一种监测田间土壤灌溉水分扩散的装置

本技术属于环境检测，具体涉及一种利用土壤电信号监测田间土壤灌溉水分扩散的装置。

背景技术：

1、节水灌溉用水量少，起到了节水作用，但另一方面，要保证有限的水分能扩散到作物根系，节水灌溉才有效果。对于土壤水分扩散范围的监测可以用人工观察浸润线来实现，但是水分扩散的深度就无法直接观察。取土加热测含水量的方法耗能费力，且无法在线连续监测；中子法测土壤含水量存在成本较高的问题。

技术实现思路

1、针对目前节水灌溉过程中土壤水分扩散深度难以监测的问题，本实用新型提供了一种利用土壤电信号监测田间土壤灌溉水分扩散的装置。该装置具有成本低、操作简单、可在线监测的优势，而且监测过程不使用任何化学物质。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

3、一种监测田间土壤灌溉水分扩散的装置，包括：监测电极组、基准电极和电压记录设备；

4、所述监测电极组包括至少1个监测电极，当监测电极数量多于1个时，各个监测电极按纵向排列固定在待测干燥土壤中，且监测电极之间相互间隔在0.5-10cm；

5、所述基准电极纵向固定在灌溉土壤处；

6、所述监测电极组的各个监测电极分别与基准电极通过导线连接形成对电极，且对电极与电压记录设备相连接。

7、进一步地，所述监测电极的材质为不锈钢、钛或石墨。

8、进一步地，所述基准电极的材质为不锈钢、钛或石墨。

9、进一步地，所述导线的材质为铜、铝或钛。

10、进一步地，所述电压记录设备为万用表、数据采集卡或电化学工作站。

11、进一步地，所述装置还包括监测电极套管，所述监测电极套管的管壁开设有至少1个孔洞，所述监测电极穿插在孔洞内。

12、进一步地，所述监测电极套管的材质为塑料。

13、 实施监测时，将基准电极垂直插入受水灌溉的土壤，深度小于20 cm；监测电极组通过监测电极套管垂直插入远离灌溉位置、干燥的土壤中，深度小于50 cm，监测电极套管为一根硬质塑料管，管壁有等距的若干小孔，监测电极暴露在小孔外，并通过小孔连接塑料管内的导线，每根导线的一端连接一个监测电极。导线从塑料管顶端引出后，每根导线另一端与每根基准电极导线的另一端两两配对形成一对电极，与电压记录设备连接，记录一对电极之间的电压，用于监测土壤水分从灌溉位置向周围干旱土壤的扩散情况。

14、土壤水分从受水灌溉位置扩散时，水分边界逐渐触碰到监测电极组的一系列电极，此时电压记录设备就会出现电压值。由于监测电极组插入土壤后，其上的不同电极位于不同土壤深度，因此，当某一个监测电极与基准电极组成的一对电极对应的电压快速增长80mv以上，就可以认为水分扩散到了那个监测电极所在的土壤深度，并且该深度的土壤含水量超过10%，这是因为电压的产生是因为基准电极处土壤中盐浓度与水分扩散边界位置的土壤中盐浓度存在差异。基准电极处的土壤处于受水灌溉位置，含水量高，土壤盐浓度低；而水分扩散边界位置的土壤含水量低，土壤盐浓度高，从而在基准电极和监测电极之间形成浓差电压。

15、有益效果：本实用新型的装置能够实现原位在线监测灌溉水分在土壤中的扩散深度，提升节水灌溉的效果，更好服务于粮食增产。同时还具有成本低、操作简单，以及不使用任何化学物质的优点。

技术特征：

1.一种监测田间土壤灌溉水分扩散的装置，其特征在于：包括：监测电极套管（1）、监测电极组（2）、基准电极（4）和电压记录设备（5）；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述监测电极的材质为不锈钢、钛或石墨。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述基准电极（4）的材质为不锈钢、钛或石墨。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述导线（3）的材质为铜、铝或钛。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电压记录设备（5）为万用表、数据采集卡或电化学工作站。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述监测电极套管（1）的材质为塑料。

技术总结
本技术公开了一种监测田间土壤灌溉水分扩散的装置，属于环境检测技术领域。所述监测田间土壤灌溉水分扩散的装置包括：监测电极组、基准电极和电压记录设备；所述监测电极组包括至少1个监测电极，当监测电极的数量多于1个时，各个监测电极按纵向排列固定在待测干燥土壤中，且监测电极之间相互间隔在0.5‑10cm；所述基准电极纵向固定在灌溉土壤处；所述监测电极组的各个监测电极分别与基准电极形成一对电极，通过导线与电压记录设备相连接。本技术的装置具有成本低和操作简单的优势，能够用于监测不同土壤的水分扩散范围、扩散深度、扩散速率等参数，能够提高农业灌溉的效率，服务于农业发展。

技术研发人员：邓欢,周卓浩,罗文彬,周文丽,李艳芳,李晨露,李涛,钟文辉
受保护的技术使用者：南京师范大学
技术研发日：20220127
技术公布日：2024/2/25