[发明专利]一种模拟大田土壤溶质运移系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种大田土壤溶质运移系统，特别是涉及一种用于研究田间灌溉条件下溶质在土壤中的淋溶、迁移和转化情况的模拟系统。

背景技术

随着水资源短缺形势的日趋严峻，农业上再生水、微成水等非常规水的使用越来越广泛。但在实际农业生产上，由于灌溉现场缺乏连续观测数据，很难通过调查反映和定量田间长期灌溉导致的土壤环境风险。如何科学地利用非常规水灌溉，确保农田灌溉用水的需求和土壤环境的安全已成为农田灌溉主要的研究方向。目前一般采用大田试验或室内土柱模拟农田灌溉下土壤溶质运移系统，以得到溶质在土壤中的淋溶、迁移和转化情况，根据试验情况得出最优的灌溉方案后运用到实际农田灌溉中去。两种传统的试验方法存在的缺点描述以下。

田间试验存在如下缺点：(1)只能研究自然条件下某种人工措施(如盐碱地改良)引起的综合土壤溶质动态变化规律，而不能研究单一因素的影响；(2)田间土壤质地和本底值的不均一性，需布设足够的试验点和多次重复试验，试验工作量大；(3)试验周期即为作物生长周期，不能在短期时间内研究长期的累积影响。

室内土柱存在的缺点：(1)土柱直径较小(国内土柱直径一般小于50cm)，边界效应的影响降低了土柱模拟的精度；(2)室内蒸发量小，土柱中水分下渗完全依靠重力，而土壤溶质随水分一起下渗，即溶质完全依靠重力势向下迁移，这与实际田间情况不相符。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提供一种模拟大田土壤溶质运移系统，以研究田间灌溉条件下溶质在土壤中的淋溶、迁移和转化情况，缩短试验周期，提高试验精度，同时可减少边界效应。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种模拟大田土壤溶质运移系统，包括土槽、供水系统、取样系统、数据采集系统和淋洗液收集系统；

所述土槽的内壁和底部设有防水层，所述土槽的内部填入土壤；

所述供水系统位于所述土槽的外部，对土槽供水；

所述取样系统安装在所述土槽的侧壁上，对土槽中土壤所含的溶液进行取样；

所述数据采集系统安装在所述土槽的侧壁上，用于定时监测土槽中不同深度土壤的含水量；

所述淋洗液收集系统位于所述土槽的底部，用于收集土槽淋洗液。

其中，所述土槽的底部具有一斜坡，所述底部上依次设有反滤层和透水布，所述透水层位于所述反滤层的上方，所述反滤层由石英砂制成。

其中，所述供水系统包括水箱，所述水箱通过供水管对土槽从上往下供水，所述水箱与供水管的连接处设有出水阀。

其中，所述取样系统包括土壤溶液提取器、真空泵、取样瓶和开设在土槽侧壁上的取样口，所述土壤溶液提取器穿过所述取样口提取土壤中的溶液，并通过取样管将提取的溶液收集到取样瓶中，所述真空泵与所述取样管相连。

其中，所述取样口具有多个，分别位于土槽侧壁的不同高度。

其中，所述数据采集系统包括土壤水分传感器、数据采集器和开设在土槽侧壁上的测样口，所述土壤水分传感器穿过所述测样口对土壤进行检测，并通过数据信号电缆将检测信号发送到数据采集器。

其中，所述测样口具有多个，分别位于土槽侧壁的不同高度。

其中，所述淋洗液收集系统包括集水管和淋洗液承接器，所述集水管设在所述土槽的底部，所述集水管朝向土槽内部的管壁上开有多个集水孔，所述集水管与设置在土槽外部的淋洗液承接器连接。

其中，还包括蒸发系统，所述蒸发系统设在土槽的上方。

其中，所述蒸发系统包括第一支架、风扇、配电箱、控制器、第二支架以及安装在第二支架上的红外线灯，所述第一支架架设在所述土槽的上方，所述风扇吊挂在所述第一支架上，所述第二支架固定在第一支架上且位于所述风扇的下方；所述风扇和红外线灯分别通过电线与所述配电箱连接，所述配电箱通过信号电缆与控制器连接。

(三)有益效果

上述技术方案提供的一种模拟大田土壤溶质运移系统，采用土槽进行填充土壤，并同时采用取样系统、数据采集系统和淋洗液收集系统，可对溶质在土壤中的淋溶、迁移和转化情况进行一一监测，缩短了试验周期，减少了边界效应，提高了试验精度；进一步地，采用蒸发系统，解决了室内蒸发量小，与田间情况不符的问题。

附图说明

图1是本发明模拟大田土壤溶质运移系统的平面结构示意图；

图2是本发明模拟大田土壤溶质运移系统的立体结构示意图。