一种用于评估潜水蒸发对作物根系层土壤水分影响的实验装置的制作方法

本实用新型涉及土壤水领域，具体而言，涉及一种用于评估潜水蒸发对作物根系层土壤水分影响的实验装置。

背景技术：

在地下水埋藏深度较浅的区域，潜水蒸发可作为植被(作物)生长发育水分重要来源之一对根系土壤水分的变化规律和分布特征有着一定的影响，尤其是降水量稀少的干旱、半干旱地区，识别潜水蒸发对植被根系土壤水分是否影响、如何影响尤为关键。

然而，由于野外试验条件的不便，其影响作用的定量化识别具有一定难度，传统的识别方法如同位素法、室内土槽实验法等都有其自身缺陷，比如，同位素方法成本较高，且对采样、测试都具有较高要求，同时缺少实测方法验证；而室内土槽实验方法破坏了土体的原状结构。为此，本实用新型提出一种保留原状土体的野外原位对比监测实验方法及实验装置。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种用于评估潜水蒸发对作物根系层土壤水分影响的实验方法，该实验方法可在野外原位直接进行检测，无需破坏原状土体，检测的准确度高，且经济简便、省时省力，

本实用新型还提供了一种用于评估潜水蒸发对作物根系层土壤水分影响的实验装置，使用该实验装置在待研究的土体上隔离出用于观察的土体单元，避免检测过程中其他因素干扰检测结果的准确性。

本实用新型是这样实现的：

一种用于评估潜水蒸发对作物根系层土壤水分影响的实验方法，其包括：

选取相邻的两块土体，并在其中一块土体上隔离出独立的土体单元作为观测组，另一块土体作为对照组且不做隔离处理；以及，使用分层式土壤水分观测设备分别在观测组与对照组中土体的相应位置进行土壤水分监测。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，在土体上隔离独立的土体单元的方法包括：在土体底部插入隔水底板，并在隔水底板的周围垂直插入隔水侧板，隔水底板与隔水侧板相互配合隔离出相对独立的土体单元，且隔水侧板的顶端与土体表面相齐平。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，隔水侧板与隔水底板均为PVC硬板。

一种用于评估潜水蒸发对作物根系层土壤水分影响的实验装置，实验装置包括隔水底板和隔水侧板，隔水侧板垂直于隔水底板设置，并与隔水底板一起围合成与外部土壤隔离的土体容置空间，隔水侧板上开设有至少两个检测孔。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，隔水侧板卡接于隔水底板上。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，隔水侧板的底部连接有锥形的卡位块，隔水底板的上表面开设有用于安装卡位块的卡槽、并通过设置于卡槽内的锁紧机构保持隔水侧板的位置相对固定。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，锁紧机构包括滑动安装在卡槽中的第一导向块和第二导向块，第一导向块与卡槽侧壁之间设置有第一弹性件，第二导向块与卡槽侧壁之间设置有第二弹性件，第一导向块与第二导向块相对应的位置分别设置有导向面，导向面与卡位块的斜面相互配合。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，第一导向块和第二导向块通过滑动机构安装于卡槽中，滑动机构包括设置于卡槽底部的导轨、以及与导轨滑动连接的第一滑动块和第二滑动块，第一滑动块与第一导向块固定连接，第二滑动块与第二导向块固定连接。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，检测孔为通孔并沿垂直于隔水底板的方向等距离间隔设置。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，隔水底板的上表面开设有卡槽，隔水侧板的底边上设置有与卡槽相互配合的凸块。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，土体容置空间为长方体形或者圆柱体形。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，隔水底板水平设置于土体容置空间的底部，隔水侧板有4块，4块隔水侧板依次连接且垂直于隔水底板设置。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，隔水侧板为圆筒形。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过上述设计得到的实验装置，使用时，先将隔水底板水平插入土体，再将隔水侧板垂直插入土体中，隔水侧板的底端与隔水底板相接触，隔水侧板的顶端与土体表面相齐平。由此，隔水底板与隔水侧板相互配合围成与外部土壤隔离的土体容置空间，该土体容置空间即为相对独立的土体单元。

监测时，在待研究的区域内选取相邻的两块土体，并在其中一块土体上安装上述实验装置，得到的土体单元作为观察组，另一块土体作为对照组、且不做隔离处理。随后采用分层式土壤水分观测设备对观察组和对照组的水分进行检测。由于观察组的土体单元被隔水底板和隔水侧板隔离，在检测过程中，地下水通过潜水蒸发渗入土壤中的水分不会进入到观察组的土体单元中，而对照组由于没做隔离处理，则依然会受到地下水潜水蒸发的影响。由此，通过对比观察组和对照组在相应位置检测到的土壤水分含量，即可判断在该研究区域潜水蒸发对作物根系层土壤水分的影响大小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施例1提供的观察组的第一种实验装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1提供的观察组的第二种实验装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例1提供的锁紧机构在第一状态下的结构示意图；

图4是本实用新型实施例1提供的锁紧机构在第二状态下的结构示意图。

标号：100-实验装置；101-土体；102-土体容置空间；103－检测孔；110－隔水底板；111－卡槽；112－导轨；113－第一滑动块；114－第二滑动块；115－第一导向块；116－第二导向块；117－导向面；118－第一弹性件；119－第二弹性件；120－隔水侧板；121－卡位块；122－限位部。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1，参照图1至图4所示，

本实施例提供一种实验装置100，该实验装置100用于在不破坏土体101的原状结构的前提下，在野外原位检测土壤水平，以评估地下水潜水蒸发对作物根系层土壤水分的影响。

这种实验装置100包括隔水底板110和隔水侧板120，隔水底板110与隔水侧板120相互配合，隔水侧板120的底部与隔水底板110的上表面相接触，隔水侧板120的顶部在安装时与待研究的土体101表面相齐平。隔水侧板120与所述隔水底板110一起围合成土体容置空间102，该土体容置空间102即为相对独立的土体单元，在监测过程中作为观察组土体101。

为了隔绝土体容置空间102与外部土壤之间的水分、热量交换，隔水侧板120和隔水底板110同时也具有隔热功能，在本实施例中，隔水侧板120和隔水底板110均为PVC硬板，当然也可以是其它具有隔水隔热性质的材料。

隔水侧板120垂直于隔水底板110设置，即隔水侧板120与隔水底板110相互垂直，需要强调的是，在本实用新型中，“垂直”为相对意义上的垂直，在实际应用过程中允许有±10°的偏差，较为优选的，允许有±5°的偏差。

隔水侧板120上开设有检测孔103，检测孔103为通孔，用于安装检测水分的探头。检测孔103至少有两个，可以为2、3、4、5、6个甚至更多，在本实施例中检测孔103为四个。多个检测孔103沿垂直于隔水底板110的方向等距离间隔设置。

用于作为观察组的土体单元的形状，即土体容置空间102，可以为长方体形或者圆柱体形。当土体容置空间102为长方体型时，如图1所示，隔水底板110水平设置于土体容置空间102的底部，隔水侧板120有4块，4块隔水侧板120依次连接且垂直于隔水底板110设置。当土体容置空间102为圆柱体形时，如图2所示，隔水侧板120为圆筒形，圆筒形的隔水侧板120与隔水底板110垂直设置。

隔水侧板120可以直接与隔水底板110抵接，也可以采用卡接或其它的连接方式。为了避免外界土体101的水分通过隔水侧板120与隔水底板110相抵处的缝隙中渗入土体单元中影响检测结果，本实施例中，将隔水侧板120卡接于隔水底板110上，具体结构如图3、图4所示。

进一步地，隔水侧板120的底部连接有卡位块121，该卡位块121为锥形的，可以为圆锥，也可以为棱锥，例如三棱锥、四棱锥，在本实施例中卡位块121为四棱锥。该锥形的卡位块121的上表面为限位部122，用于防止隔水侧板120在检测过程中上移。

隔水底板110的上表面开设有卡槽111，用于安装隔水侧板120的卡位块121，并通过限位部122将卡位块121限制在卡槽111中，使其不能上移。卡槽111内设置有锁紧机构(图未标)，锁紧机构使得隔水侧板120相对固定的设置于隔水底板110之上。

锁紧机构包括安装在卡槽111中的第一导向块115、第二导向块116以及第一弹性件118和第二弹性件119。第一导向块115和第二导向块116形状一样、且相向设置，第一弹性件118设置于第一导向块115与卡槽111的侧壁之间，第二弹性件119设置于第二导向块116与卡槽111的侧壁之间。第一导向块115与第二导向块116均通过滑动机构(图未标)滑动设置于卡槽111内，并通过第一弹性件118和第二弹性件119的压缩力或伸张力在卡槽111内相对滑动。第一导向块115与所述第二导向块116相对应的位置分别设置有导向面117，该导向面117与卡位块121的锥形斜面相互配合。

滑动机构包括导轨112、第一滑动块113和第二滑动块114，导轨112设置于卡槽111的底部，第一滑动块113和第二滑动块114均与导轨112滑动连接。第一滑动块113与第一导向块115固定连接，能够带动第一导向块115沿着导轨112左右移动；第二滑动块114与第二导向块116固定连接，能够带动第二导向块116沿着导轨112左右移动。在本实施例中，第一滑动块113(或第二滑动块114)与第一导向块115(或第二导向块116)一体成型，且第一滑动块113(或第二滑动块114)与第一导向块115(或第二导向块116)相接触的面小于第一导向块115(或第二导向块116)的底面面积，使得卡位块121上的限位部122能够抵接到第一导向块115或第二导向块116的底部(如图4所示)，使隔水侧板120相对锁死。

在安装隔水侧板120的过程中，在隔水侧板120底部与隔水底板110的上表面未接触前，如图3所示，第一弹性件118和第二弹性件119呈自然伸展状态，第一导向块115与第二导向块116相互接触。当隔水侧板120底部的锥形卡位块121与隔水底板110的上表面接触后继续下移，卡位块121的锥形斜面与第一导向块115或第二导向块116上的导向面117部分或者全部接触；随着卡位块121下移，第一导向块115和第二导向块116在卡位块121的锥形斜面的作用下，相互远离，并压缩第一弹性件118和第二弹性件119。当卡位块121继续下移，锥形斜面与第一导向块115或第二导向块116上的导向面117分离，第一导向块115和第二导向块116在第一弹性件118或第二弹性件119的压缩力的作用下相向运动，将隔水侧板120夹在第一导向块115与第二导向块116之间，并使卡位块121上的限位部122与第一导向块115和第二导向块116的底部相抵。由此将隔水侧板120稳固的安装在隔水底板110上，并防止潜水蒸发的水分通过缝隙进入到待检测的土体单元中。

本实施例还提供一种用于评估潜水蒸发对作物根系层土壤水分影响的实验方法，其包括以下步骤：

A.在研究区域内选取相邻的两块土体101，分别作为对照组和观察组。

B.在观察组的土体101底部插入隔水底板110，将分层式土壤水分观测设备的检测探头安装在隔水侧板120的检测孔103后，在隔水底板110的周围垂直插入隔水侧板120，隔水侧板120与隔水底板110相互卡接，隔水侧板120的顶端与土体101表面相齐平，由此隔离出相对独立的土体单元；对照组不做隔离处理。

C.分别使用分层式土壤水分观测设备在观测组和对照组中土体101的相应位置进行土壤水分监测，比较一段时间后的检测数据。

通过对比观察组和对照组在相应位置检测到的土壤水分含量的差异大小，即可判断在该研究区域潜水蒸发对作物根系层土壤水分的影响大小。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。