CN207992209U - 一种原位土壤养分淋溶集液装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种原位土壤养分淋溶集液装置，包括有过滤箱、储液箱、集液箱、微型水泵和控制器；过滤箱为具有底封板的壳体，过滤箱内铺设有过滤层，底封板上具有排水孔；储液箱为具有顶封板的壳体，顶封板上具有换气孔并连接通有换气管，换气管的底端口靠近储液箱内顶部，储液箱内的上部设有液位传感器，储液箱位于过滤箱的下方，储液箱与过滤箱的排水孔连接通；集液箱为具有顶盖板的壳体；微型水泵的进水端连接通有抽液管、出水端连接通有输液管，抽液管的末端穿入储液箱内、并靠近储液箱内底部，输液管的末端穿入集液箱内；微型水泵和液位传感器电连接到控制器。本实用新型结构简单、便于操作和取样方便，非常便于对农田种植过程中土壤淋溶进行长期定位监测和研究。

Description

一种原位土壤养分淋溶集液装置

技术领域

本实用新型涉及土壤养分淋溶研究领域，具体是一种用于农田原位土壤内养分淋溶的采集研究装置。

背景技术

在农业生产中，施肥是平衡土壤养分，提供作物营养元素从而保障作物良好生长必不可少的措施，但长期施肥的同时也带来了一定的环境风险，如过多的氮磷投入经侧渗进入水环境后会导致水体富营养化，并且随着降水的淋溶进入地下水环境会造成饮用水污染，特别是对于重金属和农药残留超标的土壤其环境风险更大。因此研究长期施肥的农田土壤养分吸收和损失情况对于节约施肥和田间养分资源科学管理有重要的科研价值和意义；而研究农田土壤养分淋溶流失需要一种装置收集淋溶液体，但目前有关土壤淋洗的装置大多为土壤淋溶模拟实验装置或者是污染土壤修复淋溶设备，不适合作为农田原位土壤长期定位淋溶液的收集，如中国授权发明实用新型专利CN206609878U提出了一种土壤养分淋溶渗漏模拟装置，该装置无法在野外露天填埋使用，只能用于实验室内模拟实验，不能用于野外定位试验；如中国授权发明实用新型专利CN206515211U提出了一种模拟降雨对土壤养分和污染物淋洗的实验装置，也只能用于实验室的模拟试验，同样无法用于野外农田土壤长期定位试验；又如中国授权发明实用新型专利CN206731799U提出的一种土壤淋洗装置，其是先挖掘土壤后再进行淋溶注药，只能应用于土壤修复领域，无法原位收集土壤淋洗液。鉴于此，特提出一种新的装置以解决长期定位农田土壤养分淋溶液的收集问题。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种原位土壤养分淋溶集液装置，其用于农田原位土壤养分的淋溶研究，具有结构简单、便于操作、取样方便的特点，非常便于对农田种植过程中土壤淋溶进行长期定位监测和研究。

本实用新型的目的可通过以下技术方案实现：

一种原位土壤养分淋溶集液装置，其包括有过滤箱、储液箱、集液箱、微型水泵和控制器。

所述过滤箱为顶端开口、底端具有底封板的矩形或圆柱形壳体，过滤箱内底封板上铺设有过滤层，且底封板上具有排水孔。

所述储液箱为顶端具有顶封板的矩形或圆柱形壳体，所述顶封板上具有换气孔并连接通有换气管，换气管的底端口靠近储液箱内顶部，储液箱内的上部设有液位传感器，储液箱位于过滤箱的下方，储液箱与过滤箱的排水孔连接通。

所述集液箱为顶端具有顶盖板的矩形或圆柱形壳体。

所述微型水泵的进水端连接通有抽液管、出水端连接通有输液管，所述抽液管的末端穿入储液箱内、并靠近储液箱内底部，所述输液管的末端穿入集液箱内。

所述微型水泵和液位传感器电连接到控制器。

本实用新型，储液箱与过滤箱可以通过连通管连接通，具体是：本实用新型中所述过滤箱的底封板上的排水孔为底板连通孔，储液箱的顶封板上具有顶板连通孔、并通过连通管连接通过滤箱的底板连通孔，使储液箱与过滤箱管连接通。进一步，所述过滤箱的底封板倾斜3～5度设置，使底封板靠近底板连通孔的一端低于另一端。

本实用新型，储液箱与过滤箱也可以通过以下方式连接通：所述储液箱位于过滤箱的正下方，过滤箱的底封板上的排水孔为均布的若干渗水孔，储液箱的顶封板上对应过滤箱的底封板具有对接口，过滤箱固定于储液箱上，过滤箱的底封板将储液箱的对接口封盖，使储液箱与过滤箱通过渗水孔连接通。

优化方案，本实用新型中过滤箱内的过滤层由下至上依次为底层过滤网、5～10cm厚的细滤砂层、5～10cm厚的粗滤砂层和顶层过滤网，细滤砂层的滤砂颗粒直径为0.15～0.25mm，粗滤砂层的滤砂颗粒直径为0.3～1.8mm，顶层过滤网的网孔内直径为0.2～1.6mm，顶层过滤网和底层过滤网为尼龙网，细滤砂层和粗滤砂层的滤砂为石英砂。

进一步优化方案，本实用新型中所述储液箱上换气管的顶端向下弯折。

再进一步优化方案，本实用新型中所述所述集液箱的顶盖板上设有泄压孔，所述泄压孔内塞有泄压阀或透气膜，所述透气膜上具有若干透气孔。

又进一步优化方案，本实用新型中所述微型水泵的抽液管的末端口设有过滤头，所述过滤头上具有若干过滤孔。

更进一步优化方案，本实用新型中所述微型水泵的抽液管为软管，所述抽液管上套有提液管，提液管的底端固定连接于储液箱的顶封板上。

需要研究检测农田一定深度的土壤层的淋溶时，将本实用新型的过滤箱和储液箱填埋于农田土壤内，使过滤箱位于该待研究土壤深度的下方，储液箱上的换气管露出农田土壤、位于地面以上，换气管起到储液箱泄压的作用，集液箱、微型水泵和控制器安置于地面上。试验开始后，过滤箱上方土壤层内的土壤颗粒及养分随雨水或灌溉水渗入过滤箱内，过滤箱内的过滤层起到阻止土壤通过的作用，养分随水体（以下称为淋溶液）汇入储液箱内，当液位传感器检测到储液箱内收集的淋溶液达到预设液位时，微型水泵启动，储液箱内淋溶液由微型水泵抽入集液箱内，完成淋溶液的收集，最终使检测人员通过集液箱进行土壤淋溶液的取样及检测。

本实用新型具有以下实质性特点和进步：本实用新型适用于农田原位土壤养分的淋溶研究，可以非常方便通过集液箱取得淋溶样品，非常便于对农田种植过程中土壤养分淋溶进行长期定位监测和研究。

附图说明

图1为本实用新型的一种结构示意图。

图2为图1结构的一种使用效果示意图。

图3为本实用新型的另一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1

参考图1和图2，一种原位土壤养分淋溶集液装置，其包括有过滤箱1、储液箱2、集液箱3、微型水泵4和控制器5。

所述过滤箱1为顶端开口、底端具有底封板11的矩形壳体，底封板11上具有排水孔，所述排水孔为底板连通孔，底封板11倾斜5度设置，使底封板11靠近底板连通孔的一端低于另一端，以便于过滤箱1内的淋溶液汇集向底板连通孔、由底板连通孔排出。

过滤箱1内底封板11上铺设有底层过滤网12，所述底层过滤网12的网孔内直径为0.1～0.2mm，过滤箱1内底层过滤网12上由下至上依次铺设有8cm厚的细滤砂层13、8cm厚的粗滤砂层14和顶层过滤网15，细滤砂层13的滤砂颗粒直径为0.15～0.25mm，粗滤砂层14的滤砂颗粒直径为0.3～1.8mm，顶层过滤网15的网孔内直径为0.2～1.6mm，顶层过滤网15和底层过滤网12为尼龙网，细滤砂层13和粗滤砂层14的滤砂为石英砂。由于底层过滤网12的材质较软，底封板11上的底板连通孔的孔直径不要过大，在1至3cm范围内即可，以避免底层过滤网12在底板连通孔处变形造成滤砂下沉；另外，底板连通孔的孔直径也可以开大些，底板连通孔内采用具有若干漏水孔的具孔板封挡，也可以有效避免底层过滤网12在底板连通孔处变形造成滤砂下沉。

所述储液箱2为顶端具有顶封板21的矩形壳体，所述顶封板21上具有换气孔并连接通有换气管22，换气管22的底端口靠近储液箱2内顶部、顶端向下弯折，所述换气管22起到储液箱2排气泄压的作用，换气管22的顶端向下弯折能有效避免雨水沿换气管22落入储液箱2内。储液箱2内的上部设有液位传感器23。

储液箱2位于过滤箱1的下方，储液箱2的顶封板21上具有顶板连通孔、并通过连通管6连接通过滤箱1的底板连通孔，使储液箱2与过滤箱1管连接通。

所述集液箱3为顶端具有顶盖板31的矩形壳体，所述集液箱3的顶盖板31上设有泄压孔，所述泄压孔内塞有透气膜32，所述透气膜32上具有若干透气孔，透气膜32起到集液箱3排气泄压的作用，也可以采用泄压阀替代透气膜32。

所述微型水泵4的进水端连接通有抽液管41、出水端连接通有输液管42。所述抽液管41的末端穿入储液箱2内、并靠近储液箱2内底部，抽液管41的末端口设有过滤头40，过滤头40上具有若干过滤孔。所述输液管42的末端穿入集液箱3内。

本实施例中抽液管41采用橡胶材质制成的软管，所述抽液管41上套有提液管43，提液管43的底端固定连接于储液箱2的顶封板21上，提液管43起到保护抽液管41的作用，避免抽液管41在地面以下时受到土壤的挤压而不利于抽提淋溶液。

所述微型水泵4和液位传感器23电连接到控制器5。

使用本实施例的淋溶集液装置时，将过滤箱1和储液箱2填埋于农田土壤内，可以如图2所示，将过滤箱1于储液箱2的上方侧位放置，使过滤箱1通过其下方的土壤层实现支撑；也可以如图1所示，将过滤箱1于储液箱2的正上方放置，过滤箱1与储液箱2之间预先通过连接管6连接通并通过支架9支撑固定；土壤回填时确保压平、展开过滤箱1的顶层过滤网15，储液箱2的换气管22的顶端和储液箱2上连接的提液管43的顶端露出农田土壤、位于地面以上，集液箱3、微型水泵4和控制器5安置于地面上。一段时间后，过滤箱1上方土壤层内的土壤颗粒及养分随雨水或灌溉水渗入过滤箱1内，过滤箱1内的过滤网及滤砂起到阻止土壤通过的作用，养分随水体由排水孔（又叫底板连通孔）→连通管6→储液箱2内，当液位传感器23检测到储液箱2内收集的淋溶液达到预设液位时，控制器5启动微型水泵4，储液箱2内淋溶液由微型水泵4的抽液管41→微型水泵4的输液管42→集液箱3内，完成淋溶液的收集，之后，检测人员打开集液箱3的顶盖板31进行淋溶液的取样及检测，用于研究、分析过滤箱1上方土壤层的淋溶。

实施例2

参考图3，本实施例的原位土壤养分淋溶集液装置与实施例1的区别在于：本实施例中储液箱2位于过滤箱1的正下方，过滤箱1的底封板11上的排水孔为渗水孔10，若干渗水孔10均匀分布于底封板11上，储液箱2的顶封板21上对应过滤箱1的底封板11具有对接口，过滤箱1固定于储液箱2上，过滤箱1的底封板11将储液箱2的对接口封盖，使储液箱2与过滤箱1通过渗水孔10连接通。本实施例的集液装置其他结构及使用方法与实施例1相同，同样用于研究过滤箱1上方土壤层的淋溶。

Claims (9)

1.一种原位土壤养分淋溶集液装置，其特征在于包括有过滤箱（1）、储液箱（2）、集液箱（3）、微型水泵（4）和控制器（5）；

所述过滤箱（1）为顶端开口、底端具有底封板（11）的矩形或圆柱形壳体，过滤箱（1）内底封板（11）上铺设有过滤层，且底封板（11）上具有排水孔；

所述储液箱（2）为顶端具有顶封板（21）的矩形或圆柱形壳体，所述顶封板（21）上具有换气孔并连接通有换气管（22），换气管（22）的底端口靠近储液箱（2）内顶部，储液箱（2）内的上部设有液位传感器（23），储液箱（2）位于过滤箱（1）的下方，储液箱（2）与过滤箱（1）的排水孔连接通；

所述集液箱（3）为顶端具有顶盖板（31）的矩形或圆柱形壳体，

所述微型水泵（4）的进水端连接通有抽液管（41）、出水端连接通有输液管（42），所述抽液管（41）的末端穿入储液箱（2）内、并靠近储液箱（2）内底部，所述输液管（42）的末端穿入集液箱（3）内；

所述微型水泵（4）和液位传感器（23）电连接到控制器（5）。

2.根据权利要求1所述的原位土壤养分淋溶集液装置，其特征在于：所述过滤箱（1）的底封板（11）上的排水孔为底板连通孔，储液箱（2）的顶封板（21）上具有顶板连通孔、并通过连通管（6）连接通过滤箱（1）的底板连通孔，使储液箱（2）与过滤箱（1）管连接通。

3.根据权利要求2所述的原位土壤养分淋溶集液装置，其特征在于：所述过滤箱（1）的底封板（11）倾斜3～5度设置，使底封板（11）靠近底板连通孔的一端低于另一端。

4.根据权利要求1所述的原位土壤养分淋溶集液装置，其特征在于：所述储液箱（2）位于过滤箱（1）的正下方，过滤箱（1）的底封板（11）上的排水孔为均布的若干渗水孔（10），储液箱（2）的顶封板（21）上对应过滤箱（1）的底封板（11）具有对接口，过滤箱（1）固定于储液箱（2）上，过滤箱（1）的底封板（11）将储液箱（2）的对接口封盖，使储液箱（2）与过滤箱（1）通过渗水孔（10）连接通。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的原位土壤养分淋溶集液装置，其特征在于：所述过滤箱（1）内的过滤层由下至上依次为底层过滤网（12）、5～10cm厚的细滤砂层（13）、5～10cm厚的粗滤砂层（14）和顶层过滤网（15），所述底层过滤网（12）的网孔内直径为0.1～0.2mm，细滤砂层（13）的滤砂颗粒直径为0.15～0.25mm，粗滤砂层（14）的滤砂颗粒直径为0.3～1.8mm，顶层过滤网（15）的网孔内直径为0.2～1.6mm，顶层过滤网（15）和底层过滤网（12）为尼龙网，细滤砂层（13）和粗滤砂层（14）的滤砂为石英砂。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的原位土壤养分淋溶集液装置，其特征在于：所述储液箱（2）上换气管（22）的顶端向下弯折。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的原位土壤养分淋溶集液装置，其特征在于：所述集液箱（3）的顶盖板（31）上设有泄压孔，所述泄压孔内塞有泄压阀或透气膜（32），所述透气膜（32）上具有若干透气孔。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的原位土壤养分淋溶集液装置，其特征在于：所述微型水泵（4）的抽液管（41）的末端口设有过滤头（40），所述过滤头（40）上具有若干过滤孔。

9.根据权利要求1或2或3或4所述的原位土壤养分淋溶集液装置，其特征在于：所述微型水泵（4）的抽液管（41）为软管，所述抽液管（41）上套有提液管（43），提液管（43）的底端固定连接于储液箱（2）的顶封板（21）上。