[发明专利]一种农田土壤水文循环过程中氮磷等元素迁移的监测系统

说明书

技术领域

本发明属于农业环境技术领域。具体涉及一种氮磷等可溶性元素随农田土壤水分入渗和浅层地下水迁移过程中，其淋溶迁移的监测系统，该系统特别适于降雨或灌溉条件下监测主要发生侧向流动的浅层地下水流过程中氮磷等元素的迁移，同时还能监测土壤水分垂直入渗过程中不同深度农田土壤中氮磷等元素的淋溶。

技术背景

农田土壤水文循环主要包括两部分，首先是降雨后土壤水分的垂直入渗过程，其次是土壤中的水流继续下渗，渗入到浅层地下水中，而浅层地下水流主要发生的侧向流动，并伴随着一定的垂直流动的过程。在这两个水文过程中，农田土壤水流携带了大量的氮磷等元素，随之进行淋溶迁移，造成了地下水环境的严重污染。

目前，对农田土壤中氮磷等元素淋溶迁移的研究一般是修建田间试验小区或模拟土柱法进行，田间试验小区通常是在农田土壤层中设置能收集淋溶迁移物的接收装置。模拟土柱法通常是在填有土壤的柱体中设置能收集淋溶迁移物的接收装置，这些试验装置均存在只对土壤水分的垂直入渗过程中氮磷等元素的淋溶过程进行观测，不能对随浅层地下水流动过程中主要发生的侧向水流中氮磷等元素的迁移过程进行观测，因而，大大降低了试验的准确性。

发明内容

为克服现有只对土壤垂直下渗水中氮磷等元素迁移的监测，而不能同时对主要发生侧向流动的浅层地下水流中氮磷等元素迁移监测的不足，本发明提供一种农田土壤水文循环过程中氮磷等元素迁移的监测系统，该系统不仅可以监测不同土层随土壤水分垂直入渗过程中氮磷等元素的淋溶规律，同时还可以监测随主要发生侧向流动的浅层地下水流动过程中氮磷等元素的迁移规律。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：设置有供水系统、长方体盛土池、水头水位控制系统、土壤溶液收集器、底架和坡度调节器部件，各部件的结构、位置及连接关系如下：

所述的供水系统由供水池，横直水管、喷头、阀门Ⅰ、阀门Ⅱ、竖直水管、支架构成，供水池放置在支架上，供水池的一池壁下部设置有横直水管，横直水管上间隔设置有两个以上的喷头，在距离连接有横直水管的池壁最近的一个喷头与该池壁之间的横直水管上设置有阀门Ⅰ、在位于阀门Ⅰ与该池壁之间的横直水管上设置有竖直水管，竖直水管上设置有阀门Ⅱ，竖直水管的管口正对进水池的池口，喷头位于长方体盛土池的上方；

所述的长方体盛土池的长度方向的侧壁Ⅲ上设置5行取样孔，每一行上间隔设置有8个孔径相等的取样孔，每一行取样孔均与长方体盛土池的底边平行，自上而下排列的每列取样孔呈与长方体盛土池的底边垂直排列，最上一行的取样孔低于装入长方体盛土池内的土壤表面，长方体盛土池顶面为开口；

所述的水头水位控制系统由进水池和出水池构成，进水池和出水池顶面为开口，进水池、出水池分别设置在长方体盛土池宽度方向的侧壁Ⅰ旁、侧壁Ⅱ旁，进水池和长方体盛土池共用侧壁Ⅰ，出水池和长方体盛土池共用侧壁Ⅱ，在侧壁Ⅰ上设置有5行渗水入孔，每一行上设置有三个以上的渗水入孔；在侧壁Ⅱ上设置有5行渗水出孔，每一行上设置有三个以上的渗水出孔；分别在侧壁Ⅰ和侧壁Ⅱ的长方体盛土池侧设置有两层以上的孔径为0.5mm的尼龙网；在进水池的外侧壁中部设置有水头控制孔，在水头控制孔上设置有一块水头控制挡板，水头控制挡板与水头控制孔的孔口边缘的接触处密封连接，水头控制挡板的底边与进水池的底边对齐，水头控制挡板的高F₁小于从水头控制孔顶端至进水池底边的高H₁，即F₁＜H₁，水头控制挡板的宽W₁大于水头控制孔的宽L₁，即W₁＞L₁；在出水池的外侧壁中部设置有水位控制孔，在水位控制孔上设置有一块水位控制挡板，水位控制挡板与水位控制孔的孔口边缘的接触处密封连接，水位控制挡板的底边与出水池的底边对齐，水位控制挡板的高F₂小于从水位控制孔顶端至出水池底边的高H₂，即F₂＜H₂，水位控制挡板的宽W₂大于水位控制孔的宽L₂，即W₂＞L₂；出水池侧壁下部设置有排水管，排水管上设置有阀门Ⅲ；