[发明专利]一种多层土壤水肥迁移转化参数测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及土壤水肥迁移领域，具体的说是一种多层土壤水肥迁移转化参数测试装置及方法。

背景技术

土壤水分运动及溶质运移是研究农田水肥迁移转化和利用效率的基础，目前对土壤水分运动及溶质运移的研究主要是通过田间试验监测研究和室内装置模拟监测研究来进行的，田间监测有助于理解实际水管理措施下农田水肥运动，然而田间监测的研究方法测试验周期长、试验条件难以控制和重现，而且田间监测研究具有区域特异性，监测成果不宜应用于其他区域。

根据大量的野外观测和试验研究发现，因为水稻特殊的水分管理措施，稻田土壤在垂直方向上普遍具有明显的水平分层，这种分层的特点导致稻田水分及养分的运动转化自有其特殊性。农田土壤水分和养分迁移转化，不仅发生在垂直入渗和渗漏方面，同时还存在于各土层及土层间和向沟渠的侧向渗流运动中。但现有方法多研究均质土壤，而且均只考虑土壤水及溶质的一维垂直或水平运动，难以准确反映农田土壤水肥运动情况，实验结果应用于农田水肥运动研究中会存在较大误差，因此需要更符合农田实际情况的发明方法。

发明内容

本发明的目的是为解决上述问题而提供一种多层土壤水肥迁移转化参数测试装置及方法，能够研究分层土壤水分及养分垂直和侧向渗流运动，并可监测不同水层深度和地下水位组合下，水分在各层土壤间的运动与转化过程，计量土柱侧渗排水量和土柱与地下水分交换量，通过土壤溶液取样，监测养分在土层间、土壤水与地下水之间的迁移转化过程。

一种多层土壤水肥迁移转化参数测试装置，包括平台25，平台25上从内至外依次设置分层土壤柱1、圆柱形有机玻璃内柱2和圆柱形有机玻璃外柱3，平台25下设置有供水室13，供水室13侧壁上方设置有一排气孔14，供水室13通过供水管15与自动控制供排水装置16相连通；

分层土壤柱1内从下至上依次为底土层6、犁地层5和耕作层4，各层内分别设置有位于同一水平面的土壤水势传感器7、负压取水样器8和土壤含水率测量仪器9，所述土壤水势传感器7通过缆线与土壤水势采集器19相连，负压取水样器8通过缆线与负压取土壤水真空罐20相连，土壤含水率测量仪器9通过缆线分别与土壤温度采集器21、土壤水分采集器22相连；

圆柱形有机玻璃内柱2上开设有梅花孔洞10，用于排出在土壤水分下渗过程中产生的侧向渗漏水；平台25上均匀布置多孔法兰26，用于供水室13和土壤柱1的水分交换。

位于分层土壤柱1内的所有土壤水势传感器7在同一竖直平面内，位于分层土壤柱1内的所有负压取水样器8在同一竖直平面内，位于分层土壤柱1内的所有土壤含水率测量仪器9在同一竖直平面内。

土壤水势采集器19、土壤温度采集器21、土壤水分采集器22集成在土壤数据综合采集箱18内，土壤数据综合采集箱18还与计算机终端相连。

所述圆柱形有机玻璃内柱2和圆柱形有机玻璃外柱3之间为环形区域11，环形区域11的宽度不小于65mm，环形区域11底部设置排水管12，用于导出侧向渗漏水。

供水室13侧面底部设置排水管27，排水管27上设置阀门28以控制水流。

所述圆柱形有机玻璃内柱2的高度不低于1184mm，直径不小于300mm；圆柱形有机玻璃外柱3的高度不低于1100mm，直径不小于430mm；耕作层4的高度为200-300mm，犁地层5的高度为150-200mm，底土层6的高度不低于600mm。

所述梅花孔洞10直径为3mm，均匀分布于圆柱形有机玻璃内柱2顶部以下250mm-750mm高度的柱壁上。

所述多孔法兰26的上方布置塑料滤网；梅花孔洞10与土壤柱之间设置有塑料滤网，防止土壤颗粒被侧向渗流水带出。

一种多层土壤水肥迁移转化参数测试方法，包括如下步骤：

1、采集各层土样进行化验分析，确定初始各项理化参数值；

2、确定最高和最低控制地下水水位：最高控制地下水水位不高于土壤柱柱壁侧渗段下端，最低控制地下水水位根据实验要求确定；

3、配置土壤水肥溶液模拟稻田在土壤柱耕作层表层施肥，并保持一定水层深度，水层深度根据具体实验要求确定；