模拟粪肥对土壤淋溶、温室气体排放和氨挥发影响的土柱装置的制作方法

本发明涉及土壤实验模拟装置技术领域，尤其是涉及一种模拟粪肥对土壤淋溶、温室气体排放和氨挥发影响的土柱装置。

背景技术：

目前，在研究肥料尤其是粪肥对土壤淋溶、温室气体排放及氨挥发影响的过程中，由于室外原位试验具有较大的难度且费时费力，人们经常在室内布置模拟试验。已有的一些模拟装置可以模拟养分淋溶、温室气体排放及氨挥发这三个实验指标的其中某种，但不能真实反映土壤状况，一些大田作物，比如小麦、玉米等高杆作物不能进行实验。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种模拟粪肥对土壤淋溶、温室气体排放和氨挥发影响的土柱装置。

为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种模拟粪肥对土壤淋溶、温室气体排放和氨挥发影响的土柱装置，包括盛土管、土壤、植物、淋溶液收集槽、承重架、铝箔反光纸、石英砂、滤网、三通、出液阀、气体收集罩、环形水槽、淋溶液液位指示管、风扇、温度传感器、温度数显仪、三通阀以及气体导管；

所述盛土管的顶端敞口且底管口由底盖封堵，所述底盖与所述盛土管的底管口密封螺纹连接；

所述土壤、石英砂以及滤网从上到下依次盛装在所述盛土管中，所述土壤的顶表面与所述盛土管的顶管口之间的间距为1cm～10cm，所述植物种植在所述盛土管中的土壤的顶表层土壤中；

所述盛土管安放在所述承重架上以用于承担重量；

所述底盖上设置有三通，所述三通的第一个管口穿透所述底盖与所述盛土管连通，所述三通的第二个管口与所述淋溶液液位指示管的一端管口连通，所述淋溶液液位指示管的另一端管口自然敞口且固定在所述盛土管的外管面上以用于显示所述盛土管的内底部处的淋溶液的液位高低，所述三通的第三个管口上设置有出液阀；

所述出液阀的下方放置有淋溶液收集槽；

所述盛土管的外管面上粘覆有铝箔反光纸；

所述环形水槽设置于所述盛土管的外管面的顶部且所述环形水槽中盛装有水以用于水封；

所述气体收集罩由左半气体收集罩与右半气体收集罩密封拼接而成，所述左半气体收集罩与右半气体收集罩内均设置有半管，两个所述半管密封拼接构成用于套设包裹所述植物的内隔离管，所述内隔离管穿透所述气体收集罩的顶壁露出在外，所述气体收集罩的敞口端浸没在所述环形水槽中的水中，所述内隔离管套设包裹着所述植物且所述内隔离管的底端插入在所述土壤中，所述内隔离管的顶管口与所述植物的茎之间的间隙由橡胶密封塞密封；

所述左半气体收集罩中的空腔中设置有风扇；

所述右半气体收集罩中的空腔中设置有用于测温的温度传感器，所述温度传感器与位于所述气体收集罩之外的温度数显仪电连接，所述温度传感器以及温度数显仪均与电源电连接；

所述右半气体收集罩的顶壁上设置有气体导管，所述气体导管的出气口处设置有三通阀；

所述气体收集罩的外表面上设置有泡沫塑料以隔热。

优选的，所述盛土管为pvc材质。

优选的，所述植物为高杆作物，包括玉米与小麦。

优选的，所述盛土管的高度为110～120cm，直径为20～30cm。

优选的，所述盛土管中的土壤的填装高度为1m，每20cm为一层。

本申请提供了一种模拟粪肥对土壤淋溶、温室气体排放和氨挥发影响的土柱装置，包括盛土管、土壤、植物、淋溶液收集槽、承重架、铝箔反光纸、石英砂、滤网、三通、出液阀、气体收集罩、环形水槽、淋溶液液位指示管、风扇、温度传感器、温度数显仪、三通阀以及气体导管；

本申请在气体收集罩中设计内隔离管，用内隔离管套设包裹所述植物，使得种植在盛土管中的顶表层土壤中的高杆植物可以穿透气体收集罩露出在外，气体收集罩仅是覆盖了高杆植物地表附近的一小段茎，从而使得可以使用该土柱装置对种植有高杆植物的土壤的养分淋溶、温室气体排放和氨挥发进行模拟实验；

所述气体收集罩的敞口端浸没在所述环形水槽中的水中，所述内隔离管套设包裹着所述植物且所述内隔离管的底端插入在所述土壤中，使得内隔离管将植物与盛土管中的土壤隔绝开来，温室气体排放和氨挥发实验时抽取的气体仅是盛土管中的土壤挥发出的气体，避免了植物的新陈代谢释放的二氧化碳等气体混入上述土壤挥发出的气体中造成的检测结果不真实与不精确，从而提高了检测精度；

本申请设置淋溶液液位指示管，可以方便高效地知道所述盛土管的内底部处的淋溶液的液位高低；

本申请是带植物模拟粪肥对土壤淋溶、温室气体排放和氨挥发的影响，土壤中种植有正常生长的植物，更能表征粪肥在大田中的实际使用效果；

本申请在气体收集罩的外表面上设置有泡沫塑料以隔热，减少了外界环境温度对气体收集罩中的气体的温度的影响，从而提高了检测精度；

本申请在所述盛土管的外管面上粘覆有铝箔反光纸，可以防止盛土管中的土壤升温过快。

附图说明

图1为本发明的实施例提供的一种模拟粪肥对土壤淋溶、温室气体排放和氨挥发影响的土柱装置的结构示意图。

图中：1盛土管，2土壤，3植物，4淋溶液收集槽，5承重架，6石英砂，7滤网，8三通，9出液阀，101左半气体收集罩，102右半气体收集罩，11环形水槽，12淋溶液液位指示管，13风扇，14温度传感器，15温度数显仪，16三通阀，17气体导管，18橡胶密封塞，19内隔离管，20底盖。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“轴向”、“径向”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”，可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征的的正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征的正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1，图1为本发明的实施例提供的一种模拟粪肥对土壤淋溶、温室气体排放和氨挥发影响的土柱装置的结构示意图。

本申请提供了一种模拟粪肥对土壤淋溶、温室气体排放和氨挥发影响的土柱装置，包括盛土管1、土壤2、植物3、淋溶液收集槽4、承重架5、铝箔反光纸、石英砂6、滤网7、三通8、出液阀9、气体收集罩、环形水槽11、淋溶液液位指示管12、风扇13、温度传感器14、温度数显仪15、三通阀16以及气体导管17；

所述盛土管1的顶端敞口且底管口由底盖20封堵，所述底盖20与所述盛土管1的底管口密封螺纹连接；

所述土壤2、石英砂6以及滤网7从上到下依次盛装在所述盛土管1中，所述土壤2的顶表面与所述盛土管1的顶管口之间的间距为1cm～10cm，所述植物3种植在所述盛土管1中的土壤2的顶表层土壤中；

所述盛土管1安放在所述承重架5上以用于承担重量；

所述底盖20上设置有三通8，所述三通8的第一个管口穿透所述底盖20与所述盛土管1连通，所述三通8的第二个管口与所述淋溶液液位指示管12的一端管口连通，所述淋溶液液位指示管12的另一端管口自然敞口且固定在所述盛土管1的外管面上以用于显示所述盛土管1的内底部处的淋溶液的液位高低，所述三通8的第三个管口上设置有出液阀9；

所述出液阀9的下方放置有淋溶液收集槽4；

所述盛土管1的外管面上粘覆有铝箔反光纸；

所述环形水槽11设置于所述盛土管1的外管面的顶部且所述环形水槽11中盛装有水以用于水封；

所述气体收集罩由左半气体收集罩101与右半气体收集罩102密封拼接而成，所述左半气体收集罩101与右半气体收集罩102内均设置有半管，两个所述半管密封拼接构成用于套设包裹所述植物3的内隔离管19，所述内隔离管19穿透所述气体收集罩的顶壁露出在外，所述气体收集罩的敞口端浸没在所述环形水槽11中的水中，所述内隔离管19套设包裹着所述植物3且所述内隔离管19的底端插入在所述土壤2中，所述内隔离管19的顶管口与所述植物3的茎之间的间隙由橡胶密封塞18密封；

所述左半气体收集罩101中的空腔中设置有风扇13；

所述右半气体收集罩102中的空腔中设置有用于测温的温度传感器14，所述温度传感器14与位于所述气体收集罩之外的温度数显仪15电连接，所述温度传感器14以及温度数显仪15均与电源电连接；

所述右半气体收集罩102的顶壁上设置有气体导管17，所述气体导管17的出气口处设置有三通阀16；

所述气体收集罩的外表面上设置有泡沫塑料以隔热。

在本申请的一个实施例中，所述盛土管1为pvc材质。

在本申请的一个实施例中，所述植物3为高杆作物，包括玉米与小麦。

在本申请的一个实施例中，所述盛土管1的高度为110～120cm，直径为20～30cm。

在本申请的一个实施例中，所述盛土管1中的土壤2的填装高度为1m，每20cm为一层。

本申请提供的一种模拟粪肥对土壤淋溶、温室气体排放和氨挥发影响的土柱装置的使用方法：进行淋溶试验时，在土壤2的顶表面放置一张大小合适的滤纸，然后将粪肥放置在滤纸上，然后按照设计灌溉水量缓慢向粪肥上浇灌灌溉水，一段时间后，淋溶液下渗至淋溶液收集槽4，用注射器抽取淋溶液收集槽4内的淋溶液适量用于测定分析，记录淋溶液总体积，将多余淋溶液抽出；

测定温室气体排放和氨挥发时，将气体收集罩按图1中所示安装，然后开启气体收集罩中的风扇13，在0min、15min、30min、45min、60min时刻分别通过气体导管17及三通阀16用注射器抽取罩内气体60ml作为样品，用innova1412i红外光声谱气体监测仪(或具有相关功能的其它仪器)检测气体样品中n2o、ch4、co2和nh3的浓度，同时通过温度传感器14外接温度数显仪15记录采样时气体收集罩中的气温，根据5个时间点的n2o、ch4、co2和nh3的浓度变化斜率求得该系统温室气体的排放速率及氨挥发速率。

本申请提供了一种模拟粪肥对土壤淋溶、温室气体排放和氨挥发影响的土柱装置，包括盛土管1、土壤2、植物3、淋溶液收集槽4、承重架5、铝箔反光纸、石英砂6、滤网7、三通8、出液阀9、气体收集罩、环形水槽11、淋溶液液位指示管12、风扇13、温度传感器14、温度数显仪15、三通阀16以及气体导管17；

本申请在气体收集罩中设计内隔离管19，用内隔离管19套设包裹所述植物3，使得种植在盛土管1中的顶表层土壤中的高杆植物可以穿透气体收集罩露出在外，气体收集罩仅是覆盖了高杆植物地表附近的一小段茎，从而使得可以使用该土柱装置对种植有高杆植物的土壤2的养分淋溶、温室气体排放和氨挥发进行模拟实验；

所述气体收集罩的敞口端浸没在所述环形水槽11中的水中，所述内隔离管19套设包裹着所述植物3且所述内隔离管19的底端插入在所述土壤2中，使得内隔离管19将植物3与盛土管1中的土壤2隔绝开来，温室气体排放和氨挥发实验时抽取的气体仅是盛土管1中的土壤2挥发出的气体，避免了植物3的新陈代谢释放的二氧化碳等气体混入上述土壤2挥发出的气体中造成的检测结果不真实与不精确，从而提高了检测精度；

本申请设置淋溶液液位指示管12，可以方便高效地知道所述盛土管1的内底部处的淋溶液的液位高低；

本申请是带植物3模拟粪肥对土壤2淋溶、温室气体排放和氨挥发的影响，土壤2中种植有正常生长的植物3，更能表征粪肥在大田中的实际使用效果；

本申请在气体收集罩的外表面上设置有泡沫塑料以隔热，减少了外界环境温度对气体收集罩中的气体的温度的影响，从而提高了检测精度；

本申请在所述盛土管1的外管面上粘覆有铝箔反光纸，可以防止盛土管1中的土壤2升温过快。

本发明未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。

本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。