[发明专利]降水入渗过程及根系生长动态综合观测系统

说明书

技术领域

本发明属于一种降水入渗过程及根系生长动态综合观测系统，可用于研究不同植被类型和土壤类型的降水再分配过程、土壤水分运动和再分布过程、深层补给特征、水量平衡、植物水关系、根系生长动态等多方面的实验研究。 

  

背景技术

[0002] 在我国干旱和半干旱地区，大气降水和土壤水是无灌溉条件下天然植被得以生存的主要水源之一，也是该区域决定生态系统结构与功能稳定的关键因子。由于降水稀少，蒸发强烈，干旱缺水导致的植被和土地退化以及荒漠化问题一直困扰和制约着该区域的经济发展。为了开展半干旱沙地不同生境降雨再分配过程及植物根系生长动态方面的研究。我们根据研究需要设计了降水入渗过程及植物根系生长动态综合观测系统，应用该系统并结合相关观测仪器可用于测定不同植被和土壤类型条件下的降水截留量、穿透雨、蒸发量、入渗量、深层补给量、水分利用效率等指标，可精确测定不同土壤层水分入渗补给量。该发明可以为开展干旱、半干旱地区大气-土壤-植被系统水循环过程及植被水关系研究提供了技术支撑，同时应用该系统可有效减少了同类研究中利用水量平衡法间接计算深层补给量而带来的误差，实现了多处理、多参数的同步观测。 

发明内容     

鉴于上述，本发明的目的在于提供一种降水入渗过程及根系生长动态综合观测系统。利用该系统，可以根据需要配置多种实验处理，从而实现多种条件下降水入渗过程、土壤水深层补给、植物根系生长动态等多方面的控制试验。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： 

一种降水入渗过程及根系生长动态综合观测系统，是由地下观测室、观测池、入渗水收集系统、观测根窗组成。观测室一面设有观测根窗，观测根窗由观测窗和外窗构成，观测窗由防弹玻璃做成，外窗是由不透光PVC材质做成的可推拉式窗户；地下观测室包括观测室内和观测室外，观测室外由分布在地上观测室周围的观测池组成。观测池上部分为正方体，下部分为锥形体，锥形体底部埋设有入渗水收集管；面向观测室内的观测池面上预留导水管出口；入渗水收集系统由入渗水收集漏斗、反渗层、固定支撑片、导水管、阀门、拉杆、撑杆构成，入渗水收集系统通过拉杆和撑杆固定在观测池内，入渗水收集漏斗居于不同深度并焊接在等角度的固定支撑片上，并与导水管连通；入渗水收集漏斗内填装不同粒径石英砾石反渗层；渗水收集管连接渗水收集漏斗，导水管出口延伸至观测室内，水管上安装阀门，管口处置有渗漏水收集容器。

本发明的优点及产生的积极效果是： 

1、本发明具有多重功能，可用于研究不同植被和土壤类型降水再分配过程，深层补给特征、植物根系生长动态等多方面的研究，在受水分制约的干旱和半干旱地区生态水文过程及植物水关系研究中能发挥重要的作用；同时还可用于预测和评估气候变化特别是降水变化对植被生长和演替的影响；

2、本发明可以根据试验目的和处理试验数据进行扩展和延伸，同时还可以根据需要增加观测指标，属于可延展更新的观测系统；

3、本发明既能进行自然降水条件下的多参数协同观测，亦可用于模拟降水条件下的多参数观测；

4、本发明与同类研究仪器如土壤-植物-大气连续体(SPAC)生理生态环境监测系统比较而言，该发明可设置多样本多处理实验，使样地更具代表性，能显著节约科研经费，同时还能通过增减观测池数量实现不同处理的同步观测和比较；

5、本发明所用材料坚固耐用，不受环境条件的制约，可进行长期观测。

附图说明

图1为本发明结构示意图。 

图2为观测池内入渗水收集系统结构示意图。 

图3为观测根窗及入渗水收集装置图。 

图4为2010-2012年生长季降雨及流动沙地土壤水分变化。 

图5为2010-2012年生长季降雨及潜在补给量变化。 

图6为2010-2012年累积降雨量和潜在补给量变化。 

图7为2010-2012年生长季降雨量和潜在补给系数；不同小写和大写字母代表在P< 0.05水平差异显著。 

图8为2010-2013年生长季降雨量及小叶锦鸡儿灌丛下土壤水分变化。 

图9为2010-2013年生长季降雨及小叶锦鸡儿灌丛深层补给量。 

图10为2010-2013年生长季降雨量和潜在补给系数；不同大写和小写字母代表降雨量和潜在补给系数在 P <0.05水平差异显著。