一种改进的设施土壤水盐监测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于研究设施栽培条件下，灌水后水分和溶质在土壤中迁移、转化规律的监测试验装置，具体为一种改进的设施土壤水盐监测装置。该装置包括土槽、供水装置、土温控制装置、湿度控制装置、取样系统、水热盐数据采集系统和地下水控制装置，其特征在于：所述湿度控制装置和土温控制装置均设置在土槽上方，供水装置设置在土槽外部，取样系统和水热盐数据采集系统均安装于土槽侧壁上，地下水控制装置设置在土槽底部。本实用新型可采用大型土槽进行土样进行填充，可对设施栽培条件下灌水后水分和溶质在土壤中迁移、转化情况进行监测，减少了边际效应，提高了试验精度；进一步解决了室内难以模拟设施实际的水热情况的问题。
【专利说明】—种改进的设施土壤水盐监测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于土壤水盐监测试验装置领域，涉及一种用于研究设施栽培条件下，灌水后水分和溶质在土壤中迁移、转化规律的监测试验装置，具体为一种改进的设施土壤水盐监测装置。
【背景技术】
[0002]设施农业是利用人工建造的设施，使传统农业逐步摆脱自然的束缚，走向现代工厂化农业生产的必由之路。设施栽培不仅为市场提供大量反季节蔬菜，带来了显著的经济效益和社会效益，同时也为一些地区合理利用土地、缓解人地矛盾创造了条件。但由于生产中长期不合理的管理，不仅造成水、肥资源大量浪费，而且也带来一系列土壤生态问题，尤以土壤次生盐溃化最为普遍和严重。土壤水分是控制盐分运动的主要因素，如何科学地利用水分调控解决设施土壤积盐问题，确保设施土壤环境的安全已成为设施土壤水盐调控的研究方向。目前一般采用大田试验或室内土柱试验模拟灌水条件下设施土壤溶质运移。两种试验方法存在的缺点描述如下。
[0003]大田试验仅能反映设施栽培条件下灌溉、土壤蒸发和人工措施(如地表覆膜)等因子共同作用下引起的土壤水盐动态变化过程，难以研究单一因子对其变化的影响，不利于设施土壤水盐运移机理的揭示；大田试验受到土壤质地及本地盐分含量空间异质性的影响，必须布设足够的试验点才能满足试验要求，试验工作量大。
[0004]室内土柱模拟试验尺度小，一方面边际效应降低了模拟的精度，使得试验数据缺乏代表性，与田间实际情况存在较大差异；另一方面在土柱壁上开孔埋设探头数量过少无法监测剖面水盐动态变化，过多则会对土壤产生较大扰动，破坏水盐运移的连续性，进而影响监测结果。此外，土柱多采用钢化玻璃制成，试验成本较高。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是提供能够在模拟设施栽培条件下水盐运移、测定精度高、具有一定的自动化程度的一种改进的设施土壤水盐监测装置。
[0006]本实用新型的具体技术方案为:
[0007]一种改进的设施土壤水盐监测装置，包括土槽、供水装置、土温控制装置、湿度控制装置、取样系统、水热盐数据采集系统和地下水控制装置，所述在土槽的内壁和土槽的底部设置防水层，土槽内填入土壤，土槽底部设有反滤层，反滤层由石英砂制成。湿度控制装置设置在土槽上方，对土表湿度进行控制，土温控制装置设置在土槽上方，对土表温度进行控制，供水装置设置在土槽外部，对土槽供水，取样系统设置在土槽侧壁上，用于获取土槽中不同深度土壤溶液；水热盐数据采集系统安装于土槽侧壁上，用于监测土槽中不同深度土壤的含水量、电导率和温度；地下水控制装置设置位于土槽底部，用于控制地下水位。
[0008]土槽侧壁的材质为透明PVC板，在土槽底部设有反滤层，反滤层由石英砂制成。
[0009]供水装置包括储水箱、流量计和控制器，其中流量计通过信号电缆与控制器连接，控制器与供水管连接，对土槽进行灌水；供水管与储水箱连接。所述的土温控制装置包括罩盖、红外线灯、温度传感器、温控开关和配电箱，罩盖安装于土槽上方，红外线灯安装于所述罩盖顶部，温度传感器埋设于土槽内的土壤表面；红外线灯通过电线与配电箱连接，配电箱和温度传感器通过信号电缆与温控开关连接。所述的湿度控制装置包括储水箱、水分雾化器、湿度传感器和控制器，其中储水箱位于土槽外部，并通过输水管与水分雾化器连接，水分雾化器安装于罩盖侧壁上，湿度传感器悬挂于罩盖顶部，水分雾化器通过电线连接控制器，湿度传感器通过信号电缆与控制器连接。所述取样系统包括陶土头、真空泵和取液瓶，其中陶土头安装于土槽侧壁上，并通过取液管与真空泵连接，由真空泵抽取土壤溶液通过输液管输送至取液瓶。所述水热盐数据采集系统包括水分盐分温度传感器、数据采集器和配电箱，水分盐分温度传感器穿过开设在土槽侧壁上的测样孔，水分盐分温度传感器穿过开设在土槽侧壁上的测样孔对土壤进行监测，同时通过信号电缆与数据采集器连接，数据采集器通过电线与配电箱连接。所述地下水控制装置包括马氏瓶和流量计，马氏瓶通过供水管连接流量计，并安装于土槽底部，马氏瓶与供水管的连接处设有控水阀门。
[0010]本实用新型的积极效果体现在:可采用大型土槽进行土样进行填充，同时结合水热盐采集系统、地下水控制装置和取样系统，可对设施栽培条件下灌水后水分和溶质在土壤中迁移、转化情况进行监测，减少了边际效应，提高了试验精度；进一步，采用土温控制装置和湿度控制装置，解决了室内难以模拟设施实际的水热情况的问题。
[0011]【专利附图】
【附图说明】:
[0012]图1为本实用新型的侧视图
[0013]其中，1-1、土槽；1-2、反滤层；2_1、储水箱；2_2、流量计；2_3、控制器；3_1、罩盖；3-2、红外线灯；3-3、温度传感器；3-4、温控开关；3-5、配电箱；4_1、储水箱；4_2、水分雾化器；4_3、湿度传感器；4-4、控制器；5-1、陶土头；5-2、真空泵；5_3、取液瓶；6_1、水分盐分温度传感器；6_2、数据采集器；6-3、配电箱；7-1、马氏瓶；7-2、流量计；7_3、供水管。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图，进一步详细说明本实用新型所述的设施土壤剖面水盐监测装置的【具体实施方式】。此处所描述的具体实施例仅用解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
[0015]实施例1:
[0016]本实用新型所述的改进的设施土壤水盐监测装置，包括土槽1-1、供水装置、土温控制装置、湿度控制装置、取样系统、水热盐数据采集系统和地下水控制装置；土槽1-1内壁和底部设有防水层，在土槽1-1内填入土壤；供水装置位于所述土槽1-1外部，对土槽1-1供水；土温控制装置位于所述土槽1-1上方，对土表温度进行控制；湿度控制装置位于所述土槽1-1上方，对土表湿度进行控制；取样系统安装于所述土槽1-1侧壁上，用于获取土槽1-1中不同深度土壤溶液；水热盐数据采集系统安装于所述土槽1-1侧壁上，用于监测土槽1-1中不同深度土壤的含水量、温度和电导率；渗流液收集系统位于所述土槽1-1底部，用于收集土槽1-1渗流液；地下水控制装置位于所述土槽1-1底部，用于控制地下水位。
[0017]土槽1-1侧壁可采用透明PVC板制成，PVC板上可根据试验要求绘制刻度，该土槽
1-1的尺寸可为:长度lm，览度lm，闻度1.5m, 土槽1_1底部设有反滤层1_2，反滤层1_2由石英砂制成，其作用为防止渗流液携带土粒流出土槽1-1。反滤层1-2铺设完成后，根据田间实测容重将风干土壤填入土槽1-1。
[0018]供水装置包括储水箱2-1、流量计2-2、控制器2-3，该水箱通过供水管连接流量计
2-2，流量计2-2可以测定流量，并将流量信号通过信号电缆传输至控制器2-3，控制器2-3含有控水阀门。在储水箱2-1中注入蒸馏水，于控制器2-3设定供水量和供水时间间隔，由控制器2-3控制供水阀门进行供水，当达到设定的灌水量后即可停止供水。
[0019]土温控制装置包括罩盖3-1、红外线灯3-2、温度传感器3-3、温控开关3_4和配电箱3-5。罩盖3-1可采用透明PVC板制成，罩盖3-1的尺寸可为:长度lm，宽度lm，高度lm。罩盖3-1可通过螺钉固定在土槽1-1上方。红外线灯3-2通过电线与配电箱3-5连接，为确保土壤表面均匀受热，红外线灯3-2可均匀安装于罩盖3-1顶部。温度传感器3-3可埋设于土壤表层，通过信号电缆与温控开关3-4连接。根据试验要求于温控开关3-4设置土表温度，由温控开关3-4控制红外灯3-2进行供温使土表温度一直保持预设温度。
[0020]湿度控制装置包括储水箱4-1、水分雾化器4-2、湿度传感器4-3和控制器4_4。储水箱4-1通过供水管与水分雾化器4-2连接，水分雾化器4-2可安装于罩盖3-1侧壁上，水分雾化器4-2通过电线与控制器4-4连接，为确保罩盖3-1内湿度分布均匀，水分雾化器4-2可均匀安装于罩盖3-1侧壁。湿度传感器4-3可通过铁丝悬挂于罩盖3-1中央，通过信号电缆与控制器4-4连接。根据试验要求于控制器4-4设置空气湿度，由控制器4-4控制水分雾化器4-2进行供湿使空气湿度一直保持预设湿度。
[0021]取样系统包括陶土头5-1、真空泵5-2、取液瓶5-3，在土槽1_1侧壁可按照一定间隔开设取样孔，如图1所示。陶土头5-1穿过取样孔埋入土壤中用于提取土壤溶液，陶土头5-1通过取液管与真空泵5-2连接，通过真空泵5-2使陶土头5-1中的负压为
0.07MPa-0.09MPa,使提取出的土壤溶液通过输液管流至取液瓶5_3以便对其进行化学分析。
[0022]水热盐数据采集系统包括水分盐分温度传感器6-1、数据采集器6-2、配电箱6-3，在土槽1-1侧壁可按照一定间隔开设测样孔，如图1所示。水分盐分温度传感器6-1穿过测样孔埋入土壤中以便获取土壤水分、电导率和温度信息，水分盐分温度传感器6-1通过信号电缆与数据采集器6-2连接，数据采集器6-2通过电线与配电箱6-3连接，数据收集器
6-2可根据实验要求进行定时读取和记录传感器的数据。
[0023]地下水控制装置包括马氏瓶7-1、流量计7-2、供水管7-3，为保证均匀供水供水管
7-3可均匀布设于土槽1-1底部，每根供水管7-3长100cm，供水管7-3测壁可按一定间隔间隔开设出水孔，供水管7-3末端与流量计7-2连接后再与马氏瓶7-1相连，根据可实验要求控制马氏瓶7-1水位以便调节地下水位。流量计7-2可记录地下水供水水量方便水量平衡计算。
[0024]以上技术方案所提供的一种设施土壤剖面水盐检测装置的工作过程为:先在土槽1-1中将供水管7-3及反滤层1-2布设完毕，将采集自研究区的土壤经风干、过筛后，按田间实测容重填入土槽1-1 ;再向储水箱2-1中加入蒸馏水，打开控制器2-3，设置设定供水量和供水时间间隔；通过土壤水分盐分温度传感器6-1检测不同土层土壤水分、盐分和温度，检测信号通过信号传输至数据采集器6-2即可获得灌水过程中各土层水盐及温度信息；入渗结束后启动温度控制装置和湿度控制装置以模拟设施内的温度和湿度，在实验过程中可根据要求按一定时间间隔利用真空泵5-2采集土壤溶液，待土壤溶液采集后，进行下一次灌 水重复以上步骤。
【权利要求】
1.一种改进的设施土壤水盐监测装置，包括土槽、供水装置、土温控制装置、湿度控制装置、取样系统、水热盐数据采集系统和地下水控制装置，其特征在于:所述湿度控制装置和土温控制装置均设置在土槽上方，供水装置设置在土槽外部，取样系统和水热盐数据采集系统均安装于土槽侧壁上，地下水控制装置设置在土槽底部。
2.根据权利要求1所述的改进的设施土壤水盐监测装置，其特征在于:在所述土槽的内壁和土槽的底部设置防水层，土槽内填入土壤，土槽底部设有反滤层。
3.根据权利要求1所述的改进的设施土壤水盐监测装置，其特征在于:所述供水装置包括储水箱、流量计和控制器，其中流量计通过信号电缆与控制器连接，控制器与供水管连接，供水管与储水箱连接。
4.根据权利要求1所述的改进的设施土壤水盐监测装置，其特征在于:所述的土温控制装置包括罩盖、红外线灯、温度传感器、温控开关和配电箱，罩盖安装于土槽上方，红外线灯安装于所述罩盖顶部，温度传感器埋设于土槽内的土壤表面；红外线灯通过电线与配电箱连接，配电箱和温度传感器通过信号电缆与温控开关连接。
5.根据权利要求1所述的改进的设施土壤水盐监测装置，其特征在于:所述的湿度控制装置包括储水箱、水分雾化器、湿度传感器和控制器，其中储水箱位于土槽外部，并通过输水管与水分雾化器连接，水分雾化器安装于罩盖侧壁上，湿度传感器悬挂于罩盖顶部，水分雾化器通过电线连接控制器，湿度传感器通过信号电缆与控制器连接。
6.根据权利要求1所述的改进的设施土壤水盐监测装置，其特征在于:所述取样系统包括陶土头、真空泵和取液瓶，其中陶土头安装于土槽侧壁上，并通过取液管与真空泵连接，由真空泵抽取土壤溶液通过输液管输送至取液瓶。
7.根据权利要求1所述的改进的设施土壤水盐监测装置，其特征在于:所述水热盐数据采集系统包括水分盐分温度传感器、数据采集器和配电箱，水分盐分温度传感器穿过开设在土槽侧壁上的测样孔，同时通过信号电缆与数据采集器连接，数据采集器通过电线与配电箱连接。
8.根据权利要求1所述的改进的设施土壤水盐监测装置，其特征在于:所述地下水控制装置包括马氏瓶和流量计，马氏瓶通过供水管连接流量计，并安装于土槽底部，马氏瓶与供水管的连接处设有控水阀门。
9.根据权利要求1所述的改进的设施土壤水盐监测装置，其特征在于:所述土槽侧壁的材质为透明PVC板，在土槽底部设有反滤层。
【文档编号】G01N33/24GK203587588SQ201320785472
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月2日 优先权日:2013年12月2日
【发明者】郑子成, 吴漩, 李廷轩, 张锡洲, 王永东, 刘涛, 余海英, 陈光登 申请人:四川农业大学