一种检测耕层土壤营养元素流失状况的淋溶用试验装置

摘要

本实用新型涉及一种检测耕层土壤营养元素流失状况的淋溶用试验装置；包括用于模拟淋雨状态的淋雨器本体，淋雨器本体的下部设有用于盛装耕层土壤的淋溶柱，淋溶柱的底部通过淋溶液收集单元与过滤液收集单元相连；所述的淋雨器本体为顶部开口的筒体结构，该筒体结构的筒底壁上均布有若干个降雨孔，降雨孔的直径为0.5mm，淋雨器本体内部设有可移动活塞，可移动活塞的顶部设有配重块；本实用新型针对现有的淋溶装置进行简化，从而实现了快速淋溶，快速得出耕层土壤营养元素流失状况的统计，具有结构简单、方便携带、降低劳动强度、降低购置成本以及能够有效模拟自然降雨的优点。

说明书

技术领域

本实用新型涉及淋溶试验技术领域，具体为一种检测耕层土壤营养元素流失状况的淋溶用试验装置。

背景技术

土壤淋溶试验能够很好的了解农田土壤在灌溉及降雨渗入下有机物以及污染物元素等在垂向上的迁移规律，因此能够更好的了解土壤状况，从而可针对性地对农田灌溉排水、污染控制或土地状况改良提供专业指导，促进农作物的更好地生长；目前淋溶试验主要采用的方式是野外大田试验和实验室内的土壤淋溶装置，以野外大田试验为例，如：申请号为200810102675.1，申请日为2008年3月25日，专利名称为：土壤淋溶原为检测方法；该专利中采用原位开槽的形式，通过相应的淋溶试验，以达到准确性、可视性和便捷性的特点；而实验室内的土壤淋溶装置：如：申请号：202110874848.7，申请日：2021年07月30日，专利名称为：一种可分层取样的土壤淋溶原位检测试验装置；该专利同样是通过在土壤层中挖坑槽，并对土壤进行分层放入采样装置中，然后进行淋溶试验；上述过程能够很好的研究土壤原位淋溶过程中土壤层的垂向上的组分迁移规律。

上述两项专利均能够对土壤层的垂向上的组分迁移规律进行模拟以及验证，但是存在着如下缺陷：1、土壤淋溶原为检测方法中的降雨是通过自然降雨实现的，具有可控性差的特点；而一种可分层取样的土壤淋溶原位检测试验装置中的降雨是通过外集水筒及内集水筒来实现的，其无法模拟真实的降雨过程；2、当需要对耕层土壤进行检测，通过确定耕层土壤氮磷钾等营养元素流失情况来改进肥料时，通过上述装置检测不仅结构复杂、购置成本高，耗时长且劳动强度大；3、上述野外大田试验中的检测无法移动，而实验室内的土壤淋溶装置存在着移动不方便的问题；不能够满足对耕层土壤中营养成分流失情况进行试验的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种检测耕层土壤营养元素流失状况的淋溶用试验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种检测耕层土壤营养元素流失状况的淋溶用试验装置，该试验装置包括用于模拟淋雨状态的淋雨器本体，淋雨器本体的下部设有用于盛装耕层土壤的淋溶柱，淋溶柱的底部通过淋溶液收集单元与过滤液收集单元相连；所述的淋雨器本体为顶部开口的筒体结构，该筒体结构的筒底壁上均布有若干个降雨孔，降雨孔的直径为0.5mm，淋雨器本体内部设有可移动活塞，可移动活塞的顶部设有配重块。

作为本技术方案的进一步优选的，所述淋溶柱为顶部开口的筒体结构，该筒体结构的筒底壁上均布有若干个滤液孔，筒体结构上部的内侧壁上设有第一环状凸起，第一环状凸起的下部设有筒体结构内侧壁上开设有第一气压平衡孔；筒体结构的内底部设有纱布层和石英砂层，石英砂层的顶部设有耕层土壤层，所述耕层土壤层相对应的筒体结构侧壁上设有第一刻度。

作为本技术方案的进一步优选的，所述耕层土壤层的厚度为15～30cm。

作为本技术方案的进一步优选的，所述淋溶液收集单元为上下开口的筒体结构，该筒体结构上部的内侧壁上设有第二环状凸起，第二环状凸起的下部设有筒体结构内侧壁上开设有第二气压平衡孔；筒体结构的内下部设有用于收集淋溶液的收集漏斗，收集漏斗底部的出口管道上设有阀门；所述阀门对应的筒体结构内壁上设有阀门开口。

作为本技术方案的进一步优选的，所述过滤液收集单元为顶部开口的筒体结构，该筒体结构的底部设有带有出液阀门的出液管道，筒体结构的侧壁上设有第二刻度，筒体结构的上部设有用于收集淋溶液滤液的滤液漏斗，滤液漏斗的顶部设有滤网层，滤液漏斗下部一侧对应的筒体结构侧壁上设有第三气压平衡孔。

作为本技术方案的进一步优选的，所述淋雨器本体的直径为8cm，淋溶柱的直径为8.4cm，淋雨器本体的底部设在淋溶柱内上部的第一环状凸起的顶部；

淋溶液收集单元的直径为8.6cm，淋溶柱的底部设置在淋溶液收集单元内上部的第二环状凸起的顶部；

过滤液收集单元的直径为9cm，淋溶液收集单元的底部设在滤液漏斗边缘处上部的滤网层顶部。

作为本技术方案的进一步优选的，所述淋雨器本体的高度为10cm，淋溶柱的高度为40cm，淋溶液收集单元的高度为10cm，过滤液收集单元的高度为20cm。

按照上述技术方案制成的一种检测耕层土壤营养元素流失状况的淋溶用试验装置，本实用新型的目的在于对土壤中上层的耕层土壤中营养元素(如氮磷钾等营养元素)的流失情况进行研究分析，并通过对上述营养元素流失情况的分析以确定当地肥料中给营养元素的配比，从而满足作物生长的需求；而使用现有的淋溶设备虽然能够精确的检测当地土壤层的垂向上的组分迁移规律，但对于本实用新型的发明目的没有必要，且劳动强度大、购置成本高、以及不方便移动和无法模拟自然降雨的特点；本实用新型通过设置淋雨器本体，使降雨孔的直径为0.5mm，从而避免了水通过降雨孔后直接坠落，而是在降雨孔的下表面形成水膜，并通过配重块使可移动活塞均匀下落，从而实现模拟自然界均匀降雨的特点；同时本实用新型针对现有的淋溶装置进行简化，从而实现了快速淋溶，快速得出耕层土壤营养元素流失状况的统计，具有结构简单、方便携带、降低劳动强度、降低购置成本以及能够有效模拟自然降雨的优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型淋雨器本体的仰视结构示意图。

图3为本实用新型淋溶柱的内部结构示意图。

图4为本实用新型淋溶柱的筒体结构俯视图。

图5为本实用新型淋溶液收集单元的内部结构示意图。

图6为本实用新型淋溶液收集单元的外部结构示意图。

上图中：

1、淋雨器本体；2、淋溶柱；3、淋溶液收集单元；4、过滤液收集单元；5、降雨孔；6、可移动活塞；7、配重块；8、滤液孔；9、第一环状凸起；10、第一气压平衡孔；11、纱布层；12、石英砂层；13、耕层土壤层；14、第一刻度；15、第二环状凸起；16、第二气压平衡孔；17、收集漏斗；18、阀门；19、出液阀门；20、第二刻度；21、滤液漏斗；22、有滤网层；23、第三气压平衡孔；24、阀门开口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-6所示，本实用新型提供技术方案：一种检测耕层土壤营养元素流失状况的淋溶用试验装置，该试验装置包括用于模拟淋雨状态的淋雨器本体1，淋雨器本体1的下部设有用于盛装耕层土壤的淋溶柱2，淋溶柱2的底部通过淋溶液收集单元3与过滤液收集单元4相连；所述的淋雨器本体1为顶部开口的筒体结构，该筒体结构的筒底壁上均布有若干个降雨孔5，降雨孔5的直径为0.5mm，淋雨器本体1内部设有可移动活塞6，可移动活塞6的顶部设有配重块7。本实用新型的目的是为了对耕层土壤营养元素流失状况进行统计，以方便对当地的肥料配比进行调整，实现满足作物生长的需求；基于上述发明目的，本实用新型采用了淋雨器本体1、淋溶柱2、淋溶液收集单元3以及过滤液收集单元4相组合的方式，通过淋雨器本体1来模拟自然降雨过程，通过淋溶柱2盛装耕层土壤，通过淋溶液收集单元3来收集淋溶液，进一步地通过对过滤液收集单元4的设置，能够实现对过滤液进行现场分析测试，以实现检测结果的快速性。具体的说，田地中的耕层土壤层的厚度一般为15cm～30cm，将其放置在淋溶柱2中的厚度与其相同，如果水滴流入速度过快以及力度过大时会对测试结果造成影响(由于试验装置相对较小，水滴速度过快以及力度过大会导致部分区域无水，而有水的区域土壤层厚度变小，导致影响试验结果)，为了克服上述影响，本实用新型将降雨孔5的直径设置为0.5mm，从而避免了水滴的重量过大而直接进入淋溶柱2的问题，由于降雨孔5的直径较小，水滴重量不足以使其下落，在筒底壁下部形成水膜；而设置配重块7能够实现对移动活塞6均匀施压，淋雨器本体1中的水均匀的由降雨孔5进入筒底壁下部形成的水膜中，当水滴重量逐渐变大时形成水滴，从而达到模拟降雨的目的。需要特别说明的是，本实用新型中的配重块7可根据实际情况调整重量，优选的配重块7为重量1kg的砝码。

进一步地，所述淋溶柱2为顶部开口的筒体结构，该筒体结构的筒底壁上均布有若干个滤液孔8，筒体结构上部的内侧壁上设有第一环状凸起9，第一环状凸起9的下部设有筒体结构内侧壁上开设有第一气压平衡孔10；筒体结构的内底部设有纱布层11和石英砂层12，石英砂层12的顶部设有耕层土壤层13，所述耕层土壤层13相对应的筒体结构侧壁上设有第一刻度14。所述耕层土壤层13的厚度为15～30cm。淋溶柱2用于盛装耕层土壤，耕层土壤的厚度为15～30cm(以当地实际的耕层土壤厚度为准)，通过设置第一刻度14能够保证填充耕层土壤层13厚度的准确性，在耕层土壤层13的下部设置石英砂层12和纱布层11以满足淋溶试验的需要；本实用新型中第一环状凸起9的顶部用于放置淋雨器本体1，而通过设置第一气压平衡孔10能够平衡淋溶柱2内部的气压；本实用新型通过纱布层11和石英砂层12对淋溶液进行初滤，初滤后通过滤液孔8进入其下部的淋溶液收集单元3内。

进一步地，所述淋溶液收集单元3为上下开口的筒体结构，该筒体结构上部的内侧壁上设有第二环状凸起15，第二环状凸起15的下部设有筒体结构内侧壁上开设有第二气压平衡孔16；筒体结构的内下部设有用于收集淋溶液的收集漏斗17，收集漏斗17底部的出口管道上设有阀门18；所述阀门18对应的筒体结构内壁上设有阀门开口24。淋溶液收集单元3内的第二环状凸起15用于放置淋溶柱2，第二气压平衡孔16用于对淋溶液收集单元3内气压的平衡，收集漏斗17用于集中收集初滤后的淋溶液，当收集至一定量时通过阀门18实现外排。

进一步地，所述过滤液收集单元4为顶部开口的筒体结构，该筒体结构的底部设有带有出液阀门19的出液管道，筒体结构的侧壁上设有第二刻度20，筒体结构的上部设有用于收集淋溶液滤液的滤液漏斗21，滤液漏斗21的顶部设有滤网层22，滤液漏斗21下部一侧对应的筒体结构侧壁上设有第三气压平衡孔23。本实用新型中所述的滤液漏斗21的边缘处为水平设置且与该筒体结构的内壁固定相连，其上述通过滤网层22对初滤淋溶液进行再过滤，以达到去除杂质，便于后期直接检测的特点；本实用新型通过滤液漏斗21对再过滤淋溶液进行收集，收集后通过滤液漏斗21底部的管道进入滤液收集单元4的下部，以便于观察收集的再过滤淋溶液的量，最后通过带有出液阀门19的出液管道外排进行检测。

进一步地，所述淋雨器本体1的直径为8cm，淋溶柱2的直径为8.4cm，淋雨器本体1的底部设在淋溶柱2内上部的第一环状凸起9的顶部；淋溶液收集单元3的直径为8.6cm，淋溶柱2的底部设置在淋溶液收集单元3内上部的第二环状凸起15的顶部；过滤液收集单元4的直径为9cm，淋溶液收集单元3的底部设在滤液漏斗21边缘处上部的滤网层22顶部。本实用新型主要用于检测耕层土壤营养元素流失状况，体积小巧，方便携带；其中，淋雨器本体1、淋溶柱2以及淋溶液收集单元3和过滤液收集单元4之间均为卡转连接，具有方便组装的特点；尤其是滤网层22活动设置在滤液漏斗21的顶部，通过淋溶液收集单元3和过滤液收集单元4之间的配合能够实现对滤网层22的固定。

进一步地，所述淋雨器本体1的高度为10cm，淋溶柱2的高度为40cm，淋溶液收集单元3的高度为10cm，过滤液收集单元4的高度为20cm。通过上述设置可知，本实用新型的整体高度在1米以内，具有方便携带的特点；在实际使用过程中，可以在车辆中同时放置多个本实用新型。

本实用新型的工作原理为：在车辆中可同时放置若干个本实用新型并行驶至合适的位置，将淋溶液收集单元3放置在过滤液收集单元4中的滤液漏斗21边缘处上部的滤网层22顶部，将淋溶柱2放置在淋溶液收集单元3中第二环状凸起15的顶部；在淋溶柱2的顶部铺设纱布层11，在纱布层11的顶部铺设石英砂层12，并将石英砂层12铺设至第一刻度14相对应的位置上；然后将大田中的耕层土壤放置在石英砂层12的顶部，铺设耕层土壤层13的厚度与当地耕层土壤层厚度一致，最后将淋雨器本体1放置在淋溶柱2的第一环状凸起9顶部，完成组装；本实用新型为简易的检测耕层土壤营养元素流失状况的试验装置，为了保证检测的准确度；可在同一片土地上随机选取几个地方作为实验点，并通过上述方式同时对上述试验点的耕层土壤进行同时检测，检测后选取中间值以保证实验数据的准确性；实验过程中，根据当地的降水情况，将相应的水注入淋雨器本体1中，将可移动活塞6放置在水面上，配重块7放置在可移动活塞6的顶部，通过配重块7对可移动活塞6施加压力，实现可移动活塞6向下产生位移，以达到模拟降雨的目的；具有结构简单、方便携带、降低劳动强度、降低购置成本以及能够有效模拟自然降雨的优点；通过检测能够了解耕层土壤营养元素流失状况，从而根据上述营养元素流失状况对肥料的配方进行有针对性的调整，以达到满足作物生长的需求。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。