专利名称：重力式植物蒸腾记录仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种植物蒸腾耗水量的监测设备，特别是一种重力式植物蒸腾记录仪。该重力式植物蒸腾记录仪适用于植被或土壤在自然状态下蒸腾、蒸发的自动监测记录。
背景技术：
植物和植被的蒸腾以及土壤的蒸发是植物生态学和土壤生态学的重要观测研究内容之一。目前，关于植物(或植被)蒸腾及土壤蒸发的观测大致可分为非称量式和称量式两类。非称量式一般是通过在一定的容器中保持恒定水位的供排水量来确定的，这种方法由于控制了恒定水位而不具备植物生长的自然状态，因而降低了观测数据的科学价值。还一些非称量的方法，如通过测定某时段植株茎杆的液流或测定蒸腾强度及植株叶面积进行推算，或通过测定土壤含水率变化进行推算，其共同的不足是精度不高。称量式监测方法的优点是能保持植株或植被生长的自然状态，但最大障碍是量程与精度的矛盾，即量程越大则精度越低，而一株灌木的栽培池或土壤体少则也有数吨重，多则数十吨重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、操作简便、计量精确、具备自动记录功能的重力式植物蒸腾记录仪，用于植物蒸腾或植被蒸腾或土壤蒸发的自动监测记录。使用这种装置可以自动监测到植株或植被或土壤在自然状态下某一时段的蒸腾耗水量或蒸发耗水量。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种重力式植物蒸腾记录仪，包括植株、栽培池、重力船、水池、供水 系统、排水系统和数据采集仪；植株栽植在栽培池中；栽培池放置在重力船中；重力船放置在水池内并悬浮在水中；供水系统包括供水箱、供水管，供水管出水口经水池进水口与水池连接，供水管装有供水计量翻斗；排水系统包括排水箱、排水管，排水管进水口经水池出水口与水池连接，排水管装有排水计量翻斗；供水计量翻斗与排水计量翻斗分别与数据采集仪连接。水池进水口高于水池出水口 ；栽培池上部外缘设有折叠式密封圈；水池顶部安装有密封盖。供水箱经供水管通过水池进水口向水池供水，并经水池出水口通过排水管排水，以保持水池中恒定的水位。当植株蒸发消耗水分时，栽培池的重量就会缓慢减轻，此时，在水的浮力作用下，重力船连同栽培池就会缓慢向上移动，水位则缓慢下移，于是，供水系统就能及时补充水池中的水，当补充的水量超过水池出水口时就从排水管向外排出，使水池中始终保持恒定水位。当重力船载着栽培池向上移动时，栽培池的上部外缘设有的折叠式密封圈就会向上拉开，当重力船载着栽培池向下移动时，栽培池的上部外缘设有的折叠式密封圈就会向下折叠，始终保持水池密封，防止水分向外蒸发并防止降水进入水池。供水系统的供水量由供水计量翻斗计数、传输并保存在数据采集仪中。排水系统的排水量由排水翻斗计数、传输并保存在数据采集仪中，从而实现了自动观测计量，同一时间段的供水量与排水量之差就是该时间段植物的蒸腾量或土壤蒸发量。供水系统的供水管的前端连接有一个类似于注射器上的粗调阀，用粗调阀可粗略控制日供水量大于日蒸腾(蒸发)量但又不致供水量过大而无效浪费。本发明的关键技术在于，由植物的蒸腾(或土壤的蒸发)量改变重力容器(连同植物栽培池)的重量变化，由重力船的重量变化改变其浸入水中的深度，由其浸入水中的深度改变供水量与排水量，在某一时间段，供水量与排水量之差代表了该时间段植物的蒸腾量或土壤蒸发量。本发明的创新点在于改变称重式的大量程为重力的增量变化，即只需观测其增量变化，从而克服了大量程与称量精度的矛盾。本发明适用于植物、植被或土壤在自然状态下蒸腾、蒸发的自动监测记录。本发明的主要优点如下:
1.保持了植物生长的自然状态，监测到的结果是植物在自然状态下的真实蒸腾耗水量。2.克服了以往的稳量式植物蒸腾耗水量观测方法量程大与精度低的矛盾，采用重力式排水可精确测定·植物(或土壤)某一时段的蒸腾耗水量或蒸发耗水量。3.该装置可小可大，小则可以测定单株植物的蒸腾耗水量，大则栽培池面积可达数十数百平方米，可用于测定一个植物群落的蒸腾耗水量或一块农田的土壤蒸发量。4.自动观测记录，结构简单，操作简便，测量精度高。
图1是本发明的结构示意图，
图2是栽培池上部外缘折叠式密封圈与水池密封盖的关系图。图中:1 一植株，2—栽培池，201—折叠式密封圈，3—重力船，4一水池，401—清洗排水口，402—恒定水位，403—水池进水口，404—水池出水口，5—供水系统，501—供水箱，502—粗调阀，503—供水计量翻斗，504—供水管，6—排水系统，601—排水计量翻斗，602—排水管，603—排水箱，7—数据采集仪，701—供水翻斗数据线，702—排水翻斗数据线。
具体实施例方式 如图1所示:重力式植物蒸腾记录仪，包括植株1、栽培池2、重力船3、水池4、供水系统
5、排水系统6和数据采集仪7 ;植株I栽植在栽培池2中；栽培池2放置在重力船3中；重力船3放置在水池4内并悬浮在水中；供水系统5包括供水箱501、供水管504，供水管出水口经水池进水口 403与水池4连接，供水管504装有供水计量翻斗503 ;排水系统6包括排水箱603、排水管602，排水管进水口经水池出水口 404与水池4连接，排水管602装有排水计量翻斗601 ;供水计量翻斗503经供水翻斗数据线701与数据采集仪7连接，排水计量翻斗601经排水翻斗数据线702与数据采集仪7连接。水池进水口 403高于水池出水口 404 ;水池出水口 404下边沿为恒定水位402 ;参见图2，为于防止栽培池在水池中上、下活动时，水分向外蒸发，栽培池2上部外缘设有折叠式密封圈201 ;水池4顶部安装有密封盖(图中未示出)。栽培池2连同重力船3随重力变化可在水池4中上下活动，亦即栽培池2与水池4顶部的密封盖之间有间隙。重力船3上部为柱体、下部为倒锥台体，即重力船3上部大、下部小，以减小面积，尽可能增加水位变化的灵敏度；重力船3的容积不小于栽培池2的3.5倍。
供水计量翻斗503与排水计量翻斗601通过商业途径得到。为了防止降水直接进入供水管和排水管，供水计量翻斗503与排水计量翻斗601设有密封上盖(图中未示出)。供水箱501放置位置高于水池4，排水箱603放置位置低于水池4 ;水池4的底部设有清洗排水口 401，平时是关闭的，当积水时间过长需要清洗水池时，用于排水。供水箱501与供水计量翻斗503之间的供水管504上安装有粗调阀502，用粗调阀502来粗略控制日供水量，使日供水量大于日蒸腾(蒸发)量但又不致供水过多而无效浪费。水池4的内壁必须制成光滑防渗表面；重力船3可用塑钢板(玻璃钢钢板)或不锈钢等防水防锈材料制作。如果仅需要考虑植株蒸腾耗水量，则可在栽培池2的土壤表面铺设一层农用塑料薄膜，防止土壤蒸发。本发明的使用方法与工作过程大致如下:用原状土将植株I栽植在栽培池2中。将重力船3连同栽培池2 —起放在水池4中，关闭水池底部的清洗排水口 401，向水池4注入水，随着水位的上升，重力船3被缓慢浮起；当重力船浸入水中的体积与水的比重的乘积等于栽培池2连同重力船3的重量时，重力船3离开水池4的底部而漂浮在水中；当注入的水到达水池出水口 404下边沿，即恒定水位402时，重力船3稳定浮在水池的水面上，封闭水池4的上盖；供水计量翻斗503和排水计量翻斗601开始记录。当植株I蒸腾引起栽培池2中水分减少、重力船3相对恒定水位402上升时，供水系统5在水位差作用下自动向水池4供水，由供水计量翻斗503计量供水量并通过供水翻斗数据线701保存在数据采集仪中；当供水量到达恒定水位402时，多余的水就从排水管口404中排出，由排水计 量翻斗601计量排水量并通过排水翻斗数据线702保存在数据采集仪中。某时段如一天的供水量减去排水量的差值即为该时段植物的蒸腾水量。
权利要求
1.一种重力式植物蒸腾记录仪，其特征在于:包括植株(I)、栽培池(2)、重力船(3)、水池(4)、供水系统(5)、排水系统(6)和数据采集仪(7);植株(I)栽植在栽培池(2)中；栽培池(2)放置在重力船(3)中；重力船(3)放置在水池(4)内并悬浮在水中；供水系统(5)包括供水箱(501)、供水管(504)，供水管出水口经水池进水口( 403 )与水池(4)连接，供水管(504)装有供水计量翻斗(503);排水系统(6)包括排水箱(603)、排水管(602)，排水管进水口经水池出水口(404)与水池(4)连接，排水管(602)装有排水计量翻斗(601);供水计量翻斗(503 )经供水翻斗数据线(701)与数据采集仪(7 )连接，排水计量翻斗(601)经排水翻斗数据线(702 )与数据采集仪(7 )连接。
2.根据权利要求1所述的一种重力式植物蒸腾记录仪，其特征在于:栽培池(2)上部外缘设有折叠式密封圈(201);水池(4)顶部安装有密封盖。
3.根据权利要求2所述的一种重力式植物蒸腾记录仪，其特征在于:重力船(3)上部为柱体、下部为倒锥台体。
4.根据权利要求3所述的一种重力式植物蒸腾记录仪，其特征在于:供水计量翻斗(503)与排水计量翻斗(601)设有密封上盖。
5.根据权利要求4所述的一种重力式植物蒸腾记录仪，其特征在于:供水箱(501)放置位置高于水池(4)，排水箱(603)放置位置低于水池(4)。
6.根据权利要求 1至5任意一项所述的一种重力式植物蒸腾记录仪，其特征在于:供水箱(501)与供水计量翻斗(503)之间的供水管(504)上安装有粗调阀(502)。
7.根据权利要求6所述的一种重力式植物蒸腾记录仪，其特征在于:水池(4)的底部设有清洗排水口(401)。
8.根据权利要求7所述的一种重力式植物蒸腾记录仪，其特征在于:水池(4)的内壁是光滑防渗表面；重力船(3)用塑钢板或不锈钢防水防锈材料制作。
全文摘要
重力式植物蒸腾记录仪，包括植株、栽培池、重力船、水池、供水系统、排水系统和数据采集仪；植株栽植在栽培池中；栽培池放置在重力船中；重力船放置在水池内并悬浮在水中；供水系统包括供水箱、供水管，供水管出水口经水池进水口与水池连接，供水管装有供水计量翻斗；排水系统包括排水箱、排水管，排水管进水口经水池出水口与水池连接，排水管装有排水计量翻斗；供水计量翻斗与排水计量翻斗分别与数据采集仪连接。同一时间段供水量与排水量之差是该时间段植物的蒸腾量。它保持了植物生长的自然状态，监测到的结果是植物在自然状态下的真实蒸腾耗水量，适于植物植被或土壤在自然状态下蒸腾蒸发的自动监测记录，结构简单，操作简便，测量精度高。
文档编号G01N33/00GK103235091SQ20131014353
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月24日 优先权日2013年4月24日
发明者常兆丰, 王琪, 张剑挥, 王强强, 朱淑娟, 樊宝丽 申请人:甘肃省治沙研究所