒3高度的一半，再安装外筒4，与内筒3同心，安装完毕后，通过提手31缓慢提出内筒3，提出内筒3后在底面悬挂上网孔底面33材料，并且在内筒3侧面取样孔32中取出土样，为进一步研究水分及溶质运移做准备。之后定时测量土壤重量变化，即可得到一定时段内的土壤蒸发量，在每次取出内筒3测量重量的同时在相同取样空位置取出土样，对两次取样结果进行数据分析，即可得出在蒸发条件下土壤的水分及溶质变化情况。

在进行土壤水分入渗实验时，先在内筒3中注入水，直至水刚淹没供水瓶通气管11和供水瓶出水管14底端，记录下所用水的体积，然后采用供水瓶1供水，供溶质瓶2的供溶质瓶出水管24上的供溶质瓶出水管开关25关闭，实现测量过程中自动供水，一定时间后，根据供水瓶1瓶壁上的供水瓶刻度13的变化读出水入渗体积，通过相应公式计算得出水分渗入情况。

若使用此装置在实验室内测定土壤水分运移情况，在内筒3底部悬挂网孔底面24，按照装填土柱方式在内筒3中装填土样，然后打开供水瓶1的供水瓶出水管开关 15，利用马氏瓶原理对内筒3进行供水，在供水过程中记录供水瓶上1的供水瓶刻度 13以及内筒3上湿润锋的位置，采用这个原理即可得到土壤水分运移情况。

运用此装置进行土壤溶质运移实验时，首先采用测定土壤蒸发时采用的方式在内筒3侧的取样孔32取土样，将内筒3放回原处后，放置一定时间，让内筒3中的土壤与底部土壤进行水力联系，然后打开溶质瓶供水管开关25，利用马氏瓶原理对内筒3进行供液，供液一定时间后，取出内筒3，并且在原取样空位置取出土样，将两次取出的土样进行处理，并进行数据分析，即可得出土壤溶质运移情况。整个实验过程方便简洁，所测数据范围广。

实施例2：与实施例1相比，本实施例的区别在于：所述内筒3为透明材质，且筒壁上设有内筒刻度36，所述内筒斜切口35为不锈钢材质，且刃角为45°～60°。

实际使用时：内筒3筒体采用高强度透明PVC材质，内筒3底部的内筒斜切口 35为不锈钢材质，刃角为45°～60°之间适应不同土壤，将金属材质和非金属材质特别是PVC材质的有点结合在一起，即可以保证微型土壤蒸发器良好的导热性能，又解决了传统微型土壤蒸发器机械强度低，筒壁较厚，不易打入土中，操作不便的问题。

实施例3：与实施例1或实施例2相比，本实施例的区别在于：所述外筒4为金属材质，所述外筒斜切口41为不锈钢材质，且刃角为45°～60°。

实际使用时：外筒4材料选取为铁皮，质量较轻方便转运等，底部的外筒斜切口 41选取为不锈钢材质，较为坚硬容易入土，刃角为45°～60°之间适应不同土壤。

实施例4：参照图3为本实用新型实施例4的结构示意图，与实施例1～3相比，本实施例的区别在于：所述网孔底面33的材质为钢丝、高强合金细丝或高强聚合类化工细丝，且网孔底面33上设有加强筋331。

实际使用时：网孔底面33为高强度材料制成，网孔材料宜采用钢丝或高强合金细丝或高强聚合类化工细丝，网孔尺寸在考虑土壤类型情况下，设置在0.1mm～2mm 之间。

为提高承重能力，避免所测土体质量过大导致损坏网孔或变形，在网孔底面33 下端设置加强筋331，加强筋331材料及断面面积根据测定土样体积选定。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种田间土壤试验装置，包括供水机构、供溶质机构和取样机构，其特征在于：供水机构和供溶质机构设于取样机构上方，所述供水机构包含供水瓶(1)，所述供水瓶(1)上部设有供水瓶通气管(11)和供水瓶注液孔(12)，所述供水瓶(1)下部设有供水瓶出水管(14)，供水瓶出水管(14)上设有供水瓶出水管开关(15)，所述供水瓶(1)瓶壁上设有供水瓶刻度(13)，所述供溶质机构包含供溶质瓶(2)，供溶质瓶(2)上部设有供溶质瓶通气管(21)和供溶质瓶注液孔(22)，所述供溶质瓶(2)下部设有供溶质瓶出水管(24)，供溶质瓶出水管(24)上设有供溶质瓶出水管开关(25)，所述取样机构包含内筒(3)和外筒(4)，内筒(3)和外筒(4)为空心管状体，所述外筒(4)直径大于内筒(3)的直径，内筒(3)套接于外筒(4)内，所述内筒(3)上端设有提手(31)，内筒(3)筒壁上设有若干取样孔(32)，内筒(3)筒壁下端设有倒扣(34)，所述倒扣(34)上设有网孔底面(33)，所述网孔底面(33)与倒扣(34)为活动连接，内筒(3)下端设有内筒斜切口(35)，所述外筒下端设有外筒斜切口(41)。

2.根据权利要求1所述的一种田间土壤试验装置，其特征在于：所述内筒(3)为透明材质，且筒壁上设有内筒刻度(36)，所述内筒斜切口(35)为不锈钢材质，且刃角为45°～60°。

3.根据权利要求1所述的一种田间土壤试验装置，其特征在于：所述外筒(4)为金属材质，所述外筒斜切口(41)为不锈钢材质，且刃角为45°～60°。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种田间土壤试验装置，其特征在于：所述网孔底面(33)的材质为钢丝、高强合金细丝或高强聚合类化工细丝，且网孔底面(33)上设有加强筋(331)。