【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种土壤监测试验系统，特别涉及一种土壤淋溶液原位监测系统，属于农田面源污染监测。
技术介绍
1、目前过量施肥和粗放灌溉现象普遍,土壤剖面中氮磷残留问题日益严重,大量残留在土壤深层的硝态氮对地下水的潜在威胁也日益严重。研究表明，华北地区地下土壤水分淋失是农田土壤氮素的主要损失途径，化肥的过量施用已造成该区地下水硝酸盐含量超标。磷素超过饱和吸附点也会随着土壤水分淋失而损失，且过量磷肥投入和不合理灌溉方式，极大的增加了磷素淋失风险。
2、农田氮、磷和农药等是随着水流而迁移流失的，农田水流方向可分为沿地表横向流和向地下纵向流两种情况。在第一次全国污染普查农业源普查中，统一将沿地表横向水流途径而流失的氮、磷和农药量，定义为地表径流流失量，将沿地下纵向水流途径而流失的氮、磷和农药量定义为地下淋溶流失量，所以，氮磷淋溶流失监测就显得尤为重要，监测的结果对于改善土质的研究和提高农田土壤环境质量具备重要意义。
3、对农田土壤氮磷流失进行有效监测，计算出农田土壤水分养分往下土壤深层淋溶通量，即测定农田(如菜地、粮田、园地等)的土壤淋溶液产流情况(即地下淋溶流失量)通常是依靠传统经验，即每次降雨和灌水后2-3天，前去抽取，然而可能部分监测小区不会产生淋溶液，而即使有产生淋溶液的，其中淋溶液的产流体积和ph、ec等指标数据，需要带回到实验室进行化验分析。
4、对于土壤氮磷淋溶流失的监测，不仅可以减少和控制土壤氮磷原始流失的风险，而且还可以减少氮磷流失对周围环境的影响。现有土壤水分淋失监测在线装置只能设置
5、而现有的、传统农田土壤水分淋失监测方法和装置，存在安装费时费力、产流信息获取难、淋失液收集、抽取复杂且耗时长，及地下淋溶产流量测量不准确，地下淋溶产流过程监测不及时，淋溶液的体积测算不准等技术问题，随着仪器设备发展及在线传输技术的更新换代，可以为农田土壤淋溶液监测工作提供更好条件支撑，土壤淋溶液监测在线智能识别装置可以提高农田土壤淋溶液监测精准性和工作效率。
6、目前对农田土壤水分、氮磷淋失的研究众多，例如公开号为cn112414773a的专利技术专利申请“一种田间土壤氮磷淋溶流失监测系统及其工作方法”公开的田间土壤氮磷淋溶流失监测系统，包括镂空管、取样管、抽真空泵、进水管以及出水管；镂空管侧面以及底面镂刻有贯穿的细孔，所述镂空管竖直安装在田间土壤内部；取样管竖直设置在镂空管内部，其下端套装有活塞套；活塞套侧面紧贴镂空管内壁；取样管以及活塞套能够在镂空管内上下移动；取样管上端连接进水管；水管连接抽真空泵；抽真空泵连接出水管。利用该监测系统进行田间土壤氮磷淋溶流失监测。利用该系统进行监测，不仅能保证样品不被污染，而且能够统一地下监测的深度，获得准确的监测结果。又如公开号为cn105974090a的专利技术专利，公开了一种农田面源污染地下淋溶量监测装置及方法，包括：如图1，淋溶桶和第一热熔管；所述淋溶桶内设有液位传感器，用于监测地下淋溶液量；所述第一热熔管一端穿过所述淋溶桶的顶盖，另一端与第一三通阀的第一接口相连；所述第一热熔管的内径大于所述液位传感器的内径。该装置虽然通过设置内径大于液位传感器内径的热熔管，提供了更换所述液位传感器的管道，但是也只能定期对所述液位传感器进行校准或更换，以提高农田面源污染地下淋溶量监测的准确性，不能根据监测装置的实际使用状况，延长更换或校准时间间隔，另外该装置内的液位传感器在集液桶的底部以水平方式进行设置，即液位传感器在集液桶的底部呈平躺式，而集液桶内极易淤积大量淤泥，一旦集液桶出现淤泥，则使得传感器整体埋没在淤泥中，在技术方面会影响传感器的测量精度和使用寿命；传感器平躺式会导致传感器和电缆线连接处长期受力，容易损坏，有影响信号传输的潜在风险，同时降低整个传感器的寿命；而且，该装置的集液桶内未设置反冲洗装置，只能通过增加更换传感器的频率，来保证淋溶液的监测工作运行，因而导致三个不良后果：其一是每次更换传感器，都将破环上层监测土体，从而影响淋溶液监测工作精确性(该工作要求的是监测土体尽量不扰动)；其二是频繁更换传感器导致材料费、人工成本提高；其三是长期不清除集液桶内的淤泥，最终导致集液桶内堆满淤泥，使得该装置不能使用。另外，现有装置没有集液膜，由于监测土体的“盆底效应”和土壤孔隙“四通发达”，导致监测土体内的部分淋溶液流出监测土体，不能全部进入集液桶，甚至收集不到淋溶液，而且还可能导致监测单元土体外的土体中淋溶液会进入到集液桶中，从而会影响监测数据的准确性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有农田的氮磷流失监测过程中存在地下淋溶液产流信息获取不及时，淋溶液收集抽取复杂、耗时长、地下产流量体积测量不准确、淋溶液的化学特性测量不精准等问题，提供一种农田土壤淋溶液监测系统，本专利技术的
2、监测系统为设置在地下的淋溶液新型智能在线监测系统，实时监测并获取地下淋溶液产流信息和淋溶液的理化性能指标，避免淋溶液采集和监测不及时导致的淋溶液养分形态发生转变，影响整个淋溶监测研究工作(即及时采集淋溶液，分析和化验淋溶液的总氮、硝态氮、铵态氮、总磷及bod和cod等，如果不能及时采集和分析，随着时间延长，淋溶液中的养分形态会随着时间和温度等环境因素，发生变化，则不能准确反映出当时淋溶液的养分形态含量)，从而提高农田淋溶监测工作的精准性和工作效率；本专利技术的监测系统能同时测定淋溶液的多个理化特性，减少了传感器更换对监测土体的扰动，对大田或保护地的耕作影响降低至最小。
3、为实现本专利技术的目的，本专利技术一方面提供一种农田土壤淋溶液监测系统，包括淋溶液收集装置、数据采集装置、数据处理装置、反冲洗装置，其中：
4、所述淋溶液收集装置，设置在农田作物主要根系生长土壤层(优选为耕层土壤)之下，用于收集农田淋溶液；
5、所述数据采集装置，设置在淋溶液收集装置的内部，用于采集设置在农田地下的淋溶液收集装置收集的淋溶液的理化特性参数数据；
6、所述数据处理装置，用于将数据采集装置采集的淋溶液的理化特性参数发送给土壤淋溶液监测系统的使用者，进行数据分析；
7、所述反冲洗装置，用于对设置在农田地下的淋溶液收集装置进行定期冲洗或在淋溶液理化特性参数数据异常时，对淋溶液收集装置进行清洗。
8、特别是，所述淋溶液收集装置优选为设置农田耕层土壤以下的土壤中。
9、特别是，所述淋溶液收集装置设置在至少20cm以下，优选为设置在30cm以下。
10、其中，所述淋溶液收集装置包括：集液膜组件、集液桶、支撑组件、淋溶隔板、过滤垫层，其中：集液膜组件设置在待监测农田作物主要根系生长土壤层(优选为耕层土壤)之下的土壤中；且集液膜组件的底部与集液桶的上部固定连接成一体；支撑组件固定安装在集液桶内部的底面上；淋溶隔板安装在支撑组件的顶部；过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种农田土壤淋溶液的监测系统，其特征是，包括淋溶液收集装置、数据采集装置、数据处理装置、反冲洗装置、通气装置，其中：
2.如权利要求1所述的监测系统，其特征是，所述数据处理装置包括：数据发射器、预警器、数据接收终端、电缆线组件，其中：电缆线组件与数据发射器、预警器连接，且与数据采集装置相连接，将数据采集装置监测的淋溶液理化特征数据传输至数据发射器、预警器；数据发射器、预警器将接受的数据信号发送至数据接收终端。
3.如权利要求1所述的监测系统，其特征是，所述淋溶液收集装置包括：集液膜组件、集液桶、支撑组件、淋溶隔板、过滤垫层，其中：集液膜组件设置在待监测农田作物主要根系生长土壤层的土壤中；且集液膜组件的底部与集液桶的上部固定连接成一体；支撑组件固定安装在集液桶内部的底面上；淋溶隔板安装在支撑组件的顶部；过滤垫层铺设在淋溶隔板的上部。
4.如权利要求3所述的监测系统，其特征是，所述集液膜组件包括连接呈一体的收集主体部和收集连接部，其中：集液膜组件的内部中空，使用时，内部填充待监测农田的土体；收集主体部呈圆柱体型、长方体型或正方体型，垂直于监测地
5.如权利要求3所述的监测系统，其特征是，所述支撑组件包括水平放置的水平支架和至少2根竖直放置的竖直支撑杆，竖直支撑杆固定安装在水平支架的下部，与水平支架固定连接呈一体，与水平支架形成的平面相垂直。
6.如权利要求3所述的监测系统，其特征是，所述淋溶隔板的中心位置设置固定孔，与数据采集装置固定连接；在淋溶隔板上、固定孔的外围设置多个淋溶通孔，监测土体的淋溶液经过淋溶通孔汇集于集液桶内。
7.如权利要求1所述的监测系统，其特征是，所述数据采集装置：包括传感器组件、传感器固定组件、传感器更换组件，其中：传感器固定组件设置在淋溶液收集装置的集液桶内；传感器组件可拆卸地设置在传感器固定组件内；传感器更换组件固定安装在淋溶液收集装置的淋溶隔板的上部，在传感器更换过程中利于从集液桶内取出旧的传感器和将新的传感器放入集液桶内。
8.如权利要求1所述的监测系统，其特征是，所述反冲洗装置包括：加压组件、抽水组件、喷水组件，其中：加压组件用于向淋溶液收集装置内泵送清水；喷水组件用于将加压组件泵送的清水喷洒至淋溶液收集装置内，将沉积在淋溶液收集装置内的淤泥冲散并稀释成泥水；抽水组件将淋溶液收集装置内稀释的泥水或收集的淋溶液抽出淋溶液收集装置。
9.如权利要求8所述的监测系统，其特征是，所述加压组件包括增压水泵和加压进水管，其中加压进水管一端与增压水泵连接，另一端延伸至淋溶液收集装置内部的集液桶内，将增压水泵泵送的具有一定压力的清水输送至淋溶液收集装置内部。
10.如权利要求8所述的监测系统，其特征是，所述抽水组件包括抽水泵和抽水管，其中抽水管一端与抽水泵连接，另一端延伸至淋溶液收集装置内部的集液桶内，在抽水泵的作用下，将集液桶内收集的淋溶液或反冲洗过程中稀释的泥水抽出集液桶。
...【技术特征摘要】
1.一种农田土壤淋溶液的监测系统，其特征是，包括淋溶液收集装置、数据采集装置、数据处理装置、反冲洗装置、通气装置，其中：
2.如权利要求1所述的监测系统，其特征是，所述数据处理装置包括：数据发射器、预警器、数据接收终端、电缆线组件，其中：电缆线组件与数据发射器、预警器连接，且与数据采集装置相连接，将数据采集装置监测的淋溶液理化特征数据传输至数据发射器、预警器；数据发射器、预警器将接受的数据信号发送至数据接收终端。
3.如权利要求1所述的监测系统，其特征是，所述淋溶液收集装置包括：集液膜组件、集液桶、支撑组件、淋溶隔板、过滤垫层，其中：集液膜组件设置在待监测农田作物主要根系生长土壤层的土壤中；且集液膜组件的底部与集液桶的上部固定连接成一体；支撑组件固定安装在集液桶内部的底面上；淋溶隔板安装在支撑组件的顶部；过滤垫层铺设在淋溶隔板的上部。
4.如权利要求3所述的监测系统，其特征是，所述集液膜组件包括连接呈一体的收集主体部和收集连接部，其中：集液膜组件的内部中空，使用时，内部填充待监测农田的土体；收集主体部呈圆柱体型、长方体型或正方体型，垂直于监测地的地表面；收集连接部呈圆台型或棱台型，其上端与收集主体部的下底面呈一体连接，下端与集液桶固定连接，连接成一体。
5.如权利要求3所述的监测系统，其特征是，所述支撑组件包括水平放置的水平支架和至少2根竖直放置的竖直支撑杆，竖直支撑杆固定安装在水平支架的下部，与水平支架固定连接呈一体，与水平支架形成的平面相垂直。
【专利技术属性】
技术研发人员：马茂亭，闵欣月，杜连凤，李顺江，康凌云，邹国元，董伟，
申请(专利权)人：北京市农林科学院，
类型：发明
国别省市：
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