用于模拟土壤中水分运移过程的实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于土壤学、农业科学范畴，具体涉及一种适用于模拟不同灌溉和降雨条件下土壤中水分及溶解性养分运移过程的实验装置。
【背景技术】
[0002]农田土壤水分是影响农作物产量和土壤肥效的关键因素，土壤水分的运移带动土壤养分的运移，对作物的吸收和土壤养分的流失具有重要的影响。灌溉和降雨是土壤水分的主要来源，明确土壤理化性状对土壤水分运移的影响规律是合理灌溉和节水农业的关键问题，同时对改善土壤等农艺措施具有重要的理论指导意义。节水增肥等农艺技术是农业持续发展的重点领域，目前，研究土壤水肥运移规律已经成为本领域的一个热点。
[0003]现有技术在进行土壤水分研究实验时，主要是通过鼓风干燥器对土壤进行干燥，从而测定水分指标，但这种方法只能测定水分的含量且误差较大，难于测定土壤水分运移速率等其它水分运移指标。如何能够模拟土壤水分运移过程，得到精确实验数据的问题，是现有技术急需解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明解决的是现有技术中进行土壤水分研究实验时，难以测定多种水分指标的问题，进而提供一种容易操作、适宜于批量实验且能够测定多种水分指标的实验装置。
[0005]本发明解决上述技术问题采用的技术方案为:
[0006]用于模拟土壤中水分运移过程的实验装置，其特征在于，包括:
[0007]实验容器，所述实验容器的顶端和底端均开口设置，在所述实验容器的底端安装有滤头，在所述滤头内设置有滤纸，所述滤纸与所述实验容器的底端开口密封连接；
[0008]操作台，在所述操作台上设置有升降装置，所述实验容器可拆卸地安装在所述升降装置上，所述升降装置适宜于沿所述操作台进行竖直方向上的往复运动。
[0009]所述实验容器设置有两个，所述两个实验容器底端的滤头通过软管连通设置；所述两个实验容器之间的相对高度可调。
[0010]还设置有样品收集瓶，所述样品收集瓶位于所述滤头的正下方。
[0011]还设置有计时装置；所述实验容器为有机玻璃管，在所述实验容器的壁面上设置有刻度；在所述实验容器的内壁上设置有多条环纹槽，所述多条环纹槽沿竖直方向排列设置。
[0012]所述实验容器和所述样品收集瓶均设置有多个，所述多个样品收集瓶与所述多个实验容器一一对应设置；所述多个实验容器均可拆卸地安装在所述升降装置上，在每个所述实验容器的底端均安装有滤头。
[0013]所述操作台包括基座和固定安装在所述基座上方的操作杆；所述升降装置嵌套安装在所述操作杆上，适宜于带动所述实验容器沿所述操作杆进行竖直方向上的往复运动。
[0014]所述升降装置包括连接件和横梁，贯穿所述连接件设置有安装孔，所述连接件通过所述安装孔套装在所述操作杆上；所述横梁与所述连接件固定连接且垂直于所述操作杆的轴线设置；还设置有液压装置，所述液压装置与所述连接件连接设置；
[0015]在所述横梁上设置有多个置放槽，所述多个置放槽排成一排设置且位于所述操作杆的同侧；所述多个实验容器分别放置在所述多个置放槽内。
[0016]与所述操作杆连接设置有电机，适宜于带动所述操作杆沿轴向进行旋转；
[0017]在所述操作杆的外表面上、沿所述操作杆的轴向方向成型有凸台，在所述连接件的安装孔的内壁面上相应设置有凹槽，所述凹槽的内壁面贴合所述凸台的外壁面设置；所述操作杆进行旋转的同时，适宜于带动所述升降装置进行同步旋转；
[0018]还设置有顶盖，所述顶盖位于所述多个实验容器的上方，所述顶盖通过支撑臂与所述操作台的基座固定连接；
[0019]在所述顶盖的下表面上安装有一排多个喷淋装置和一排多个引流装置，所述一排喷淋装置和一排引流装置沿所述多个置放槽的旋转方向依次设置，且均位于所述多个置放槽中实验容器旋转区域的正上方；
[0020]其中，每个所述喷淋装置为圆柱形管体，在所述圆柱形管体的底面上均匀设置有多个喷淋孔；每个所述引流装置为开口向上设置的环形槽体，所述环形槽体的外环壁面沿竖直方向由上到下向内倾斜设置，在所述外环壁面上紧贴所述环形槽体的底端设置有引流孔，在所述引流孔的下端设置有引流片，所述引流片沿竖直方向由上到下向外倾斜设置，所述环形槽体的最大外环直径比所述实验容器的内径小5-10mm ;所述引流片的最底端与所述实验容器内壁之间的间隙为1_2_。
[0021]与每个所述喷淋装置连接设置有喷淋水输送管，在每个所述喷淋水输送管上安装有第一流量控制阀；
[0022]与每个所述引流装置的开口连接设置有引流液输送管，在每个所述引流液输送管上安装有第二流量控制阀和流量计。
[0023]所述环形槽体的外环壁面与竖直方向的夹角为70-80°。
[0024]本发明中所述的用于模拟土壤中水分运移过程的实验装置，优点在于:
[0025](1)本发明中所述的用于模拟土壤中水分运移过程的实验装置，通过设置，可对所述实验容器中的水分运移方向和参数进行实时监测，便于实验人员在实验过程中对各个参数进行及时调节，有利于对整个实验过程中的水分运移参数进行精确的检测与控制，防止实验过程受到不可控因素的影响。并且本申请通过调节水槽中水分的高度能够模拟不同灌溉和降雨条件，通过调节土壤槽中土壤的性状，能够模拟不同土壤在相同降雨和灌溉条件下的水分运移特征。
[0026]此外，本发明中的实验装置，还能够同时测定土壤中养分的运移参数和土壤持水能力。通过调节水槽中水分高度，能够模拟不同降雨和灌溉条件下土壤养分的运移参数，通过同时检测土壤水分和养分的运移参数，有利于分析土壤水肥耦合机制，为指导灌溉水量和节水技术具有重要的理论指导意义。
[0027](3)本发明用于模拟土壤中水分运移过程的实验装置，利用该装置能够同时测定土壤水分运移的多个参数，通过实验容器上的刻度能够计算土壤水分的运移速率，且能够模拟其动态过程，通过滤出水分时水槽中水分刻度能够准确记录土壤最大持水量。
[0028](2)本发明中所述的用于模拟土壤中水分运移过程的实验装置，在所述实验容器的内壁上设置有环纹槽，所述环纹槽为沿所述实验容器圆周方向设置的环形槽体；由于水具有浸润性，会使得壁面处的水分流动存在一定的“边界效应”，通过设置所述环纹槽，可有效消除这种边界效应带来的实验误差。
[0029](3)本发明中所述的用于模拟土壤中水分运移过程的实验装置，所述操作杆进行旋转的同时，适宜于带动所述升降装置进行同步旋转；此外，在所述顶盖的下表面上安装有一排多个喷淋装置和一排多个引流装置，所述一排喷淋装置和一排引流装置沿所述多个置放槽的旋转方向依次设置，这就使得所述实验容器可通过旋转在喷淋进液和引流进液两种方式之间进行切换。喷淋装置适宜于模拟自然状态下的雨水喷淋，通过第一流量控制阀可控制喷淋液体的流速。引流装置适宜于测定所述土壤的饱和水量，当测定最大持水量时，需要先在土壤上方加入一定高度的水，水分不断向下渗透，当滤头处出现第一滴水时，记录土壤上方水的高度，用加入水的量减去土壤上方剩余水的量即为最大持水量。本发明的优点在于:在加入水时，如果使用喷淋装置或者其它装置加水，落到土壤上的水流会对土壤产生冲击和扰动，导致水分的渗透速率加大，影响实验的精度。本发明通过设置所述引流装置，使得从环形槽侧壁出来的水直接流到侧壁上，再沿侧壁流下，有效减少了对土壤的冲击和扰动，能够更加精确地测定最大持水量。同时，本发明通过限定所述引流孔紧贴所述环形槽体的底端设置，使得所述环形槽体的底端不易积水，防止影响实验结果。
【附图说明】
[0030]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
[0031]如图1所示是本发明所述用于模拟土壤中水分运移过程的实验装置的示意图；
[0032]如图2所示是本发明所述设置有一排多个喷淋装置和一排多个引流装置的实验装置的结构示意图；
[0033]如图3所示是本发明所述嵌套设置的操作杆和连接件的截面图；
[0034]如图4所示是本发明所述安装有一排喷淋装置和一排引流装置的顶盖的结构示意图；
[0035]