专利名称：串联式负水头供水盆栽试验装置的制作方法
技术领域：
本发明属在容器中栽培植物装置，特别涉及一种串联式负水头供水盆栽试验装置，利用控压管将出水口的压力一直控制在负值，完全根据盆中土壤自身对水分的需求持续供水，供水方式是通过供水盘上的多孔膜向土壤供水。尤其是可以通过改变控压管串联的数目来设定不同梯度的供水压力，形成不同梯度的土壤含水量，满足不同植物生长所需要的不同土壤水气条件。该装置可以用作不同水分处理下的园艺盆栽作物生长和土壤学的科研试验。
背景技术：
目前，各科研院所和大专院校所使用的盆栽试验装置就是简单的一个盆(如塑料盆)，在盆里装上一定的自然土，把所要研究的植物移栽在盆里，然后向盆里灌水。水分处理的方式主要是称重法和土壤水分胁迫模拟法，这种人为的控水会使土壤湿润不均，部分土体总会在加水后达到饱和，土壤各处的含水量相差较大，还要经历一定时间的干湿交替。土壤含水量的过度波动会使植物遭受旱涝胁迫，增加病虫害的发生，导致硝态氮被淋移出作物根区以外，影响植物的正常生长。
发明内容
为了克服现有盆栽试验中土壤含水量波动较大，不能完全根据植物生理活动对水分需求供水的缺陷，本发明提供一种串联式负水头盆栽试验装置，完全可以根据植物自身对水分需求的多少持续供水，最大限度地符合植物自身的水分调节机制。植物由于蒸腾作用而耗水时，体内的水分平衡被打破，根系开始从土壤中吸取所需要的水分，土壤会向供水管吸水，由于出水口受到来自控压管设定的负压，供水管会缓慢地向供水盘提供持续不间断的水分，水通过盘上的多孔膜均匀湿润土壤，使土壤含水量保持在一个相对稳定的状态，不会因为出水的快慢造成土壤干湿交替使植物处于一定时间的水分胁迫，为植物的生长营造良好的土壤水气条件。该装置成本不高，技术简单易操作，节水效果明显。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是采用控压管3、供水管2和供水盘11组合，控压管3和供水管2的底部有底盘6，控压管3的出气口10与供水管2的进气口9用导气管5连接，供水管2的底部另一侧有出水管7与供水盘11的进水管12连接，供水管2上端有二个进水管8各有阀门1，供水管底部的出水管7上有阀门1。控压管与控压管之间可以进行串联，控压管的出气口10与另一控压管的进气口9通过导气管5连接。供水盘11的最底部是圆形托盘13，圆形托盘旁有进水管12，上方树脂圆环14和底部圆形托盘13构成中间空阔地带，中间空阔地带放有多个支撑物块16，上层为金属网架17，金属网架17上层覆盖一层无纺布18，再上面一层为多孔膜19，最上层是个上下无底的盛土容器15。出水管7、供水管2的进气口9和控压管3的进气口9应在同一个水平面上，且供水管2的进气口9与出水管7成50-180°的角度，最好为90°。供水盘11的进水管12与供水管2的出水管7口在一个水平面上或略低于出水管7。
基于负压入渗的原理，由于土壤基质势的存在，土壤会通过出水管向供水管吸水，供水管作为水源，受到土壤张力作用，出水管开始走水，供水管水量减少，水位下降，供水管内空气体积增大，压强减小，造成整个控水装置气压不平衡。平衡打破后，控压管内的气体会从导气管进入供水管中，使供水管里面的气体压强又回到初始的压强值，控压管内由于损失掉部分气体，压强变小，外界气体会从进气管进来补充，使控压管的压强也恢复到初值，从而又使整套装置的气压与外界大气重新达到平衡。如此不断的循环，供水管中的水量也越来越少，都被土壤吸收提供给植物生长消耗掉。在试验的全过程中，控压管中液面的高度h始终保持不变，我们就把这个稳定的h定义为供水吸力。1cm水柱的供水吸力约为1hpa(百帕)。液面的高度是可以根据试验的需要而人为设定的。通过串联多个控压管可把吸力范围控制在0～-800hpa之间，完全可以满足不同植物生长所需的不同土壤水气条件。
本发明的有益效果是，可以把出水口的压力一直控制在负值，完全根据土壤自身对水量的需求，通过盘上多孔膜持续地向土壤供水，出水速率均匀，使土壤含水量变化幅度减小，有利于植物的生长以及有效地提高水分利用效率。
图1是装置示意图。
图2是供水盘放大图。
图1中1.阀门，2.供水管，3.控压管，4.液面，5.导气管，6.底盘，7.出水管，8.进水管，9.进气口，10.出气口，11.供水盘，此时的吸力值h＝Δh1+Δh2+Δh3。
图2中12.进水管，13.圆形托盘，14.树脂圆环，15.盛土容器，16.物块，17.金属网架，18.无纺布，19.多孔膜。
具体实施例方式
装置结构图1中供水管2、控压管3和进水管8用玻璃或者有机玻璃管制成，底盘6用有机玻璃管制成，出水管7和导气管5为具有一定硬度的硅胶软管。控压管和供水管的底部有底盘6，控压管的出气口10与供水管的进气口9用导气管5连接，三个控压管3互相串联连接，供水管2的底部另一侧有出水管7与供水盘11的进水管12连接，供水管2上端有二个进水管8各有阀门1，供水管的底部出水管7上有阀门1。上端的阀门1起到加水和调节气压的作用，下端的阀门1起到控制水流的作用。出水管7、供水管2的进气口9和控压管3的进气口9应在同一个水平面，且出水管7与供水管2的进气口9成50-180°的角度，最好为90°。在试验的过程中，供水管2和控压管3应用实物如铁架台等固定，使两者底部尽量在同一个水平面。
图2中供水盘11最底部圆形托盘13是用有机玻璃板做成，进水管12是用有机玻璃管做成与图1中出水管7口在一个水平面上，或略低。上方树脂圆环14厚0.3cm，和底部圆形托盘13构成中间空阔地带，能储存一定体积的水。中间空阔地带中放有多个支撑物块16，用有机玻璃做成。上层为金属网架17，该网架必须能承受一定的压力，在水中浸泡时不会生锈而折断，如镀锌的铁丝。金属网架17上层覆盖一层无纺布18，能保护多孔膜19同时还透水。多孔膜19的孔径为0.1μm，湿润之后透水不透气，起密封整个供水盘11的作用。供水盘11上放个上下无底的盛土容器15，可用塑料软板等材料制成，底部大小应与圆形托盘13相差不大。
操作步骤在进行试验前一定要保证仪器的正确连接和整套仪器的气密性。具体的操作步骤如下1)先将出水管上的阀门关闭，打开供水管上端的阀门，从导气管向控压管中加水，使得液面高度到达所需要的目标吸力，与外界大气相连的导气管要用胶带等把固定起来。
2)用夹子把导气管夹死，从供水管上端的进水管加水，直到加满为止。注夹死是避免供水管中液面高度过高，导致水从供水管向控压管内流动，破坏了所需要的控压管的供水吸力。
3)关闭供水管上端的阀门，保证气密性。把充满水的供水盘与出水管相连，尽量减少其中的气泡。
4)打开出水管上的阀门，从供水管的上端的进水管抽气，直至进气管和导气管底端口同时冒泡为止。注最终一定要保证供水盘和出水管中没有气泡。
5)向供水盘上覆盖实际需要厚度的土层，待土壤水分动态平衡后，可播种作物。根据实际情况不定期的向供水管中加水，保证供水的连续性。注试验过程中要及时观查盘及出水管中有无气泡，若有要及时排出，以免影响试验的精确性。
权利要求
1.一种串联式负水头供水盆栽试验装置，其特征是由控压管(3)、供水管(2)和供水盘(11)组成，控压管(3)和供水管(2)的底部有底盘(6)，控压管(3)的出气口(10)与供水管(2)的进气口(9)用导气管(5)连接，供水管(2)的底部另一侧有出水管(7)与供水盘(11)的进水管(12)连接，供水管(2)上端有二个进水管(8)各有阀门(1)，供水管底部的出水管(7)上有阀门(1)。
2.根据权利要求1所述的一种串联式负水头供水盆栽试验装置，其特征是控压管与控压管之间可以进行串联，控压管的出气口(10)与另一控压管的进气口(9)通过导气管(5)连接。
3.根据权利要求1所述的一种串联式负水头供水盆栽试验装置，其特征是最底部是圆形托盘(13)，圆形托盘旁有进水管(12)，上方树脂圆环(14)和底部圆形托盘(13)构成中间空阔地带，中间空阔地带放有多个支撑物块(16)，上层为金属网架(17)，金属网架(17)上层覆盖一层无纺布(18)，再上面一层为多孔膜(19)，最上层是个上下无底的盛土容器(15)。
4.根据权利要求1所述的盆栽试验装置，其特征是出水管(7)、供水管(2)的进气口(9)和控压管(3)的进气口(9)应在同一个水平面上，且供水管(2)的进气口(9)与出水管(7)成50-180°的角度，最好为90°。
5.根据权利要求1所述的盆栽试验装置，其特征是供水盘(11)的进水管(12)与供水管(2)的出水管(7)口在一个水平面上或略低于出水管(7)。
全文摘要
本发明属于在容器中栽培植物的装置，特别涉及一种串联式负水头供水盆栽试验装置。该装置主要由串联式负水头供水装置和供水圆盘两部分构成，串联式负水头供水装置可以将土壤水基质吸力控制在0－800百帕的范围，供水圆盘覆盖多孔膜材料，土壤通过多孔膜材料持续吸水。本装置可实现土壤含水量精确控制和蒸散量实时读取两项功能，适用于农业盆栽试验和名贵蔬菜花卉的生产等。
文档编号A01G27/02GK1799331SQ20051012397
公开日2006年7月12日 申请日期2005年11月25日 优先权日2005年11月17日
发明者薛绪掌, 赵春江, 万克江, 耿伟, 张艳 申请人:北京农业信息技术研究中心