一种原位观测紫色母岩成土速率装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种紫色母岩风化成土过程中，对自然条件下母岩的风化成土量 进行原位观测装置，根据测定的成土量（吨）进而计算母岩的成土速率（单位为：每年每公 顷产生的成土量吨，t ? hnf2 ? a，。该试验装置适用于不同土层厚度和不同坡度条件下紫 色母岩成土量的观测。
【背景技术】
[0002] 紫色土是我国西南地区最主要的一种土壤类型，其面积占西南地区总土壤面积的 14. 7%，是该区第一大土壤类型，集中分布在四川省和云南省。这两省的紫色土占全国紫色 土总面积的75%以上。紫色土又是一种初育土，其成土母质具有高生产性，快速风化性和强 侵蚀性特点，强烈影响着该区域的土壤形成和地形地貌演化过程。
[0003] 科学收集紫色母岩的风化成土量，进而计算母岩的成土速率，是合理确定紫色土 分布区容许土壤流失量的基数数据，也是土壤侵蚀程度分级和评价水土保持措施有效性的 基础数据。紫色土是初育土，母岩风化物< 2mm的颗粒就被认为成土了（何毓蓉.中国紫 色土（下篇），北京：科学出版社，2003)。因此，田间成土速率的测定，就是测定母岩风 化物< 2mm的颗粒量。但是目前还没有能较少扰动母质上层土壤和不改变土壤与母质界面 水热条件下对母质层的成土速率进行科学观测的装置。
[0004] 目前野外观测紫色母岩成土速率的试验装置主要是通过修建砖砌墙水泥砂浆 抹面的试验小区进行观测（李兰等.紫色土成土速率的估算与田间测定，土壤学报， 2010, 47 (3) :393-400 ;刘刚才等.紫色土容许侵蚀量的定位试验确定，水土保持通报， 2008, 28 (6) :90-94.)。其主要结构是：先移除母岩上层的土壤，然后修建水泥隔墙至土壤 表层，隔墙要嵌入母岩层20cm(人工等成本较大），隔墙修好后，在母岩层上铺上尼龙网，然 后再把移除的土壤回填在隔墙内。每次观测时，需将墙内的土取出，再取出尼龙网下的土进 行称量，之后又将取出的土回填到隔墙内，如此重复。该设施通过修建水泥墙割断了小区 外部土壤水流向小区内的移动，改变了小区内的水热条件，影响母质层的风化成土。另外， 这种观测小区建造成本高；而且每次观测母质成土量时，必须要移除小区内母质上层的土 壤，对土壤扰动比较大，难以保证土层原有的土壤结构，影响母质层的风化成土。
【发明内容】
[0005] 为克服现有技术存在的观测小区修建成本高，对母质上层土壤扰动大及观测小区 高围墙阻隔改变了小区内外母质与土壤界面的水热传输，导致测定数据误差大的不足，本 实用新型提供了一个结构简单，成本较低，较少扰动母质上层土壤及最大限度地模拟了母 质与土壤界面水热条件的一种原位观测紫色母岩成土速率装置。
[0006] 本实用新型的技术方案如下：
[0007] -种原位观测紫色母岩成土速率装置，包括收集箱，界面流阻挡池、盛土笼、排流 管、排水管部件，各部件的具体结构及连接关系是：
[0008] 所述界面流阻挡池为相对的坡脚隔墙和坡上隔墙以及相对的侧面墙I和侧面墙 II围成的中空的长方体形，其池高为8-lOcm ;该界面流阻挡池顶端面和底端面均为敞开； 所述界面流阻挡池的底端面与所要观测的紫色母岩的上表面固定连接；在界面流阻挡池内 的紫色母岩上铺有1-2层尼龙网I，在尼龙网I的表面铺有薄土层，薄土层的上表面与界 面流阻挡池的顶端面平齐；
[0009] 所述盛土笼由钢筋笼、钢筋网、尼龙网II和提手柄组成，所述钢筋笼的结构是：设 有两个大小相等相互水平平行的上长方形框和下长方形框，在上长方形框的四个角与对应 的下长方形框的四个角之间分别通过四根竖直的立杆连接，在下长方形框相对的两条边之 间间隔连接有至少两根间隔条I，在上、下两长方形框与竖直的立杆构成的竖直的四个侧 面的每一侧面的上、下两条边之间间隔连接有至少两根竖直的间隔条II;在所述钢筋笼的 上长方形框相对的两条边分别固定连接有提手柄，在钢筋笼内的底面和竖直的四个侧面铺 设有一整块钢筋网，在钢筋笼内的钢筋网的表面铺设有1-2层尼龙网II，下长方形框的长、 宽分别与界面流阻挡池的长、宽相等，且所述盛土笼放置在界面流阻挡池的顶端面上；
[0010] 所述排流管设置在界面流阻挡池的坡脚隔墙的下方，且该排流管的一管口设置在 界面流阻挡池内的尼龙网I下面，在该管口内设置有石英砂层，并在该管口设有一层尼龙 网III，所述排流管的另一管口与带有盖的收集箱连通；在收集箱的一侧壁连接有排水管，排 水管的出水口设置有排水管盖；
[0011]所述的尼龙网I、尼龙网II或尼龙网III的孔径分别为0? 5mm?1mm。
[0012] 所述的钢筋网的孔径为l_3cm。
[0013] 本实用新型的主要操作方法是：在需要观测的紫色母岩原位的紫色土坡面先完全 剥离表层的土壤使母质露出，剥离表层土壤的表面积为1X2m2,挖出的土壤分层堆放。母质 层露出后，人工剥离部分突出的母质，使母质层表面平整。然后在母质层上修建界面流阻挡 池，再按技术方案所述在界面流阻挡池内铺设尼龙网、再铺设薄土层，将盛土笼放置在界面 流阻挡池的顶端面；把挖出的土壤根据原有的土层分布，逐层填到盛土笼中，填土后的盛土 笼上表面要与原有土壤表层一致。盛土笼中的土填好后，再把盛土笼四周开挖的土填平，使 开挖的土壤恢复至原样。成土速率的观测是：经过半年或一年母质风化后，将装有土壤的盛 土笼整体取下，再取出界面流阻挡池内的薄土层和尼龙网，收集该尼龙网下的土壤，过孔径 为2mm筛，称量筛下土壤，并且收集收集箱内的土壤（由于收集箱内的土是通过设置在界面 流阻挡池内尼龙网下的收流管流出的土壤，因此，小于2mm的土壤也为紫色母岩的成土）， 并将该土壤过孔径为2mm筛，取筛下土壤，与前述界面流阻挡池内尼龙网下的过孔径为2mm 筛的土壤一起称量，所称量的土壤即为紫色母岩形成的土壤即成土，按公式计算，即可计算 出一定时间，一定面积，紫色母岩的成土速率。
[0014] 可见，采用本实用新型只需第一次将紫色母岩上的土壤装入盛土笼后，就不再挖 取和回填土壤了，每次观测紫色母岩成土的时候，只需整体取下盛有原土的盛土笼即可，不 需扰动盛土笼内的土壤。而现有技术每次观测紫色母岩成土的时候，都需将紫色母岩上的 原土壤挖出后，又回填，较大地扰动了原土壤，对原土壤的较大扰动，将严重影响母岩与土 壤界面的水热条件，而对该水热条件的影响，将影响母岩的风化及土壤的形成，从而影响原 位观测数据的准确性。
[0015] 本实用新型设计的盛土笼既不封闭，从而不阻挡自然环境的水热交流，能保证壤 中流的流动，最大限度的模拟了母质与土壤界面水热条件，同时，在观测成土速率时，又通 过设计的间隔条、钢筋网、尼龙网，使操作时，原位土壤即不漏出保持原位，取下盛土笼，不 需挖出母质上方土壤和回填该土壤，较少了对土壤的扰动；修筑的界面流阻挡池的高度只 有8-lOcm，既能有效阻挡观测小区外面的界面流携带土壤进入观测小区内，又能最大程度 保留了隔墙以上土层内水流及热量向隔墙内母岩层的传输。因此，与现有技术相比，本实用 新型大大减少了对紫色母岩上的土壤的扰动，最大限度地模拟