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农田养分流失途径模拟装置

阅读：682发布：2020-06-28

专利汇可以提供农田养分流失途径模拟装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种农田养分流失途径模拟装置，属于环境科学、土壤学和植物营养学研究领域。本装置包括一长方体形箱体，该箱体包括：两个径流管，竖直位于箱体同一个侧面的上方，连通侧面内外并向外延伸；一个侧渗槽，位于箱体内部的下方，截面呈“L”形且侧面竖直，所述侧渗槽沿箱体内侧壁四周水平设置；两个侧渗管，对称地位于箱体对面，连通侧渗槽和箱体外并向外延伸，所述侧渗管的下表面不高于侧渗槽的底面；一个底面，倾斜且最低点位于箱体下表面的一个顶点；一个下渗管，所述下渗管位于所述下表面顶点，其下表面不高于所述顶点。本装置可用于模拟地表径流水、侧渗水和下渗水三种途径的农田养分流失量和流失特征。，下面是农田养分流失途径模拟装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种农田养分流失途径模拟装置，其特征在于，包括：
一长方体形箱体，所述箱体包括：
两个径流管，所述径流管位于箱体同一个侧面上，靠近箱体上方并位于同一竖直线上，所述径流管连通所述侧面内外并向外延伸；
一个侧渗槽，所述侧渗槽位于箱体内部靠近箱体下方，其截面呈“L”形且侧面竖直，所述侧渗槽沿箱体内侧壁四周水平设置；
两个侧渗管，所述侧渗管对称地位于箱体相对的两个侧面上，所述侧渗管连通所述侧渗槽和箱体外部并向箱体外延伸，所述侧渗管的下表面不高于所述侧渗槽的底面；
一个底面，所述底面倾斜，其最低点位于箱体下表面的一个顶点；
一个下渗管，所述下渗管位于所述下表面顶点，所述下渗管的下表面不高于所述顶点。
2.如权利要求1所述的农田养分流失途径模拟装置，其特征在于，所述模拟装置还包括一可移动支架，所述箱体位于所述支架上。
3.如权利要求1所述的农田养分流失途径模拟装置，其特征在于，所述径流管、侧渗管和下渗管均垂直于所在的箱体侧面。
4.如权利要求1所述的农田养分流失途径模拟装置，其特征在于，所述径流管、侧渗管和下渗管的截面均为直径2cm的圆形。
5.如权利要求1所述的农田养分流失途径模拟装置，其特征在于，所述箱体的截面为正方形，所述正方形边长60cm，所述箱体高45cm或75cm。
6.如权利要求1所述的农田养分流失途径模拟装置，其特征在于，在所述两个径流管中，位于上方的上径流管的截面中心距所述箱体的上表面5cm，所述上径流管在所述箱体外
7cm；位于下方的下径流管的截面中心距所述箱体的上表面10cm，所述下径流管在所述箱体外4cm。
7.如权利要求1所述的农田养分流失途径模拟装置，其特征在于，所述侧渗槽的侧面高3cm，底面宽2.5cm。
8.如权利要求1所述的农田养分流失途径模拟装置，其特征在于，所述侧渗管的下表面和所述侧渗槽的底面等高，均距离所述箱体下表面5cm。
9.如权利要求1所述的农田养分流失途径模拟装置，其特征在于，所述侧渗管距离所述箱体的棱1-2cm。

说明书全文

农田养分流失途径模拟装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及农田养分，尤其涉及一种农田养分流失途径模拟装置，属于环境科学、土壤学和植物营养学研究领域。

背景技术

[0002] 农田氮磷等养分流失是造成水体富营养化的主要原因之一(①李贵宝，尹澄清，周怀东.中国“三湖”的水环境问题和防治对策与管理.水问题论坛，2001，(3)：36-39.②张维理，冀宏杰，Kolbe H，等.中国农业面源污染形势估计及控制对策I.21世纪初期中国农业面源污染的形势估计[J].中国农业科学，2004，37(7)：1008-1017.)。农田氮磷养分主要通过地表径流、侧渗或下渗等途径进入水域。不同的土壤类型、利用类型和管理方式下，通过不同途径流失的农田氮磷养分在总流失量中所占比例不同。而明确农田氮磷随不同途径流失量和流失规律是深入了解农田氮磷养分流失特征的前提，是制定减少和控制农田氮磷养分流失措施的基础。因此，探索农田养分流失途径的研究方法成为该领域的瓶颈之一。

[0003] 目前，尚无专门以农田养分流失途径为目的的研究，而相关研究中涉及农田养分流失途径的方法主要有：1)针对地表径流的流量计法、量水堰法和全集流法等；2)针对地下淋溶的室内土柱模拟法、渗漏池法、田间土柱法和陶土吸力杯法等。以上方法只是分别测定地表径流或土壤淋溶，不能形成可靠的对比性和连续性。3)地下淋溶和地表径流原位监测一体化装置。该种方法兼备地下淋溶和地表径流整体研究的优点，但因是原位监测，工程量相对大，且该种方法不能区别侧渗和下渗途径。

[0004] 因此，便捷，且可以相对准确了解三种农田养分流失途径的农田养分流失途径模拟装置迎合了该领域的需求，具备相对广泛的应用空间。实用新型内容

[0005] 本实用新型目的在于提供一种农田养分流失途径模拟装置。通过该装置可以了解农田氮磷等养分随地表径流、侧渗、下渗水等途径的流失量和流失规律，适用于模拟全国各类农田土壤。

[0006] 本实用新型模拟装置包括一长方体形箱体，所述箱体包括：

[0007] 两个径流管，所述径流管位于箱体同一个侧面上，靠近箱体上方并位于同一竖直线上，所述径流管连通所述侧面内外并向外延伸；

[0008] 一个侧渗槽，所述侧渗槽位于箱体内部靠近箱体下方，其截面呈“L”形且侧面竖直，所述侧渗槽沿箱体内侧壁四周水平设置；

[0009] 两个侧渗管，所述侧渗管对称地位于箱体相对的两个侧面上，所述侧渗管连通所述侧渗槽和箱体外部并向箱体外延伸，所述侧渗管的下表面不高于所述侧渗槽的底面；

[0010] 一个底面，所述底面倾斜，其最低点位于箱体下表面的一个顶点；

[0011] 一个下渗管，所述下渗管位于所述下表面顶点，所述下渗管的下表面不高于所述顶点。

[0012] 为了方便移动所述箱体，所述模拟装置还可包括一可移动支架，所述箱体位于所述支架上。

[0013] 在所述箱体中，所述径流管、侧渗管和下渗管可垂直于所在的箱体侧面，也可略向下倾斜，只要不向上倾斜阻止水流出即可。

[0014] 在所述箱体中，所述径流管、侧渗管和下渗管的截面可以是多种形状，比如圆形，正方形，椭圆形等，不影响使用效果。

[0015] 在所述箱体中，所述箱体的具体形状和大小可根据实际需要设定，不局限于特定的取值。

[0016] 和现有技术相比，本实用新型装置特别适用于室内模拟降雨、灌水条件下，随地表径流水、侧渗水和下渗水三种途径的农田养分流失量和流失特征，具备轻巧、便捷和直观的特点。附图说明

[0017] 图1表示实施例模拟装置的示意图，其中A表示箱体，B表示可移动支架；

[0018] 图2表示实施例模拟装置的箱体侧视图，其中，

[0019] 1-上表面、2-下表面、3-侧面、4-底面、5-上径流管、6-下径流管、7-侧渗槽、8-侧渗槽侧面、9-侧渗槽底面、10-侧渗管、11-下渗管；

[0020] 图3表示本实施例模拟装置底面透视图，其中阴影面表示箱体底面。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图和实施例对本实用新型农田养分流失途径模拟装置进行详细说明。

[0022] 本实施例模拟装置如图1所示，包括箱体A和可移动支架B。

[0023] 箱体A全部由PVC材质板焊接而成，图2给出了箱体A的侧视图。箱体A呈长方体，上表面1和下表面2(以虚线表示，实际并不存在)均为正方形，边长60cm；箱体侧面3高45或75cm，分别可以模拟厚度为30cm以内的土层或60cm以内的土层。

[0024] 可移动支架B是支撑和移动箱体A的辅助配件，主要包括4根“L”形钢板焊接成的承重架和位于承重架四角的4个移动滑轮。其中一根“L”形钢板上有一个“U”形豁口以放置下渗管11，4个移动滑轮上安装有固定装置以确保装置稳定。

[0025] 箱体A包括底面4(以实线表示，实际存在)，上径流管5，下径流管6，侧渗槽7，侧渗管10和下渗管11，各个管子均垂直于侧面，截面均为圆形，直径2cm，且各个管子在箱体内部的长度均为0cm，即与箱体内壁抹平。

[0026] 底面4倾斜，其最低点位于下表面2的一个顶点，如图3所示。底面4的这一结构可以确保下渗水能快速顺畅通过该倾斜底面4，从下渗管11流出。

[0027] 上径流管5的截面中心和上表面1的距离为5cm，在箱体外的长度为7cm；下径流管6的截面中心和上表面1的距离为10cm，在箱体外的长度为4cm。模拟旱田时只用下径流管6，模拟水田时，在蓄水期用上径流管5，晒田期用下径流管6。

[0028] 侧渗槽7位于箱体内部靠近箱体下方，沿箱体内侧壁四周水平设置，其截面呈“L”形，侧面8竖直，高3cm，底面9水平，宽2.5cm，底面9和箱体下表面2的距离为5cm。

[0029] 两个侧渗管10对称地分布在箱体相对的两个侧面下部，在箱体外的长度为7cm，距离箱体的棱1-2cm，侧渗管10的下表面和箱体下表面2的距离也为5cm，即侧渗管10的下表面和侧渗槽7的底面9等高，保证水可以全部顺利流出。

[0030] 下渗管11位于箱体底面4的最低点处，其下表面和该最低点等高，保证水可以全部顺利流出，下渗管11在箱体外的长度为7cm。

[0031] 在具体使用时，上下径流管5和6、侧渗管10和下渗管11均连接软塑料管，塑料管长可根据需要确定，管口的另一端连接容器。

[0032] 下面给出模拟刚翻耕过，施完肥，没有种植作物的0-30cm耕层土壤在降水后的养分流失途径的过程。

[0033] 1.安装准备。按照图1所示，将PVC箱体放置在可移动金属支架上，注意下渗管11放置在金属支架一边“U”形豁口处，搬下滑轮上的固定钳，确保整个装置固定。

[0034] 2.填充碎石下垫层。将最大直径不超过5mm的碎石(最好是石英砂)，用5％的稀酸浸泡12小时，再用蒸馏水冲洗3次以上，晾干。将晾干的碎石填充在PVC箱体内，从底部装至与侧渗槽底面9等高的位置，保证碎石面平整。再在上面铺上尼绒纱网(网孔径≤0.5毫米)，防止大颗粒土壤进入碎石层。

[0035] 3.填充土层。取研究区域0-30cm层次土壤，敲碎大土块，如果土壤湿粘，适当阴干，便于装置。阴干后，将称量好的肥料掺在土壤中，混匀。然后，往PVC箱体内填充土壤，每装5cm，适当往下压紧。压紧后，松一下表面土，防止表面形成光滑面，再继续装土。直至下径流管6截面中心位置，注意将四周形成土埂，高出土层平面3-5cm。

[0036] 4.增加水分。用喷壶等器具装蒸馏水，向少量土层喷水，注意不要在土层表面形成水层，不出现侧下渗水。隔日后观察土层变化，发现土层高度下降，继续填充土壤至下径流管6截面中心位置，再喷水。反复以上操作，直至土层面不再下降。

[0037] 5.模拟实验前的准备工作。实验前后采集土壤样，测试含水量和养分含量，采集降水用水水样，测试养分含量。采用淋浴喷头状装置，根据实验所需降水强度，将喷头连接在水龙头上，调节降水喷头，确定单位时间降水量。同时，将橡皮管套在径流管5和6、侧渗管10和下渗管11，橡皮管另一端放在接收水样的容器内。准备秒表一个。

[0038] 6.模拟实验。打开喷头，使水匀速均匀洒在土层表面，记录降水时间，及径流、侧渗水和下渗水的产生时间和结束时间。采集收集到的水样。注意径流、侧渗和下渗水中的任何一个最后结束时间为模拟实验的结束时间。

[0039] 7.根据需要确定养分指标，并计算出不同途径养分流失量。

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