[实用新型]农田地下淋溶和地表径流原位监测一体化装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种农田地下淋溶和地表径流原位监测一体化装置，属于环境科学、土壤学和植物营养学研究领域。该装置特别适用于监测氮、磷、农药等土壤溶质的淋溶对地下水的影响，特别是在实现原位监测的条件下，可以同时同地监测土壤淋溶和径流状况，提高了准确度，且采样过程简单快捷。

背景技术

水土流失、面源污染、农林地养分流失、污染物和养分的壤中迁移是目前我国生态、环境、农林业所面临的严峻问题，而径流和淋溶是这些过程的引发者和主要载体。土壤中氮素淋失对地下水的污染不但是重要的农业问题，而且是威胁到人类健康和生存的重要问题。有研究表明，全世界施入土壤中的肥料约有30％～50％经土壤淋失而进入地下水(毕经伟，张佳宝，陈效民，等：“农田土壤中土壤水渗漏与硝态氮淋失的模拟研究”，《灌溉排水学报》，2003，22[6])。一般认为，土壤中的磷淋溶损失量极少，主要流失途径是地表径流和土壤侵蚀。近年来，许多学者报道出农田土壤磷素以淋溶形式损失的量与以地表径流和土壤侵蚀形式损失的量相当或更大(吕家珑，Fortune S，Brookes PC：“土壤磷淋溶状况及其Olsen磷‘突变点’研究”，《农业环境科学学报》，2003，22[2])。根据联合过粮农组织的估计，太湖地区农田磷流失量中，渗漏量占31％。因此，作为富营养化的关键养分因素，磷元素的淋失问题越来越被关注。农药残留问题已成为一个世界性问题。农药不仅残留在表层土壤中，还会淋溶到地下水中。即使非常小的一部分(所施用农药)淋溶脂地下水，都可能对地下水的安全构成威胁(唐浩，李振红：“对地下水域农药转化定量方法的评价”，《世界农药》，2002，24[5])。为了保护水资源和水生生态系统，世界各国都在寻求新的途径和方法，以监测、治理和解决环境问题。

目前对于径流和淋溶的监测大多分别进行的，未能同时对同一地块类型进行同一的全面的监测，一般采用的方法包括：径流，1)流量计法；2)量水堰法；3)全集流法等。淋溶，1)室内土著模拟法；2)渗漏池法；3)田间土柱法；4)陶土吸力杯法等。以上方法只是分别测定地表径流或土壤淋溶，不能形成可靠的对比性和连续性。因此，在目前国内外还没有确立土壤淋溶径流相结合的监测标准方法的情况下，研究一种相对精确、简便、经济的农田地下淋溶和地表径流原位监测一体化装置将在土壤环境研究领域有广阔的发展前景。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种可以同时原位监测田间土壤淋溶和径流的装置，且适于水旱轮作制度地区的监测。

该装置包括：径流池，淋溶盘，出水管，采样瓶，和径流收集管；

径流池包含至少一个竖直的土壤剖面，该土壤剖面上含有水平方向的与淋溶盘外形相适应但深度大于淋溶盘长度的洞穴；

淋溶盘为一不透水容器，上部开口，用于收集淋溶液；淋溶盘下部设有出水口；淋溶盘可以具有规则的几何结构，比如是规则的无顶扁平长方体(无顶盒子)，可将出水口设置于盘底长边的中间位置；出水口通过螺母水嘴与出水管相连；淋溶盘位于上述土壤剖面的洞穴内；

出水管为一不透水的双通导水管，一端连接淋溶盘的出水口，另一端连接采样瓶的进水口，淋溶盘中的淋溶液能自动通过出水管流入采样瓶；出水管上还可以配有夹子，这个夹子能够将出水管夹住，停止淋溶液流向采样瓶，方便取用或更换采样瓶。

采样瓶为一不透水容器，上设进水口，用于收集来自淋溶盘的淋溶液；

径流收集管为一“上”字形四通管，含有一个出水口和三个可以封闭的进水口，所述三个进水口的高度不同；每个径流池与至少一个所述径流收集管的出水口连通。

本实用新型农田地下淋溶和地表径流原位监测一体化装置的淋溶盘部分设计特点是：淋溶盘形状为规则的无顶扁平长方体，由PVC压缩板焊接而成。淋溶盘盘底一长边的中间位置含有一个出水口、一个带有双层防松螺母的PVC螺口水嘴和一个出水管。出水口镶嵌在盘底，并带有内螺纹，用于连接PVC螺口水嘴。出水口以高度安装PVC水嘴后，水嘴的内壁最低点低于盘底平面为宜，以便于淋溶液顺畅流入集液管，不残留存液。PVC螺口水嘴为L形或直形，两端均带有螺口，其中一端与淋溶盘出水口相连，另一端连接带配套的双层防松螺母。淋溶盘通过防松螺母与出水管相连，出水管的外径与防松螺母内径配套，拧紧螺母后可确保出水管与淋溶盘连接紧密。淋溶盘通过出水管穿过径流池墙体同采样瓶相连，在不用时出水管用夹子夹住。淋溶盘还含有滤布和砂滤层，第一层滤布设在出水口处，第二层滤布设在盘口，两层滤布之间设置石英砂，石英砂的厚度为距淋溶盘盘口3mm左右为宜。