[实用新型]模拟降雨和土壤呼吸气体采集装置

说明书

本实用新型提供一种模拟降雨和土壤呼吸气体采集装置，降雨系统下方设有模型箱，模型箱内装有试验的土体，覆盖层铺设于土体表面；模型箱侧面设有地表水集水孔和多个土壤层间水集水孔；监测系统预先设于各个观察监测点位上；监测系统均与模型箱外部的数据处理单元连接；模型箱顶部设有透明密封盖，透明密封盖设有密封气带，对箱内空间进行密封，并实时观察土体状态；透明密封盖上设有针形抽气阀。本装置模拟降雨系统和土壤呼吸采集系统能够独立‑联合工作，实现从降雨冲刷土体到土壤呼吸气体采集的全过程，还原不同强度降雨事件中土壤的动态变化，为有效分析土体颗粒的释放和运移及土壤呼吸对降雨强度变化的敏感性提供了支撑。

技术领域

本实用新型涉及一种模拟降雨和土壤呼吸气体采集装置，属于土壤生态学领域。

背景技术

资料显示，未来全球降雨格局将会持续变化，同时极端降雨事件的频率和幅度也会不断提高。降雨变化对于土壤侵蚀、颗粒运移乃至土壤碳矿化等过程的影响，是当前土壤生态学研究的热点内容。降雨过程中崩解、机械破碎和径流剪切力会引起土壤团聚结构的碎裂，释放的活性有机质会激发土壤呼吸。降雨强度变化对土壤侵蚀的影响往往比降雨量更大，导致土壤团聚结构碎裂程度和颗粒有机质的释放存在差异。目前对土壤碳矿化的影响程度和影响机制尚不完全清楚。且降雨后会引起土体透气性发生改变，增加土壤呼吸气体排放的不确定性。因此，极有必要对于降水变化下土壤颗粒释放和运移及土壤呼吸作用的差异进行模拟研究。

实用新型内容

针对降雨变化导致的土壤碳排放的不确定性，本实用新型提供一种模拟降雨和土壤呼吸气体采集装置。既可以模拟降雨对土壤团聚结构的破坏，又可以模拟释放的颗粒有机质对土壤呼吸的激发，为有效分析土体细小颗粒的释放和运移及土壤呼吸对降雨强度变化的敏感性提供了可靠的实验数据和设备支撑。

本实用新型的模拟降雨系统和土壤呼吸采集系统能够独立-联合运行，从而能够模拟不同降雨强度下土壤团聚结构破坏现象及其释放的颗粒有机质对土壤呼吸的激发效应。为了实现上述目标，本实用新型采用的技术方案是：提供一种模拟降雨和土壤呼吸气体采集装置。该装置可以用于模拟不同雨强下雨滴击打土颗粒、水流冲刷土体的过程及土壤呼吸气体的采集。模拟降雨装置可以通过起落架与变频增压泵及流量计调节降雨高度和强度，通过喷头平行喷洒实现模型箱体内均匀降雨。

本实用新型具体技术方案是：

模拟降雨和土壤呼吸气体采集装置，包括降雨系统、监测系统，降雨系统下方设有模型箱，模型箱内装有试验的土体，覆盖层铺设于土体表面；

模型箱侧面设有地表水集水孔和多个土壤层间水集水孔，地表水集水孔孔心与土体表面处于同一水平面上，土壤层间水集水孔孔心分别位于土体表面下方不同高度处；

监测系统包括水分监测仪、孔隙水压计、pH检测仪、影像监测系统；

水分监测仪、孔隙水压计、pH检测仪、影像监测系统预先埋设于土体内各个点位上，用于检测模拟降雨前、降雨中、降雨后土体内部不同位置处的水含量及流速、孔隙水压力、pH 值及土体实时状态变化。监测系统均与模型箱外部的数据处理单元连接，实时采集与处理土体内部各个目标参数的变化规律。

地表水集水孔和土壤层间水集水孔处设有颗粒过滤筛网；

模型箱顶部设有透明密封盖，透明密封盖设有密封气带，对箱内空间进行密封，并实时观察土体状态。透明密封盖上设有针形抽气阀；

模型箱底部设有底孔。

降雨系统包括起落架、喷淋装置，喷淋装置安装在起落架上，喷淋装置通过管道依次连接流量计、止水阀、变频增压泵，变频增压泵位于蓄水箱内，供水源对蓄水箱供水。

透明密封盖板可以保证模型箱内空间处于密封状态，且盖板带有针形抽气阀，可在不破坏箱体密闭性的前提下抽取多处土壤呼吸气体。