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用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置及其應(yīng)用，其裝置包括模擬器、水浴器和冷卻水冷凝系統(tǒng)，模擬器設(shè)于水浴器內(nèi)，水浴器與冷卻水冷凝系統(tǒng)連接；模擬器包括內(nèi)套和外套，內(nèi)套設(shè)于外套中，內(nèi)套與外套之間設(shè)有隔熱夾層，內(nèi)套中設(shè)有冷卻水滲濾層；模擬器上設(shè)有冷卻水入口和冷卻水出口；應(yīng)用于土層厚度為15～55cm的冷浸田土壤環(huán)境盆栽試驗(yàn)。本用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡單，為模擬冷浸田原位土壤環(huán)境提供了可靠的實(shí)驗(yàn)裝置，便于盆栽試驗(yàn)的開展，有效降低了研究工作的難度，也可得到較精確的研究數(shù)據(jù)，可有效克服大田條件環(huán)境影響因素多、野外條件差的不足，實(shí)現(xiàn)冷浸田的小面積實(shí)驗(yàn)，操作簡單而方便。
【專利說明】用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及潛育型水稻土的土壤環(huán)境模擬【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]冷浸田一般分布在地形地勢低洼的山谷和丘陵谷底的垌邊、坑邊和常年有地下水涌出處，是潛育型水稻土亞類土屬，面積分布較廣。由于長期受冷水浸潰，排水、耕作較困難，土壤常處于還原狀態(tài)，土溫較低，土壤熟化程度低，水稻常年畝產(chǎn)500公斤以下的占總面積的82.3%，屬低產(chǎn)水稻土。多年來，我國在冷浸田治理方面開展了大量的研究工作，形成了 “開溝排水”、“起壟栽培”、“前促后攻施肥法”等多項(xiàng)行之有效的實(shí)用成果。
[0003]然而，由于冷浸田特有的成因條件，在排水基礎(chǔ)上，開展冷浸田的土壤耕層構(gòu)建、養(yǎng)分活化、障礙因子消解、高產(chǎn)栽培等方面的研究只能集中在大田試驗(yàn)原位開展，而無法進(jìn)行小面積實(shí)驗(yàn)(如盆栽試驗(yàn)等)，這就加大了研究工作的難度，也無法得到精確的研究數(shù)據(jù)。另外，由于時(shí)空性限制強(qiáng)，也嚴(yán)重制約了冷浸田相關(guān)試驗(yàn)的開展。因此，為了方便對(duì)冷浸田土壤環(huán)境的進(jìn)一步研究，開發(fā)其小型實(shí)驗(yàn)裝置是必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，可便于盆栽試驗(yàn)的開展。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供上述用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置的應(yīng)用。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括模擬器、水浴器和冷浸水冷凝系統(tǒng)，模擬器設(shè)于水浴器內(nèi)，水浴器與冷浸水冷凝系統(tǒng)連接；模擬器包括內(nèi)套和外套，內(nèi)套設(shè)于外套中，內(nèi)套與外套之間設(shè)有隔熱夾層，內(nèi)套中設(shè)有冷浸水滲濾層；模擬器上設(shè)有冷浸水入口和冷浸水出口。
[0007]所述冷浸水冷凝系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、冷凝器、空氣過濾器、蒸發(fā)器和底座，壓縮機(jī)、冷凝器、空氣過濾器和蒸發(fā)器通過管道依次循環(huán)連接；蒸發(fā)器固定于水浴器中，壓縮機(jī)、冷凝器和空氣過濾器分別固定于底座中。
[0008]所述空氣過濾器與蒸發(fā)器之間的管道為毛細(xì)管；采用毛細(xì)管作為冷浸水冷凝系統(tǒng)中的節(jié)流部件，主要起節(jié)流和降壓作用。
[0009]蒸發(fā)器與壓縮機(jī)連接的管道中，位于水浴器中的管道上設(shè)有溫度傳感器。通過溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測水浴器中冷卻水的溫度，從而調(diào)節(jié)冷浸水冷凝系統(tǒng)，可更好地調(diào)節(jié)冷卻水的溫度，使模擬器中土壤環(huán)境更接近于自然環(huán)境。
[0010]所述蒸發(fā)器有兩個(gè)，兩個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)設(shè)置，一個(gè)設(shè)于模擬器下方與水浴器底面之間的空間內(nèi)，另一個(gè)設(shè)于模擬器外側(cè)壁與水浴器內(nèi)側(cè)壁之間的空間內(nèi)?？墒顾∑鲀?nèi)冷卻水的水溫更均勻。
[0011]所述冷浸水滲濾層包括粗濾層、海綿層、濾紙膜和篩網(wǎng)，粗濾層、海綿層、濾紙膜和篩網(wǎng)由上至下依次設(shè)置。其中，粗濾層起初級(jí)過濾的作用；濾紙膜貼緊于篩網(wǎng)表面，海綿層設(shè)于濾紙膜上，配合起到進(jìn)一步過濾的作用。
[0012]所述粗濾層是主要由蛭石、沙粒和活性炭組成的混合層，粗濾層中蛭石、沙粒和活性炭的質(zhì)量比為2:5:3。
[0013]所述粗濾層的厚度為3?6cm,海綿層的厚度為4?8cm ；
[0014]篩網(wǎng)為不銹鋼鋼絲篩網(wǎng)。
[0015]所述隔熱夾層為石棉、硅藻土、珍珠巖、玻璃纖維、泡沫玻璃混凝土、硅酸鈣、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、氨酯泡沫塑料或軟木中的一種或多種。
[0016]所述模擬器中，內(nèi)套為中空的圓柱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)套直徑為60?120cm，內(nèi)套高度為20 ?60cm ；
[0017]外套為中空的長方體結(jié)構(gòu)，外套底部是邊長為130cm的正方形，外套高度為16?61cm ；
[0018]冷浸水入口和冷浸水出口分別設(shè)于內(nèi)套側(cè)壁上，冷浸水入口位于冷浸水滲濾層上方，冷浸水出口位于冷浸水滲濾層下方；
[0019]水浴器的側(cè)壁上設(shè)有水浴進(jìn)水口和水浴出水口，水浴器內(nèi)設(shè)有混勻器；混勻器由電機(jī)和風(fēng)扇葉相連接組成，其作用主要是對(duì)冷卻水進(jìn)行攪拌，使水浴器內(nèi)各處的冷卻水保持一致的溫度；
[0020]水浴器的側(cè)壁上還設(shè)有減壓閥，減壓閥是一個(gè)局部阻力可以變化的節(jié)流元件，SP通過改變節(jié)流面積，使流速及流體的動(dòng)能改變，造成不同的壓力損失，從而達(dá)到減壓的目的，在水浴器上設(shè)置減壓閥，可保證水浴器及冷浸水冷凝系統(tǒng)的壓力安全。
[0021]本發(fā)明所述用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，應(yīng)用于土層厚度為15?55cm的冷浸田土壤環(huán)境盆栽試驗(yàn)。
[0022]本用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置使用時(shí)，先裝配好模擬實(shí)驗(yàn)裝置并調(diào)試至正常工作狀態(tài)，然后根據(jù)試驗(yàn)需求，裝入厚度為15?55cm的土層，調(diào)整冷浸水水溫和水流量至試驗(yàn)需求，便可開展相關(guān)盆栽試驗(yàn)。其原理是:在模擬器中裝入土壤，通過水浴器中的冷卻水產(chǎn)生冷浸效果，并通過冷浸水冷凝系統(tǒng)對(duì)水浴器中的冷卻水溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而模擬冷浸田的自然土壤環(huán)境；其中，冷浸水冷凝系統(tǒng)中壓縮機(jī)、冷凝器、空氣過濾器和蒸發(fā)器組成循環(huán)回路，壓縮機(jī)的壓縮空氣先送至冷凝器，經(jīng)過冷凝器降溫后，先由過濾器進(jìn)行過濾，再送至蒸發(fā)器與冷卻水進(jìn)行熱交換，從而使冷卻水降溫，經(jīng)過熱交換后的較高溫空氣重新送回壓縮機(jī)循環(huán)利用。
[0023]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果:
[0024]本用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡單，為模擬冷浸田原位土壤環(huán)境提供了可靠的實(shí)驗(yàn)裝置，便于盆栽試驗(yàn)的開展，有效降低了研究工作的難度，也可得到較精確的研究數(shù)據(jù)。
[0025]本用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置可有效克服大田條件環(huán)境影響因素多、野外條件差的不足，實(shí)現(xiàn)冷浸田的小面積實(shí)驗(yàn)，操作簡單而方便。
[0026]本用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置中，通過設(shè)置水浴器及冷浸水冷凝系統(tǒng)，可根據(jù)實(shí)際需求調(diào)節(jié)冷卻水的水量及水溫，操作簡單，且模擬效果逼真，應(yīng)用于冷浸田土壤環(huán)境的研究后，可得到較接近于實(shí)際土壤環(huán)境的研究數(shù)據(jù)?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0027]圖1為本用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0029]實(shí)施例1
[0030]本實(shí)施例一種用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，如圖1所示，包括模擬器1、水浴器2和冷浸水冷凝系統(tǒng)，模擬器設(shè)于水浴器內(nèi)，水浴器與冷浸水冷凝系統(tǒng)連接；模擬器I包括內(nèi)套1-1和外套1-2，內(nèi)套設(shè)于外套中，內(nèi)套與外套之間設(shè)有隔熱夾層，內(nèi)套中設(shè)有冷浸水滲濾層3 ;模擬器上設(shè)有冷浸水入口 4和冷浸水出口 5。
[0031]冷浸水冷凝系統(tǒng)包括壓縮機(jī)6、冷凝器7、空氣過濾器8、蒸發(fā)器9和底座10，壓縮機(jī)、冷凝器、空氣過濾器和蒸發(fā)器通過管道依次循環(huán)連接；蒸發(fā)器固定于水浴器中，壓縮機(jī)、冷凝器和空氣過濾器分別固定于底座中。
[0032]空氣過濾器與蒸發(fā)器之間的管道為毛細(xì)管；采用毛細(xì)管作為冷浸水冷凝系統(tǒng)中的節(jié)流部件，主要起節(jié)流和降壓作用。
[0033]蒸發(fā)器與壓縮機(jī)連接的管道中，位于水浴器中的管道上設(shè)有溫度傳感器11。通過溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測水浴器中冷卻水的溫度，從而調(diào)節(jié)冷浸水冷凝系統(tǒng)，可更好地調(diào)節(jié)冷卻水的溫度，使模擬器中土壤環(huán)境更接近于自然環(huán)境。
[0034]蒸發(fā)器有兩個(gè)，兩個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)設(shè)置，一個(gè)設(shè)于模擬器下方與水浴器底面之間的空間內(nèi)，另一個(gè)設(shè)于模擬器外側(cè)壁與水浴器內(nèi)側(cè)壁之間的空間內(nèi)?？墒顾∑鲀?nèi)冷卻水的水溫更均勻。
[0035]冷浸水滲濾層包括粗濾層、海綿層、濾紙膜和篩網(wǎng)，粗濾層、海綿層、濾紙膜和篩網(wǎng)由上至下依次設(shè)置。其中，粗濾層起初級(jí)過濾的作用；濾紙膜貼緊于篩網(wǎng)表面，海綿層設(shè)于濾紙膜上，配合起到進(jìn)一步過濾的作用。
[0036]粗濾層是主要由蛭石、沙粒和活性炭組成的混合層，粗濾層中蛭石、沙粒和活性炭的質(zhì)量比為2:5:3。
[0037]粗濾層的厚度為6cm，海綿層的厚度為8cm ；
[0038]篩網(wǎng)為不銹鋼鋼絲篩網(wǎng)。
[0039]隔熱夾層為石棉、硅藻土、珍珠巖、玻璃纖維、泡沫玻璃混凝土、硅酸鈣、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、氨酯泡沫塑料或軟木中的一種或多種。
[0040]模擬器中，內(nèi)套為中空的圓柱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)套直徑為120cm，內(nèi)套高度為60cm ；
[0041]外套為中空的長方體結(jié)構(gòu)，外套底部是邊長為130cm的正方形，外套高度為61cm ；
[0042]冷浸水入口和冷浸水出口分別設(shè)于內(nèi)套側(cè)壁上,冷浸水入口位于冷浸水滲濾層上方，冷浸水出口位于冷浸水滲濾層下方；
[0043]水浴器的側(cè)壁上設(shè)有水浴進(jìn)水口 12和水浴出水口 13，水浴器內(nèi)設(shè)有混勻器14 ;混勻器由電機(jī)和風(fēng)扇葉相連接組成，其作用主要是對(duì)冷卻水進(jìn)行攪拌，使水浴器內(nèi)各處的冷卻水保持一致的溫度；[0044]水浴器的側(cè)壁上還設(shè)有減壓閥15，減壓閥是一個(gè)局部阻力可以變化的節(jié)流元件，即通過改變節(jié)流面積，使流速及流體的動(dòng)能改變，造成不同的壓力損失，從而達(dá)到減壓的目的，在水浴器上設(shè)置減壓閥，可保證水浴器及冷浸水冷凝系統(tǒng)的壓力安全。
[0045]本用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，應(yīng)用于土層厚度為15?55cm的冷浸田土壤環(huán)境盆栽試驗(yàn)。
[0046]本用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置使用時(shí)，先裝配好模擬實(shí)驗(yàn)裝置并調(diào)試至正常工作狀態(tài)，然后根據(jù)試驗(yàn)需求，裝入厚度為55cm的土層，調(diào)整冷浸水水溫和水流量至試驗(yàn)需求，便可開展相關(guān)盆栽試驗(yàn)。其原理是:在模擬器中裝入土壤，通過水浴器中的冷卻水產(chǎn)生冷浸效果，并通過冷浸水冷凝系統(tǒng)對(duì)水浴器中的冷卻水溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而模擬冷浸田的自然土壤環(huán)境；其中，冷浸水冷凝系統(tǒng)中壓縮機(jī)、冷凝器、空氣過濾器和蒸發(fā)器組成循環(huán)回路，壓縮機(jī)的壓縮空氣先送至冷凝器，經(jīng)過冷凝器降溫后，先由過濾器進(jìn)行過濾，再送至蒸發(fā)器與冷卻水進(jìn)行熱交換，從而使冷卻水降溫，經(jīng)過熱交換后的較高溫空氣重新送回壓縮機(jī)循環(huán)利用。
[0047]實(shí)施例2
[0048]本實(shí)施例一種用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，與實(shí)施例1相比較，其不同之處在于，冷浸水滲濾層中，粗濾層的厚度為5cm，海綿層的厚度為6cm ;模擬器中，內(nèi)套為中空的圓柱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)套直徑為90cm，內(nèi)套高度為45cm ;外套為中空的長方體結(jié)構(gòu)，外套底部是邊長為130cm的正方形，外套高度為46cm。
[0049]本用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置使用時(shí)，先裝配好模擬實(shí)驗(yàn)裝置并調(diào)試至正常工作狀態(tài)，然后根據(jù)試驗(yàn)需求，裝入厚度為40cm的土層，調(diào)整冷浸水水溫和水流量至試驗(yàn)需求，便可開展相關(guān)盆栽試驗(yàn)。
[0050]實(shí)施例3
[0051]本實(shí)施例一種用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，與實(shí)施例1相比較，其不同之處在于，冷浸水滲濾層中，粗濾層的厚度為3cm，海綿層的厚度為4cm ;模擬器中，內(nèi)套為中空的圓柱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)套直徑為60cm，內(nèi)套高度為15cm ;外套為中空的長方體結(jié)構(gòu)，外套底部是邊長為130cm的正方形，外套高度為16cm。
[0052]本用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置使用時(shí)，先裝配好模擬實(shí)驗(yàn)裝置并調(diào)試至正常工作狀態(tài)，然后根據(jù)試驗(yàn)需求，裝入厚度為15cm的土層，調(diào)整冷浸水水溫和水流量至試驗(yàn)需求，便可開展相關(guān)盆栽試驗(yàn)。
[0053]如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；即凡依本
【發(fā)明內(nèi)容】
所作的均等變化與修飾，都為本發(fā)明權(quán)利要求所要求保護(hù)的范圍所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括模擬器、水浴器和冷卻水冷凝系統(tǒng)，模擬器設(shè)于水浴器內(nèi)，水浴器與冷卻水冷凝系統(tǒng)連接；模擬器包括內(nèi)套和外套，內(nèi)套設(shè)于外套中，內(nèi)套與外套之間設(shè)有隔熱夾層，內(nèi)套中設(shè)有冷卻水滲濾層；模擬器上設(shè)有冷卻水入口和冷卻水出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述冷卻水冷凝系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、冷凝器、空氣過濾器、蒸發(fā)器和底座，壓縮機(jī)、冷凝器、空氣過濾器和蒸發(fā)器通過管道依次循環(huán)連接；蒸發(fā)器固定于水浴器中，壓縮機(jī)、冷凝器和空氣過濾器分別固定于底座中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述空氣過濾器與蒸發(fā)器之間的管道為毛細(xì)管； 蒸發(fā)器與壓縮機(jī)連接的管道中，位于水浴器中的管道上設(shè)有溫度傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述蒸發(fā)器有兩個(gè)，兩個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)設(shè)置，一個(gè)設(shè)于模擬器下方與水浴器底面之間的空間內(nèi)，另一個(gè)設(shè)于模擬器外側(cè)壁與水浴器內(nèi)側(cè)壁之間的空間內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述冷卻水滲濾層包括粗濾層、海綿層、濾紙膜和篩網(wǎng)，粗濾層、海綿層、濾紙膜和篩網(wǎng)由上至下依次設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述粗濾層是主要由蛭石、沙粒和活性炭組成的混合層，粗濾層中蛭石、沙粒和活性炭的質(zhì)量比為2:5:3。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述粗濾層的厚度為3?6cm,海綿層的厚度為4?8cm ； 篩網(wǎng)為不銹鋼鋼絲篩網(wǎng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述隔熱夾層為石棉、硅藻土、珍珠巖、玻璃纖維、泡沫玻璃混凝土、硅酸鈣、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、氨酯泡沫塑料或軟木中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述模擬器中，內(nèi)套為中空的圓柱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)套直徑為60?120cm，內(nèi)套高度為20?60cm ； 外套為中空的長方體結(jié)構(gòu)，外套底部是邊長為130cm的正方形，外套高度為16?61cm ； 冷卻水入口和冷卻水出口分別設(shè)于內(nèi)套側(cè)壁上，冷卻水入口位于冷卻水滲濾層上方，冷卻水出口位于冷卻水滲濾層下方； 水浴器的側(cè)壁上設(shè)有水浴進(jìn)水口和水浴出水口，水浴器內(nèi)設(shè)有混勻器； 水浴器的側(cè)壁上還設(shè)有減壓閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求1?9任一項(xiàng)所述用于冷浸田土壤環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述模擬實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)用于土層厚度為15?55cm的冷浸田土壤環(huán)境盆栽試驗(yàn)。
【文檔編號(hào)】G01N33/24GK103869051SQ201410065387
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】楊少海, 解開治, 徐培智, 盧鈺升, 顧文杰, 李文英, 蔣瑞萍, 孫麗麗 申請(qǐng)人:廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所