专利名称：一种土壤饱和导水率和导气率原位测量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及土壤物理学技术领域，具体地讲是一种土壤饱和导水率和导气率原位测量系统。
背景技术：
土壤中的水、气含量及其运移特征影响土壤肥力，对植物生长起着决定性的作用。研究土壤中水、气的运移规律，确定其相关参数，是合理灌溉、改善植物土壤根区通气环境、提高农业生产的基�。倍灾卫硭亮魇�、地表水和地下水污染也具有十分重要的意义。因此，快速、准确获取土壤水、气运移参数非常重要。土壤饱和导水率
与土壤导气率< 是表征土壤水、气运移特性的关键参数，A与t除了与土壤孔隙的几
何特征、连通性及收缩性密切相关，还受土壤结构、质地及土地利用方式等因素的影响。由于从室外采集的土芯不可避免的受到一定程度的破坏，同时从孤立的土芯获取的土壤水气运移参数并不能准确反映田间土壤的总体特征，因而进行多点田间原位测量是最合理的。目前，国内外学者提出了多种测量土壤饱和导水率t的方法，例如单环入渗法、双环入渗法、Guelph入渗、盘式入渗仪、Philip-Dunne入渗、模拟降水等方法，其中以单环入渗法和双环入渗法应用最为广泛。然而无论采用单环还是双环入渗，在实际测量中都存在一些问题，比如在渗透性能较差的土壤中测量往往需要较长的时间，而在渗透性能较好的
土壤中则需要消耗大量的水。由于土壤饱和导水与土壤导气率、密切相关，Karletta
chief等在美国西部萨比诺峡谷地区田间持水率条件下，分析了土壤导气率与饱和导水率的关系，基于土壤导气率建立了饱和导水率的求算方法，王卫华，王全九等在长武小麦试验田采集土样，在室内分析了原状土和扰动土的土壤导气率与饱和导水率的关系。土壤导气率测量速度较快，且对土壤扰动性较�。猛寥赖计�、预测饱和导水本具有很好的应用前景。目前研究者一般采用专门的仪器(用PL — 300型土壤空气扩散本测定仪)在室内测量土芯的 < ,然后再利用有关仪器和方法测定土芯的、，测定‘ 和t的土芯在采集过程中难免被扰动，测量结果与野外实际情况有较大的出入；而有关田间原位同一土芯上测量t和的测试方法与系统还未见报道。
发明内容
本发明的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种土壤饱和导水率和导气率原位测量系统，主要解决现有测定、和A的过程中土芯被扰动及测量结果与野外实际情况有较大出入等问题。为了达到上述目的，本发明是这样实现的一种土壤饱和导水率和导气率原位测量系统，它包括供气源和供水源，其特殊之处在于测量圆筒上带有进水嘴，进水嘴上有进水嘴阀门，进水嘴通过第一连接软管与供水源密封连接；测量圆筒的顶端连接橡皮塞，橡皮塞上连接三通，三通的一个支管通过第二连接软管与供气源密封连接，供气源上带有气体流量调节阀和气体流量计；三通的另一个支管通过第三连接软管与气压测量计连接。本发明的一种土壤饱和导水率和导气率原位测量系统，其所述的供水源为马氏瓶，也可为其他提供稳定供水水位的水源；所述的供气源为带有压力调节器和储气罐的空气压缩机，也可为其它能够提供稳定供气流量的气源，能够为测量圆筒提供稳定的气体流量；所述的测量圆筒直径一般在3 30cm左右，高度一般在10 40cm左右，可采用两端开口的不锈钢圆筒，也可为其他硬质材料，但要求不变形且易于打入土壤中；所述的橡皮塞与测量圆筒、供水源与测量圆筒的进水嘴、供气源气体流量计与三通、气压测量计与三通的连接部位完全密封与外界不发生任何物质交流；所述的供气源与气体流量调节阀及气体流量计之间串联，且气体流量调节阀位于中间。本发明的一种土壤饱和导水率和导气率原位测量系统，测量土壤导气率< 时用
橡皮塞密封不锈钢管上端，进水嘴阀门完全关闭，测完‘取下橡皮塞，即可采用单环入渗
方法测量土壤饱和导水车t。由于测量空气导气率时对土壤几乎没有破坏，这样测量圆
筒插入土壤一次即可分别测得‘和t，把对土壤的扰动程度降到最低，从而提高了测量精度，简化了测量过程，适合于田间原位测量土壤水、气运移参数。本发明所述的一种土壤饱和导水率和导气率原位测量系统与已有技术相比具有突出的实质性特点和显著进步1、土壤饱和导水率和导气率两个参数的测量在同一位置连续进行，保证二者测量土体完全一致，两参数之间具有很好的对应关系；2、土壤饱和导水率和导气率的测量在野外原位进行，对土壤扰动性极�。饨峁媸捣从沉送寥赖氖导实妓计纯觯�3、选好测量点后，先测量土壤的导气率，接着测量土壤饱和导水率，避免了水分对土壤导气率的影响；4、该系统结构简单，成本远远低于目前常用的测量设备，且使用和管理维修方便。
图1为本发明的结构连接示意图。具体实施方法
为了更好地理解与实施，下面结合附图给出具体实施例详细说明本发明一种土壤饱和导水率和导气率原位测量系统；以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例1，参见图1，采用马氏瓶做为供水源9，也可采用其他提供稳定供水水位的水源，采用带有压力调节器和储气罐的空气压缩机做为供气源1 ；采用不变形且易于打入土壤中的硬质材料如不锈钢材料，制成测量圆筒7，其两端开口，直径为3 30cm，高度为 10 40cm，测量圆筒7上带有进水嘴8，在进水嘴8上有进水嘴阀门11，将进水嘴8通过第一连接软管10与马氏瓶9密封连接；在测量圆筒7的顶端密闭连接橡皮塞6，橡皮塞6的顶端安装三通4，将三通4的一个支管通过第二连接软管12与空气压缩机1上的气体流量计 3密封连接，空气压缩机1上带有气体流量调节阀2和气体流量计3，空气压缩机1与气体流量调节阀2及气体流量计3之间串联，且气体流量调节阀2位于中间；将三通4的另一个支管通过第三连接软管13与气压测量计5连接；其中橡皮塞6与测量圆筒7、供水源9与测量圆筒7的进水嘴8、气体流量计3与三通4、气压测量计5与三通4的连接部位完全密封与外界不发生任何物质交流，形成本发明的一种土壤饱和导水率和导气率原位测量系统。本发明所述的一种土壤饱和导水率和导气率原位测量系统，使用时，根据实际需要确定测点位置，在该位置处把测量圆筒打入土壤中一定深度处，且保持进水嘴在地表以上位置，为保持原状土不受扰动，在打入的过程中尽量使测量圆筒的顶端保持水平；把橡皮塞插入测量圆筒上端确保两者连接紧密不漏气，用连接软管分别把三通的一个支管与气体流量计、气压测量计与三通的另一个支管、供水源与进水嘴密封连接。关闭进水嘴上的阀门，打开供气源用气流调节阀把输出气体调到适当压力和流量，观测气压测量计和气流流量计的读数，当二者均稳定后记录数据，然后再次调节气流调节阀，获得新的压力和流量稳态值，如此反复几次，获得多组压力与流量稳态值，可利用有关公式计算土壤的导气率；由于空气在土壤中运移对土壤的质地、结构几乎没有影响，测得
土壤空气导气率.1后取下橡皮塞，插入地下的测筒即可作为单环入渗仪采用双水头入渗等有关方法获取土壤饱和导水率,在多个位置进行测量后可建立二者之间的定量关系。
权利要求
1.一种土壤饱和导水率和导气率原位测量系统，它包括供气源(1)和供水源(9)，其特征在于测量圆筒(7)上带有进水嘴(8)，进水嘴(8)上有进水嘴阀门(11)，进水嘴(8)通过第一连接软管(10)与供水源(9)密封连接；测量圆筒(7)的顶端密闭连接橡皮塞(6)，橡皮塞 (6)上连接三通(4)，三通(4)的一个支管通过第二连接软管(12)与供气源(1)密封连接， 供气源(1)上带有气体流量调节阀(2 )和气体流量计(3 )；三通(4 )的另一个支管通过第三连接软管(13)与气压测量计(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种土壤饱和导水率和导气率原位测量系统，其特征在于所述的供水源(9)为马氏瓶，也可为其他能够提供稳定供水水位的水源。
3.根据权利要求1所述的一种土壤饱和导水率和导气率原位测量系统，其特征在于所述的其所述的供气源(1)为带有压力调节器和储气罐的空气压缩机，也可为其它能够提供稳定供气流量的气源。
4.根据权利要求1所述的一种土壤饱和导水率和导气率原位测量系统，其特征在于其所述的测量圆筒(7)为两端开口，直径为3 30cm，高度为10 40cm的不锈钢圆筒或其它硬质材质的圆筒。
5.根据权利要求1所述的一种土壤饱和导水率和导气率原位测量系统，其特征在于橡皮塞(6)与测量圆筒(7)、供水源与测量圆筒(7)的进水嘴(8)、气体流量计(3)与三通(4)、 气压测量计(5)与三通(4)的连接部位完全密封与外界不发生任何物质交流。
6.根据权利要求1或3所述的一种土壤饱和导水率和导气率原位测量系统，其特征在于所述的供气源(1)与气体流量调节阀(2)及气体流量计(3)之间串联，且气体流量调节阀 (2)位于供气源(1)和气体流量计(3)之间。
全文摘要
本发明公开了一种土壤饱和导水率和导气率原位测量系统，它包括供气源(1)和供水源(9)，其特点是测量圆筒(7)上带有进水嘴(8)，进水嘴(8)通过第一连接软管(10)与供水源(9)密封连接；测量圆筒(7)的顶端密闭连接橡皮塞(6)，橡皮塞(6)上连接三通(4)，三通(4)的一个支管通过第二连接软管(12)与供气源(1)密封连接，供气源(1)与气体流量调节阀(2)及气体流量计(3)之间串联；三通(4)的另一个支管通过第三连接软管(13)与气压测量计(5)连接；该系统可以实现原位对土壤导气率和土壤饱和导水率连续观测，减少了对所测土壤的扰动，使测量结果更准确反应实际状况，并保证土壤导气率和土壤饱和导水率测量土体一致，为建立二者正确的定量关系奠定了基础。
文档编号G01N15/08GK102288528SQ20111022328
公开日2011年12月21日 申请日期2011年8月5日 优先权日2011年8月5日
发明者任尚岗, 张富仓, 张振华, 柴红敏, 牛文全, 郭庆 申请人:张振华
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