一种模拟稻田土壤氮磷固存流失实验方法及环境模拟装置

本发明涉及土壤实验技术，特别是一种模拟稻田土壤氮磷固存流失实验方法及环境模拟装置。

背景技术：

1、土壤作为人类赖以生存和发展的基础，是作物生长发育的载体，了解并合理利用土壤的生产性能，是提高耕地产量的方法之一。土壤养分及其结构组成是在不断变化的，地方气候和土壤特性各有不同，不同的农业活动针对不同的土壤会产生不同的效果，根据土壤特性找到最适合的耕作模式是降本增效的正确方向，合适的耕作模式作用到匹配的土壤上，能合理的调整耕层结构，为作物创造合适的耕层环境，是改善和提高土壤肥力状况的重要措施。

2、磷是植物必需的3种大量营养元素之一,自20世纪60年代以来,越来越得到重视。特别是20世纪80年代以来,磷素被大量施入农田,超出作物生长的需要从而造成土壤磷盈余,而土壤中过剩的磷又通过地表径流、渗漏等多种途径进入水体造成富营养化等环境问题。如果在了解耕地特性之后，结合适合耕地特性的耕作方式，就会大大减少土壤氮磷盈余的问题，对生产成本和自然环境都能起到更好的改善作用。需要总结出准确检测出土壤氮磷固存流失实验方法以解决上述问题。

3、土壤的物质组成密切影响着土壤生态质量和与之接触的环境因子的迁移变化行为。垂直土柱一直是土壤科学、农业和环保等领域常用的模拟实验设施。目前的垂直土柱在室内的模拟实验中，通用考虑的因素有温度、降水模拟和光照度，所以模拟装置需要能制造出这种环境，并且能够对上述因素进行调整，以尽可能实现模拟土地所在环境不同时段、气候下的实时状态。但是现有的固存流失实验多在常温室内环境准备，无法对各种因素进行模拟，需要开发一种能应用于室内的环境模拟装置以解决上述问题。

技术实现思路

1、针对上述缺陷，本发明的目的在于提出的模拟稻田土壤氮磷固存流失实验方法能准确检测出土壤氮磷固存流失的情况。

2、本发明提出的环境模拟装置通过在室内单独设置空间，通过各种功能模块能模拟出不同的温度、湿度和光照度。

3、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

4、一种模拟稻田土壤氮磷固存流失实验方法，包括以下步骤：

5、(1)采集土壤；

6、(2)人工配制淋溶土壤：所用土壤过2mm土壤筛，自然阴干土壤；配制好的标准储备液用移液管或者其他容器量取加入到土壤中，搅拌均匀直至完全混合，在黑暗处自然风干24-36h；

7、(3)制作土柱淋溶模型：

8、首先在淋溶筒的底端铺设至少一层300目的滤网，然后覆盖3cm-5cm厚的酸洗石英砂，之后在石英砂层上面填充深层土60-90cm，每填充5cm厚时

9、，慢慢摇晃并敲打土柱，使土柱均匀密实；接下来开始填充30-60cm的中土层土壤，填充时候同样边填充边摇晃与敲打，以使土柱均匀密实；然后填充0-30cm的表层土土壤，与填充中层土的操作一样；

10、(4)土柱预处理，为达到土壤离子平衡，用含0.01mol/l的cacl2溶液的蒸馏水从土柱顶部缓慢加入，使其从顶部慢慢渗透土柱，直到有水从柱的底部流出为止；且流出速率与流入速率相当即土柱达到饱和；静置两天后，在表层土上方铺混合了氮磷的测试土壤，再盖上滤网；

11、(5)释放淋溶液，直到达到设计淋溶量为止；淋溶量与每天淋溶时间需根据自己的实验来设定，不同的实验有所不同；

12、(6)环境模拟，根据所需要的温度和光照，设置光照组件和温度组件的强弱度和时长；

13、(7)收集并检测渗滤液，模拟和淋溶结束之后，对渗滤液进行收集，检测渗滤液并计算氮磷平衡，得出氮磷固存流失数据。

14、一种模拟稻田土壤氮磷固存流失实验方法的环境模拟装置，包括柜体、淋水装置、土柱放置装置、荧光灯组和空调装置；

15、所述柜体内部设有实验舱，所述实验舱的正面为柜体的柜门，所述淋水装置的喷头安装于所述实验舱的顶部，喷头朝向实验舱底部设置的积水斗；

16、所述空调装置的出风口安装于所述实验舱的侧壁，所述荧光灯组包括多个设置于所述实验舱内壁的荧光灯；所述淋水装置、空调装置和荧光灯组的信号采集端分别与控制器的信号输出端连接，所述控制器安装于所述柜体；

17、所述土柱放置装置包括拉篮和土柱约束架，所述土柱约束架安装于所述拉篮，所述拉篮通过水平滑动导轨安装于所述实验舱。

18、进一步地，所述灯组安装于实验舱的两侧和后方，构成三面包围状；

19、所述柜体正门上方设有下拉卷，所述下拉卷帘下拉后遮挡柜体正门，所述下拉卷帘的卷帘的内面设有反光层。

20、进一步地，所述淋水装置包括水泵和喷头，多个喷头安装于所述实验舱的顶部；

21、所述水泵的进水口连通于外部水源，所述水泵的出水口通过分水管与多个喷头连通。

22、进一步地，所述积水斗呈下凹的漏斗状，所述积水斗为搪瓷材质，所述积水斗的排水管延申至柜体外部。

23、较佳地，所述空调为一体式空调，空调安装于柜体，空调的出风口连通于实验舱内。

24、较佳地，还包括土柱容器，所述土柱容器呈圆筒状，所述土柱容器的底部呈漏斗状；

25、所述土柱容器中间设有土液分隔层，所述土液分隔层包括与土柱容器一体的孔板层和纱布层

26、上述技术方案中的一个技术方案包括以下有益效果：1、本方案对土壤的多种特性进行模拟，尽可能提高了土壤实验的还原度，检测因素较多，相对准确率会跟更贴近真实，此外方案在制作土柱的时候对土壤的结构进行了调整，相对于未进行调整的土壤，能有效地缩短实验的时间。

27、2、方案设置了淋水装置、空调装置、荧光灯组和土柱放置装置，使土柱能在放置好了之后，在一个舱室内进行温度调节、光照模拟和淋雨模拟，这样能减少外部环境对模拟环境的影响，并且柜体把光照、雨水和温度三个要素的模拟集成在一起，方便实验时的调整；例如光照调整就打开荧光灯组，模拟黑暗就关闭荧光灯组，淋水装置的出水量大小可以模拟降水量的大小，空调装置来改善实验舱的温度；土柱放置装置将土柱约束在实验舱中，关上柜门后能减少外部因素对土柱的干扰。

技术特征：

1.一种模拟稻田土壤氮磷固存流失实验方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.一种应用于权利要求1所述实验方法的环境模拟装置，其特征在于，包括柜体、淋水装置、土柱放置装置、荧光灯组和空调装置；

3.根据权利要求1所述的用于土柱淋溶实验的环境模拟装置，其特征在于，所述灯组安装于实验舱的两侧和后方，构成三面包围状；

4.根据权利要求1所述的用于土柱淋溶实验的环境模拟装置，其特征在于，所述淋水装置包括水泵和喷头，多个喷头安装于所述实验舱的顶部；

5.根据权利要求5所述的用于土柱淋溶实验的环境模拟装置，其特征在于，所述积水斗呈下凹的漏斗状，所述积水斗为搪瓷材质，所述积水斗的排水管延申至柜体外部。

6.根据权利要求1所述的用于土柱淋溶实验的环境模拟装置，其特征在于，所述空调为一体式空调，空调安装于柜体，空调的出风口连通于实验舱内。

7.根据权利要求1所述的用于土柱淋溶实验的环境模拟装置，其特征在于，还包括土柱容器，所述土柱容器呈圆筒状，所述土柱容器的底部呈漏斗状；

技术总结一种模拟稻田土壤氮磷固存流失实验方法，包括以下步骤：(1)采集土壤；(2)人工配制淋溶土壤：所用土壤过2mm土壤筛，自然阴干土壤；配制好的标准储备液用移液管或者其他容器量取加入到土壤中，搅拌均匀直至完全混合，在黑暗处自然风干24‑36h；(3)制作土柱淋溶模型：(4)土柱预处理；(5)释放淋溶液；(6)环境模拟；(7)收集并检测渗滤液，模拟和淋溶结束之后，对渗滤液进行收集，检测渗滤液并计算氮磷平衡，得出氮磷固存流失数据。本发明的目的在于提出的模拟稻田土壤氮磷固存流失实验方法能准确检测出土壤氮磷固存流失的情况。技术研发人员：杜明慧,黄德银,韦高玲,余敏男,范世献,陶琳,陈明莲,刘秀英,邹淑君受保护的技术使用者：广东省科学院生态环境与土壤研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/23