用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置及其應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置及其應用，其裝置包括模擬器、水浴器和冷卻水冷凝系統，模擬器設于水浴器內，水浴器與冷卻水冷凝系統連接；模擬器包括內套和外套，內套設于外套中，內套與外套之間設有隔熱夾層，內套中設有冷卻水滲濾層；模擬器上設有冷卻水入口和冷卻水出口；應用于土層厚度為15～55cm的冷浸田土壤環境盆栽試驗。本用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置結構簡單，為模擬冷浸田原位土壤環境提供了可靠的實驗裝置，便于盆栽試驗的開展，有效降低了研究工作的難度，也可得到較精確的研究數據，可有效克服大田條件環境影響因素多、野外條件差的不足，實現冷浸田的小面積實驗，操作簡單而方便。
【專利說明】用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置及其應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及潛育型水稻土的土壤環境模擬【技術領域】，特別涉及一種用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置及其應用。
【背景技術】
[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，土溫較低，土壤熟化程度低，水稻常年畝產500公斤以下的占總面積的82.3%，屬低產水稻土。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”等多項行之有效的實用成果。
[0003]然而，由于冷浸田特有的成因條件，在排水基礎上，開展冷浸田的土壤耕層構建、養分活化、障礙因子消解、高產栽培等方面的研究只能集中在大田試驗原位開展，而無法進行小面積實驗(如盆栽試驗等)，這就加大了研究工作的難度，也無法得到精確的研究數據。另外，由于時空性限制強，也嚴重制約了冷浸田相關試驗的開展。因此，為了方便對冷浸田土壤環境的進一步研究，開發其小型實驗裝置是必要的。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置，該裝置結構簡單，可便于盆栽試驗的開展。
[0005]本發明的另一目的在于提供上述用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置的應用。
[0006]本發明的技術方案為:一種用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置，包括模擬器、水浴器和冷浸水冷凝系統，模擬器設于水浴器內，水浴器與冷浸水冷凝系統連接；模擬器包括內套和外套，內套設于外套中，內套與外套之間設有隔熱夾層，內套中設有冷浸水滲濾層；模擬器上設有冷浸水入口和冷浸水出口。
[0007]所述冷浸水冷凝系統包括壓縮機、冷凝器、空氣過濾器、蒸發器和底座，壓縮機、冷凝器、空氣過濾器和蒸發器通過管道依次循環連接；蒸發器固定于水浴器中，壓縮機、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器之間的管道為毛細管；采用毛細管作為冷浸水冷凝系統中的節流部件，主要起節流和降壓作用。
[0009]蒸發器與壓縮機連接的管道中，位于水浴器中的管道上設有溫度傳感器。通過溫度傳感器實時檢測水浴器中冷卻水的溫度，從而調節冷浸水冷凝系統，可更好地調節冷卻水的溫度，使模擬器中土壤環境更接近于自然環境。
[0010]所述蒸發器有兩個，兩個蒸發器串聯設置，一個設于模擬器下方與水浴器底面之間的空間內，另一個設于模擬器外側壁與水浴器內側壁之間的空間內?？墒顾∑鲀壤鋮s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，粗濾層、海綿層、濾紙膜和篩網由上至下依次設置。其中，粗濾層起初級過濾的作用；濾紙膜貼緊于篩網表面，海綿層設于濾紙膜上，配合起到進一步過濾的作用。
[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]篩網為不銹鋼鋼絲篩網。
[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，內套為中空的圓柱體結構，內套直徑為60?120cm，內套高度為20 ?60cm ；
[0017]外套為中空的長方體結構，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于內套側壁上，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]水浴器的側壁上設有水浴進水口和水浴出水口，水浴器內設有混勻器；混勻器由電機和風扇葉相連接組成，其作用主要是對冷卻水進行攪拌，使水浴器內各處的冷卻水保持一致的溫度；
[0020]水浴器的側壁上還設有減壓閥，減壓閥是一個局部阻力可以變化的節流元件，SP通過改變節流面積，使流速及流體的動能改變，造成不同的壓力損失，從而達到減壓的目的，在水浴器上設置減壓閥，可保證水浴器及冷浸水冷凝系統的壓力安全。
[0021]本發明所述用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置，應用于土層厚度為15?55cm的冷浸田土壤環境盆栽試驗。
[0022]本用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置使用時，先裝配好模擬實驗裝置并調試至正常工作狀態，然后根據試驗需求，裝入厚度為15?55cm的土層，調整冷浸水水溫和水流量至試驗需求，便可開展相關盆栽試驗。其原理是:在模擬器中裝入土壤，通過水浴器中的冷卻水產生冷浸效果，并通過冷浸水冷凝系統對水浴器中的冷卻水溫度進行調節，從而模擬冷浸田的自然土壤環境；其中，冷浸水冷凝系統中壓縮機、冷凝器、空氣過濾器和蒸發器組成循環回路，壓縮機的壓縮空氣先送至冷凝器，經過冷凝器降溫后，先由過濾器進行過濾，再送至蒸發器與冷卻水進行熱交換，從而使冷卻水降溫，經過熱交換后的較高溫空氣重新送回壓縮機循環利用。
[0023]本發明相對于現有技術，具有以下有益效果:
[0024]本用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置結構簡單，為模擬冷浸田原位土壤環境提供了可靠的實驗裝置，便于盆栽試驗的開展，有效降低了研究工作的難度，也可得到較精確的研究數據。
[0025]本用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置可有效克服大田條件環境影響因素多、野外條件差的不足，實現冷浸田的小面積實驗，操作簡單而方便。
[0026]本用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置中，通過設置水浴器及冷浸水冷凝系統，可根據實際需求調節冷卻水的水量及水溫，操作簡單，且模擬效果逼真，應用于冷浸田土壤環境的研究后，可得到較接近于實際土壤環境的研究數據?！緦＠綀D】
【附圖說明】
[0027]圖1為本用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步的詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
[0029]實施例1
[0030]本實施例一種用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置，如圖1所示，包括模擬器1、水浴器2和冷浸水冷凝系統，模擬器設于水浴器內，水浴器與冷浸水冷凝系統連接；模擬器I包括內套1-1和外套1-2，內套設于外套中，內套與外套之間設有隔熱夾層，內套中設有冷浸水滲濾層3 ;模擬器上設有冷浸水入口 4和冷浸水出口 5。
[0031]冷浸水冷凝系統包括壓縮機6、冷凝器7、空氣過濾器8、蒸發器9和底座10，壓縮機、冷凝器、空氣過濾器和蒸發器通過管道依次循環連接；蒸發器固定于水浴器中，壓縮機、冷凝器和空氣過濾器分別固定于底座中。
[0032]空氣過濾器與蒸發器之間的管道為毛細管；采用毛細管作為冷浸水冷凝系統中的節流部件，主要起節流和降壓作用。
[0033]蒸發器與壓縮機連接的管道中，位于水浴器中的管道上設有溫度傳感器11。通過溫度傳感器實時檢測水浴器中冷卻水的溫度，從而調節冷浸水冷凝系統，可更好地調節冷卻水的溫度，使模擬器中土壤環境更接近于自然環境。
[0034]蒸發器有兩個，兩個蒸發器串聯設置，一個設于模擬器下方與水浴器底面之間的空間內，另一個設于模擬器外側壁與水浴器內側壁之間的空間內?？墒顾∑鲀壤鋮s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，粗濾層、海綿層、濾紙膜和篩網由上至下依次設置。其中，粗濾層起初級過濾的作用；濾紙膜貼緊于篩網表面，海綿層設于濾紙膜上，配合起到進一步過濾的作用。
[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]篩網為不銹鋼鋼絲篩網。
[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，內套為中空的圓柱體結構，內套直徑為120cm，內套高度為60cm ；
[0041]外套為中空的長方體結構，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于內套側壁上,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]水浴器的側壁上設有水浴進水口 12和水浴出水口 13，水浴器內設有混勻器14 ;混勻器由電機和風扇葉相連接組成，其作用主要是對冷卻水進行攪拌，使水浴器內各處的冷卻水保持一致的溫度；[0044]水浴器的側壁上還設有減壓閥15，減壓閥是一個局部阻力可以變化的節流元件，即通過改變節流面積，使流速及流體的動能改變，造成不同的壓力損失，從而達到減壓的目的，在水浴器上設置減壓閥，可保證水浴器及冷浸水冷凝系統的壓力安全。
[0045]本用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置，應用于土層厚度為15?55cm的冷浸田土壤環境盆栽試驗。
[0046]本用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置使用時，先裝配好模擬實驗裝置并調試至正常工作狀態，然后根據試驗需求，裝入厚度為55cm的土層，調整冷浸水水溫和水流量至試驗需求，便可開展相關盆栽試驗。其原理是:在模擬器中裝入土壤，通過水浴器中的冷卻水產生冷浸效果，并通過冷浸水冷凝系統對水浴器中的冷卻水溫度進行調節，從而模擬冷浸田的自然土壤環境；其中，冷浸水冷凝系統中壓縮機、冷凝器、空氣過濾器和蒸發器組成循環回路，壓縮機的壓縮空氣先送至冷凝器，經過冷凝器降溫后，先由過濾器進行過濾，再送至蒸發器與冷卻水進行熱交換，從而使冷卻水降溫，經過熱交換后的較高溫空氣重新送回壓縮機循環利用。
[0047]實施例2
[0048]本實施例一種用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置，與實施例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，內套為中空的圓柱體結構，內套直徑為90cm，內套高度為45cm ;外套為中空的長方體結構，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境的模擬實驗裝置使用時，先裝配好模擬實驗裝置并調試至正常工作狀態，然后根據試驗需求，裝入厚度為40cm的土層，調整冷浸水水溫和水流量至試驗需求，便可開展相關盆栽試驗。
[0050]實施例3
[0051]本實施例一種用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置，與實施例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，內套為中空的圓柱體結構，內套直徑為60cm，內套高度為15cm ;外套為中空的長方體結構，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境的模擬實驗裝置使用時，先裝配好模擬實驗裝置并調試至正常工作狀態，然后根據試驗需求，裝入厚度為15cm的土層，調整冷浸水水溫和水流量至試驗需求，便可開展相關盆栽試驗。
[0053]如上所述，便可較好地實現本發明，上述實施例僅為本發明的較佳實施例，并非用來限定本發明的實施范圍；即凡依本
【發明內容】
所作的均等變化與修飾，都為本發明權利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
【權利要求】
1.用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置，其特征在于，包括模擬器、水浴器和冷卻水冷凝系統，模擬器設于水浴器內，水浴器與冷卻水冷凝系統連接；模擬器包括內套和外套，內套設于外套中，內套與外套之間設有隔熱夾層，內套中設有冷卻水滲濾層；模擬器上設有冷卻水入口和冷卻水出口。
2.根據權利要求1所述用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置，其特征在于，所述冷卻水冷凝系統包括壓縮機、冷凝器、空氣過濾器、蒸發器和底座，壓縮機、冷凝器、空氣過濾器和蒸發器通過管道依次循環連接；蒸發器固定于水浴器中，壓縮機、冷凝器和空氣過濾器分別固定于底座中。
3.根據權利要求2所述用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置，其特征在于，所述空氣過濾器與蒸發器之間的管道為毛細管； 蒸發器與壓縮機連接的管道中，位于水浴器中的管道上設有溫度傳感器。
4.根據權利要求2所述用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置，其特征在于，所述蒸發器有兩個，兩個蒸發器串聯設置，一個設于模擬器下方與水浴器底面之間的空間內，另一個設于模擬器外側壁與水浴器內側壁之間的空間內。
5.根據權利要求1所述用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置，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，粗濾層、海綿層、濾紙膜和篩網由上至下依次設置。
6.根據權利要求5所述用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置，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、沙粒和活性炭的質量比為2:5:3。
7.根據權利要求5所述用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置，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 ； 篩網為不銹鋼鋼絲篩網。
8.根據權利要求1所述用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置，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.根據權利要求1所述用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置，其特征在于，所述模擬器中，內套為中空的圓柱體結構，內套直徑為60?120cm，內套高度為20?60cm ； 外套為中空的長方體結構，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于內套側壁上，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； 水浴器的側壁上設有水浴進水口和水浴出水口，水浴器內設有混勻器； 水浴器的側壁上還設有減壓閥。
10.根據權利要求1?9任一項所述用于冷浸田土壤環境的模擬實驗裝置，其特征在于，所述模擬實驗裝置應用于土層厚度為15?55cm的冷浸田土壤環境盆栽試驗。
【文檔編號】G01N33/24GK103869051SQ201410065387
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月25日 優先權日:2014年2月25日
【發明者】楊少海, 解開治, 徐培智, 盧鈺升, 顧文杰, 李文英, 蔣瑞萍, 孫麗麗 申請人:廣東省農業科學院農業資源與環境研究所
專業數控銑床產品供應商
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