用于森林生态系统土壤原位氮矿化速率测定的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种用于森林生态系统土壤原位氮矿化速率测定的装置，包括可自上而下依次对接的上堵盖、主管体和下堵盖，主管体的下端设有可穿过地表的坡口结构，上堵盖和下堵盖内填充有自下而上层叠分布的石英砂层、滤网和离子交换树脂层。上端的离子交换树脂可阻止降水中铵根离子和硝酸根离子，或土壤水流动过程中的矿质氮的输入，避免其他外部矿质氮进入培养的土柱中，下端的离子交换树脂可以吸附培养土柱中淋溶下来的矿质氮；上端的石英砂可阻止培养土柱中的矿质氮扩散至土柱上端的树脂，下端的石英砂可阻止土柱外的矿质氮扩散至土柱下端的树脂中，从而可较为精确的测定和计算培养的土柱中实际的矿质氮量和矿质速率。

Apparatus for in-situ nitrogen mineralization rate measurement in forest ecosystem soils

【技术实现步骤摘要】
用于森林生态系统土壤原位氮矿化速率测定的装置
本技术属于土壤检测领域，尤其涉及一种用于森林生态系统土壤原位氮矿化速率测定的装置。
技术介绍
目前，土壤氮素流失的计算主要依赖于打取特定层次的土壤，利用KCL溶液浸提各层土壤的硝态氮和铵态氮，通过对各层土壤中硝态氮和铵态氮的含量进行比较，对氮素流失情况进行评价。这种方法不仅费时费力，而且如果样品测定不及时，硝态氮和铵态氮会发生相互转化，易产生误差；同时样品难以混匀，取样测定时与田间实际情况有一定偏差。后来研究者通过田旁修渗漏池，渗漏计以及土层中放置托盘和接液瓶，通过抽液管连接地面的采样瓶、接液瓶和真空泵等来获得土壤渗漏液，室内通过装填土柱，应用基础数据构建相应模型，对农田氮素流失进行模拟。这些试验设计存在共性问题是不仅投资较大和试验成本高；而且土柱模拟和修渗漏池对原状土结构有一定破坏，渗漏计扰乱试验田土层，试验过程复杂，渗漏液收集过程中容易会出现导液管堵塞，渗漏液体积难以计算，真空泵的压力不易控制等问题，影响试验进程；以上试验测定均是模拟结果，距离真值还有距离，很大程度上限制了氮素流失研究的深入发展。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种测定结果准确的用于森林生态系统土壤原位氮矿化速率测定的装置，其技术方案如下：用于森林生态系统土壤原位氮矿化速率测定的装置，包括可自上而下依次对接的上堵盖、主管体和下堵盖，主管体的下端设有可穿过地表的坡口结构，上堵盖和下堵盖内填充有自下而上层叠分布的石英砂层、滤网和离子交换树脂层。上端的离子交换树脂可阻止降水中铵根离子和硝酸根离子，或土壤水流动过程中的矿质氮的输入，避免其他外部矿质氮进入培养的土柱中，下端的离子交换树脂可以吸附培养土柱中淋溶下来的矿质氮；上端的石英砂可阻止培养土柱中的矿质氮扩散至土柱上端的树脂，下端的石英砂可阻止土柱外的矿质氮扩散至土柱下端的树脂中，从而可最大限度地使土柱在自然状态下原位培养，可较为精确的测定和计算培养的土柱中实际的矿质氮量和矿质速率。进一步地，上堵盖、主管体和下堵盖均为PVC管，上堵盖的上端口和下堵盖的下端口各自捆扎蒙设有尼龙网或钢丝网材质的封口件。进一步地，主管体的两端分别设置有外螺纹，上堵盖的下端口和下堵盖上端口分别设置有外螺纹，上堵盖和下堵盖各自通过转接套连接主管体，转接套的两端分别设置有内螺纹，所述滤网固设在转接套的中部且隔设在两端内螺纹之间，转接套一端的内螺纹连接在主管体端部的外螺纹上，另一端的内螺纹连接上堵盖或下堵盖。进一步地，滤网为100-150目的钢丝网或尼龙网。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图；图1是实施例1中装置的结构示意图；图2是实施例2中装置的结构示意图。具体实施方式为了使本技术的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本技术的技术方案作出进一步的说明。实施例1，参见图1，示出了本技术中用于森林生态系统土壤原位氮矿化速率测定的装置结构示意图，其主要采用PVC管材加工而成。该装置包括可自上而下依次对接的上堵盖1、主管体2和下堵盖3，主管体2采用直套筒且下端设有可穿过地表的坡口结构，上堵盖1和下堵盖3内填充有自下而上层叠分布的石英砂层4、滤网5和离子交换树脂层6。上堵盖的上端口和下堵盖的下端口各自捆扎蒙设有尼龙网材质的封口件7。该装置包含一个一端经过打磨的PVC管（打磨长度0.5-1cm），即主管体2，以便于将其顺利打入森林土壤不同土层中收集原位土壤（PVC管规格为直径5cm左右，壁厚0.5cm左右，长度约10cm，可根据原位矿化的土层的需求调整PVC管长度）；两个装有离子交换树脂和石英砂的PVC管（PVC管规格与上述一致，长度约3cm），即上堵盖和下堵盖，该PVC管分为两层，中间用100-150目的滤网5隔开，一端放置一定质量的阴阳离子交换树脂混合物（树脂量可根据原位培养时间调整），剩余空间填满石英砂，两端用上述相同规格的尼龙网或钢丝网封口，以橡皮筋固定尼龙网或者镶嵌的方式固定；主管体2打入相应土层取出后，将上堵盖和下堵盖均以离子交换树脂端向上的方向，用胶带将其与装有土壤的PVC管相连接，再放回原土层进行原位培养，一段时间取出后拆分PVC管，分别提取测定管内土壤和离子交换树脂中的硝态氮和铵态氮（统称矿质氮）含量，定量分析一段时间内土壤的矿化量和矿化速率。装有离子交换树脂和石英砂的PVC管，上堵盖1和下堵盖3，可在野外试验前在室内完成制作，操作简单，对于在森林生态系统等野外试验场所需大量重复的研究中，可节省在野外的操作时间，提高工作效率；以一定孔径的滤网5封口可使得降水和土壤渗漏水等在土柱中自由流动，通气效果好，且滤网5较为坚固在野外不易腐烂损坏等；上端放置离子交换树脂可阻止降水中铵根离子和硝酸根离子，或土壤水流动过程中的矿质氮的输入，避免其他外部矿质氮进入培养的土柱中，下端的离子交换树脂可以吸附培养土柱中淋溶下来的矿质氮；上端的石英砂可阻止培养土柱中的矿质氮扩散至土柱上端的树脂，下端的石英砂可阻止土柱外的矿质氮扩散至土柱下端的树脂中。这种装置最大限度地使土柱在自然状态下原位培养，可较为精确的测定和计算培养的土柱中实际的矿质氮量和矿质速率；PVC管和滤网5可重复使用，减少污染，节能环保。优选地，实施例2，参见图2，主管体2的两端分别设置有外螺纹，上堵盖1和下堵盖3均包括圆筒状的转接套11，转接套11的两端分别设置有内螺纹，所述滤网5固设在转接套的中部且隔设在两端内螺纹之间，转接套一端的内螺纹连接在主管体端部的外螺纹上，另一端的内螺纹连接上堵盖或下堵盖。网状端盖12的端部选用100-150目的钢丝网或尼龙网。滤网5选用100-150目的钢丝网或尼龙网。这样上堵盖1和下堵盖3均可在主管体2上实现可旋转拆卸，在野外实验时操作更为方便，人们可直接在室内将石英砂和树脂放进两端的装置，野外操作只需直接与主管体1做好连接即可；且通过主管体螺纹的连接，可减少滤液在连接口的流失，增强氮矿化速率测定的精确性。其他实施例，上、下堵盖与主管体之间的连接结构也可以采用螺纹连接、卡扣连接、法兰连接等其他可拆卸连接方式，或者采用粘接、铆接、热熔连接等其他一次性连接方式。最后所应说明的是：上述实施例仅用于说明而非限制本技术的技术方案，任何对本技术进行的等同替换及不脱离本技术精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本技术权利要求保护的范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于森林生态系统土壤原位氮矿化速率测定的装置，其特征在于，包括可自上而下依次对接的上堵盖、主管体和下堵盖，主管体的下端设有可穿过地表的坡口结构，上堵盖和下堵盖内填充有自下而上层叠分布的石英砂层、滤网和离子交换树脂层。

【技术特征摘要】
1.用于森林生态系统土壤原位氮矿化速率测定的装置，其特征在于，包括可自上而下依次对接的上堵盖、主管体和下堵盖，主管体的下端设有可穿过地表的坡口结构，上堵盖和下堵盖内填充有自下而上层叠分布的石英砂层、滤网和离子交换树脂层。2.根据权利要求1所述的用于森林生态系统土壤原位氮矿化速率测定的装置，其特征在于，上堵盖、主管体和下堵盖均为PVC管，上堵盖的上端口和下堵盖的下端口各自捆扎蒙设有尼龙网或钢丝网材质的封口件。3.根据权利要求1所述的用于森林生...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛晓敏，胡亚萍，陈水飞，周旭，张文文，王乐，郭伟波，李建南，雍凡，丁晖，
申请(专利权)人：环境保护部南京环境科学研究所，
类型：新型
国别省市：江苏,32