一种土壤物质迁移模拟的土柱淋溶系统技术方案

本发明专利技术属于环境保护技术领域，公开了一种土壤物质迁移模拟的土柱淋溶系统，设置有固定支架，固定支架左侧通过固定角板与水管焊接在一起，水管的下部通过焊接与水桶连接在一起；在水管的中间部位两端通过密封胶圈与主控盒连接；舵机云台通过螺栓固定在水管的顶部，舵机云台通过密封圈固定有滴定管。以本发明专利技术的基本框架为基础，根据研究样地的土壤类型、草本植物/生物结皮类型和分析目的，可据实际情况调整(增加或减少)装置上方的漏斗的大小规格，调整淋溶液的滴定速度，并可推广适用于草本植物/生物结皮类型下土壤物质迁移模拟的分析。

【技术实现步骤摘要】
一种土壤物质迁移模拟的土柱淋溶系统
本专利技术属于环境保护
，尤其涉及一种土壤物质迁移模拟的土柱淋溶系统。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：现有土柱淋溶的淋溶量直接采用年降水量与所需淋溶年份的乘积进行确定。然而，已有研究表明，植被能够减少地面太阳辐射，降低风速，增加相对湿度，植物根系能够固持土壤、改善土壤结构、增加有机质。因而，土壤径流、蒸发和下渗相应发生变化。其他条件相同时，草地植被覆盖度越大，初始和稳定入渗率越高，降水入渗补给系数越大。根据经验公式，累积入渗量与植被覆盖度关系可用y＝aebx描述，即在单位时间内土壤入渗量随植被覆盖度的提高而呈幂函数增大。例如，长沙市区草坪植被土壤前70min平均入渗率为0.64cm/min，累计入渗量为39.20cm3；裸地土壤前70min平均入渗率为0.25cm/min，累计入渗量为15.15cm3生物结皮对土壤入渗、土壤蒸发、地表径流等的影响较为复杂。已有学者认为生物结皮具有降雨拦截作用，降低水分渗透速度和深度，提高土面蒸发例如，陕西省神木县六道沟流域无生物结皮土壤的初始入渗速率、稳定入渗速率和累积入渗量分别是有生物结皮土壤的1.88倍、1.91倍和2.63倍因此，若不考虑草本植被与生物结皮的影响，土柱淋溶结果将会产生较大的误差。现有土柱淋溶的研究里的土柱大多是内径为5-10cm，无法添加草本植物或生物结皮，难以研究草本植物和生物结皮这个变量对土壤物质迁移的影响。综上所述，现有技术存在的问题是：现有土柱淋溶方法大多为单纯的土壤淋溶，即将混合均匀土壤或原状土体装入土柱进行淋溶，同时土柱内径多为5-10cm，无法添加草本植物或生物结皮，因而难以考虑草本植物或生物结皮对土壤物质迁移的影响。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种土壤物质迁移模拟的土柱淋溶系统。本专利技术是这样实现的，一种土壤物质迁移模拟的土柱淋溶系统，该装置设置有固定支架，固定支架左侧通过固定角板与水管焊接在一起，水管的下部通过焊接与水桶连接在一起；在水管的中间部位两端通过密封胶圈与主控盒连接；舵机云台通过螺栓固定在水管的顶部，舵机云台通过密封圈固定有滴定管；固定支架中间部位右侧设置有漏斗，漏斗的下方叠放有土柱；土柱的中间部位由可调支架固定，下部由固定支架夹紧固定；土柱的下方放置有烧杯。进一步，所述漏斗内径为30-100cm。进一步，所述舵机云台与舵机转动连接。进一步，主控盒是由主控板、显示屏和蠕动泵组成。本专利技术的优点及积极效果为：该土壤物质迁移模拟的土柱淋溶系统，装置上部设计不同内径的漏斗(草本植物/生物结皮覆盖区)，漏斗内径范围为30-100cm，可以满足不同草本植物/生物结皮的需求；土柱淋溶装置的云台轨迹控制是通过舵机转动对滴定头运动进行精确控制。为了实现比较精准的运动效果，保证滴定头在整个淋溶过程可以合理的对整个漏斗进行滴定，可以按照预先设好的运动位置、运动速度、运动角度以及最佳的运动路线来运动，使其能够均匀稳定地移动滴定；该土壤物质迁移模拟的土柱淋溶系统的蠕动泵是控制水流速和流量的精准控制部分。利用蠕动泵的开通时间和开通间隔以及一定的数据参数调整，可以得到不同流速的精确控制，实现对人为输入的淋溶时间和水量进行精确控制，误差不超过1％。根据选用的蠕动泵的参数限制，流速范围为0～80ml/min(0～4800ml/h)，使用范围较广。表1蠕动泵的部分参数序号频率(Hz)占空比(％)流速10.280.1ml/s20.2160.2ml/s30.2230.3ml/s40.5310.4ml/s50.5390.5ml/s60.5460.6ml/s71540.7ml/s81610.8ml/s91690.9ml/s101761ml/s11110080ml/min注：频率为两次滴定的时间间隔的倒数；占空比＝蠕动泵的工作时间/两次滴定的时间间隔；以1000ml/h为例，换算单位为1/3ml/s，取频率0.5Hz，占空比26％，即蠕动泵每2s开启一次，开启时间为2*0.26＝0.52s。该土壤物质迁移模拟的土柱淋溶系统以自动控制为理念，引入云台结构实现多方位全方面滴定，手动设置参数即可自动、准确的控制滴定过程，得到理想的实验测量，解决传统土柱淋溶装置过程粗糙、操作困难、实验结论不理想的问题，达到功能自动化、过程准确、测量精准的目标。附图说明图1是本专利技术实施例提供的土壤物质迁移模拟的土柱淋溶系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的土壤物质迁移模拟的土柱淋溶系统的舵机云台滴定运动轨迹图。图中：1、水桶；2、水管；3、主控盒；4、舵机云台；5、滴定管；6、漏斗；7、土柱；8、可调支架；9、烧杯；10、固定支架。图3是本专利技术实施例提供的三维图。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。现有土柱淋溶的研究里的土柱大多是内径为5-10cm，无法添加草本植物或生物结皮，难以研究草本植物或生物结皮这个变量对土壤物质迁移的影响。本专利技术研究样地位于福建省龙岩市长汀县濯田镇刘坑头村黄泥坑稀土矿区(25°31′49″N，116°16′52″E)，由于环境条件恶劣，普通植被难以生长，地表植被主要以草本和生物结皮为主。在黄泥坑稀土矿区选择典型坡地，按顺时针方向，分别在左上角、右上角、右下角、左下角四个方位垂直打入4根PVC管(内径5cm，管长35cm)，取出PVC管，削去底部多余土壤，得到含有原状土壤的土柱。将所有土柱采用细密尼龙布封住上下端口，保证原状土壤不会松动，带回实验室，开展土柱淋溶实验。如图1和图2所示，本专利技术实施例提供的土壤物质迁移模拟的土柱淋溶系统，设置有：固定支架10，固定支架10左侧通过固定角板与水管2焊接在一起，水管2的下部通过焊接与水桶1连接在一起；在水管2的中间部位两端通过密封胶圈与主控盒(主控板+显示屏+蠕动泵)3连接；舵机云台4通过螺栓固定在水管2的顶部，舵机云台4通过密封圈固定有滴定管5；固定支架10中间部位右侧设置有漏斗6，漏斗6的下方叠放有土柱7；土柱7的中间部位由可调支架8固定，下部由固定支架10夹紧固定；土柱7的下方放置有烧杯9。所述漏斗内径为30-100cm。所述舵机云台与舵机转动连接。主控盒是由主控板、显示屏和蠕动泵组成。图3为本专利技术实施例的三维图。本专利技术的工作原理是：实验开始前先将芒萁置于漏斗，漏斗内径为50cm；先加入适量的去离子水使土壤湿润，使其含水率达到田间持水量；加入一定量的去离子水，相当于当地的年降雨量；收集土柱底部流出的全部渗滤液，保存于4℃下待测；最后采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分别测定20次渗滤液中的稀土含量。以上所述仅是对本专利技术的较佳实施例而已，并非对本专利技术作任何形式上的限制，凡是依据本专利技术的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本专利技术技术方案的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土壤物质迁移模拟的土柱淋溶系统，其特征在于，土壤物质迁移模拟的土柱淋溶系统设置有固定支架；固定支架左侧通过固定角板与水管焊接在一起；水管的下部通过焊接与水桶连接在一起；在水管的中间部位两端通过密封胶圈与主控盒连接；舵机云台通过螺栓固定在水管的顶部；舵机云台通过密封圈固定有滴定管；固定支架中间部位右侧设置有漏斗；漏斗的下方叠放有土柱；土柱的中间部位由可调支架固定；下部由固定支架夹紧固定；土柱的下方放置有烧杯。

【技术特征摘要】
1.一种土壤物质迁移模拟的土柱淋溶系统，其特征在于，土壤物质迁移模拟的土柱淋溶系统设置有固定支架；固定支架左侧通过固定角板与水管焊接在一起；水管的下部通过焊接与水桶连接在一起；在水管的中间部位两端通过密封胶圈与主控盒连接；舵机云台通过螺栓固定在水管的顶部；舵机云台通过密封圈固定有滴定管；固定支架中间部...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志强，陈志彪，白丽月，
申请(专利权)人：福建师范大学地理研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35