一种模拟极端降雨气候和刈割对草地生态系统影响的实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种模拟降雨气候和刈割对草地生态系统影响的实验装置，包括降雨台架、刈割装置、极端环境模拟单元和控制单元，极端环境模拟单元包括降雨模拟设备和气温模拟设备，降雨模拟设备设置于降雨台架的上方，气温模拟设备设置于台架的四周；刈割装置可升降设置在降雨台架上；降雨台架的内侧设有温度测试仪，降雨台架的外侧设有土壤湿度探测仪，控制单元包括控制器和信号采集处理系统，信号采集处理系统与温度测试仪、土壤湿度探测仪电性连接，用于采集土壤温度信息和土壤湿度信息。本发明专利技术可模拟出在降雨气候下实验区域草原生态系统所能承受的最大刈割程度，对当地的割草和放牧工作起到有效的参考作用。工作起到有效的参考作用。工作起到有效的参考作用。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟极端降雨气候和刈割对草地生态系统影响的实验装置


[0001]本专利技术涉及环境模拟实验
，尤其涉及一种模拟极端降雨气候和刈割对草地生态系统影响的实验装置。

技术介绍

[0002]刈割为北方最主要的草地利用方式，在气候条件相对较好、植被生产力相对较高的草地系统，适宜频次和强度的刈割能够刺激植物的补偿甚至超补偿生长，从而获得更高的植物生产力。近年国外研究者对刈割时期、刈割频次、刈割间隔等对草地群落组成、生产力和草群质量的影响研究发现，刈割可以明显提高牧草质量，有利于动物利用。然而，刈割的频次和强度过大，会对草地生态系统结构、功能及草地生产力有较大的负面影响。高强度或长时间的刈割可导致土壤水分状况、土壤通透性等物理性状变差，生态系统的水分和能量平衡都会遭到破坏，从长远看，这不仅会降低生态系统的生产力，更重要的是会降低生态系统对于极端气候的抵御能力和草地的荷载能力。
[0003]降雨是一个及其重要的研究对象，是气候、生态等的重要组成部分，由于草原主要分布于干旱、半干旱地区，因严酷的自然条件，草地生产力整体不高。加上长期过度放牧、土地利用方式变化和人类生产活动增加等的影响，草原已经发生了不同程度的退化，导致草地生产力和植被覆盖度降低，以及草原生态功能的下降，适宜程度的降雨有利于草原生态系统的恢复和发展，但极端的降雨气候同样也会加剧草原生态系统的恶化，造成土壤中元素和微量元素的流失，然而自然降雨并不能通过人工控制，所以，模拟降雨一起应运而生，提供稳定、高效的降雨进行科学实验。
[0004]不同地区的草原生态系统抵御极端气候的能力水平各不相同，不同地区草原生态系统能够承受刈割的程度也各不相同，而如何控制刈割程度以适应不同程度的降雨情况才能避免破坏当地草原生态系统成为急需解决的问题，现有技术中，并没有一种能够用来研究实验此问题的装置。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种模拟极端降雨气候和刈割对草地生态系统影响的实验装置，能够对试验区域的草地进行降雨气候模拟，同时能够对试验区域的植被进行模拟刈割，对土壤的水通量进行实时监测记录，根据实验区域土壤水通量在不同刈割程度下所反应出的变化量，模拟出在降雨气候下实验区域草原生态系统所能承受的最大刈割程度。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种模拟降雨气候和刈割对草地生态系统影响的实验装置，包括：降雨台架、刈割装置、极端环境模拟单元和控制单元，所述极端环境模拟单元包括降雨模拟设备和气温模拟设备，所述降雨模拟设备设置于所述降雨台架的上方，所述气温模拟设备设置于所述台架的四周；
[0008]所述刈割装置可升降设置在所述降雨台架上；
[0009]所述降雨台架的内侧设有温度测试仪，所述降雨台架的外侧设有土壤湿度探测仪，土壤湿度探测仪的探测部分设置在所述降雨台架内部的土壤中；
[0010]所述控制单元包括控制器和信号采集处理系统，所述信号采集处理系统与所述温度测试仪、土壤湿度探测仪电性连接，用于采集土壤温度信息和土壤湿度信息。
[0011]与现有技术相比，本专利技术结构设计合理，在任何时间都能够对试验区域的草地进行降雨气候模拟，能够模拟草原生态系统降雨发生时伴随的微气候变化，包括空气温度和土壤湿度，同时能够对试验区域的植被进行模拟刈割，对土壤的水通量进行实时监测记录，根据实验区域土壤水通量在不同刈割程度下所反应出的变化量，模拟出在降雨气候下实验区域草原生态系统所能承受的最大刈割程度，能够对当地的割草和放牧等减少植被的工作起到有效的参考作用，真正对草原生态系统进行科学管理，避免植被遭到破坏性刈割，保证草原生态系。
[0012]进一步的，所述降雨模拟设备包括设置在所述台架顶部的上水箱、上水泵以及多根水管，每根所述水管布设多个降雨喷头，所述水管与所述上水箱相连，所述上水泵与所述上水箱相连，所述上水泵装有变频调速装置，所述上水泵与所述控制器电连接。
[0013]进一步的，所述降雨结构还包括多个压力传感器，所述多个压力传感器一一对应地设置在多根所述水管上。
[0014]进一步的，还包括供水单元，所述供水单元包括储水箱与水泵，所述水泵的进水管与所述储水箱连通，所述水泵的出水管与所述上水箱连通，用于对所述上水箱供水。
[0015]进一步的，所述气温模拟设备包括电热膜与冷却管，所述电热膜布设在所述台架的四周，所述冷却管通过设置在所述台架的四周。
[0016]进一步的，所述上水箱与所述储水箱中均设置流量计。
[0017]进一步的，所述信号采集处理系统包括信号放大器、通讯网络及数据存储单元，所述放大器与所述压力传感器、所述温度测试仪及所述土壤湿度探测仪电性连接，所述信号放大器通所述通讯网络过与所述数据存储单元电性连接，即所述信号放大器将信号放大后通过所述通讯网络传输到所述数据存储单元进行数据存储。
[0018]进一步的，还包括工业相机，所述工业相机可拆卸连接在所述台架上，所述工业相机与所述信号采集处理系统电连接，用于对降雨后的土壤拍照记录。
[0019]进一步的，所述工业相机的拍照间隔时间为10
‑
20s。
[0020]本专利技术采用上述结构的有益效果是，结构设计合理，安全可靠，能够对当地的割草和放牧等减少植被的工作起到有效的参考作用，真正对草原生态系统进行科学管理，使牧民等在放牧割草时能够把握好刈割的程度，提高生态系统的生产力，避免植被遭到破坏性刈割，保证草原生态系统正常的的荷载能力和抵御极端气候的能力。
附图说明
[0021]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0022]图1为本专利技术提供的降雨台架的结构示意图。
[0023]图2为本专利技术提供的工作流程框架图。
[0024]图中：
[0025]1‑
降雨台架；2
‑
刈割装置；3
‑
极端环境模拟单元；4
‑
控制单元；5
‑
土壤湿度探测仪；6
‑
储水箱；7
‑
水泵；21
‑
电动伸缩杆；22
‑
电机；23
‑
切割刀片；31
‑
降雨模拟设备；311
‑
上水箱；312
‑
上水泵；313
‑
降雨喷头；32
‑
气温模拟设备；41
‑
控制器；42
‑
信号采集处理系统；
具体实施方式
[0026]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0027]在本专利技术的描本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟降雨气候和刈割对草地生态系统影响的实验装置，其特征在于，包括：降雨台架、刈割装置、极端环境模拟单元和控制单元，所述极端环境模拟单元包括降雨模拟设备和气温模拟设备，所述降雨模拟设备设置于所述降雨台架的上方，所述气温模拟设备设置于所述台架的四周；所述刈割装置可升降设置在所述降雨台架上；所述降雨台架的内侧设有温度测试仪，所述降雨台架的外侧设有土壤湿度探测仪，土壤湿度探测仪的探测部分设置在所述降雨台架内部的土壤中；所述控制单元包括控制器和信号采集处理系统，所述信号采集处理系统与所述温度测试仪、土壤湿度探测仪电性连接，用于采集土壤温度信息和土壤湿度信息。2.根据权利要求1所述的一种模拟降雨气候和刈割对草地生态系统影响的实验装置，其特征在于，所述降雨模拟设备包括设置在所述台架顶部的上水箱、上水泵以及多根水管，每根所述水管布设多个降雨喷头，所述水管与所述上水箱相连，所述上水泵与所述上水箱相连，所述上水泵装有变频调速装置，所述上水泵与所述控制器电连接。3.根据权利要求1所述的一种模拟降雨气候和刈割对草地生态系统影响的实验装置，其特征在于，所述降雨模拟设备还包括多个压力传感器，所述多个压力传感器一一对应地设置在多根所述水管上。4.根据权利要求1所述的一种模拟降雨气候和刈割对草地生态系统影响的实验装置，其特征在于，还包括供水单元，所述供水单元包括储...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵长亮，董刚，姜世成，曲鲁平，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，
类型：发明
国别省市：