一種植物莖稈流模擬實驗裝置的制作方法

本實用新型屬于莖桿流測量技術領域，具體涉及一種植物莖稈流模擬實驗裝置。

背景技術：

在自然界中，當降雨到達植物冠層后，一部分降水被植物冠層截留，并隨莖稈流入地表形成莖稈流。莖稈流對地表土壤具有沖刷作用，造成植物周圍一定范圍內土壤侵蝕。因此，十分有必要在簡化植物冠層截留條件下，建立一種模擬植物莖稈流的裝置，為研究莖稈流土壤侵蝕作用提供幫助。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是：提供一種植物莖稈流模擬實驗裝置，從而為研究莖稈流土壤侵蝕作用提供幫助。

本實用新型的技術方案是這樣的：

本實用新型基于這樣一種模擬作物莖桿流土壤侵蝕的方法，它采用一種植物莖稈流模擬實驗裝置，該實驗裝置包括供水子系統、水量調節子系統和莖稈流土壤侵蝕模擬子系統；該方法包括如下步驟：

步驟1：將供水子系統中的水通過供水管注入水量調節子系統的連通器中，并且保證水不斷流入連通器中；連通器采用一大一小兩個水桶將水流分為上下兩部分，上部的水通過徑流管流入莖稈流土壤侵蝕模擬子系統的莖干流模擬器中，下部的水經過回流管回到供水子系統循環利用；

步驟2：進入莖干流模擬器中的水流沿其下方的木棍均勻流下，進入土壤坡面下方的集流槽中，待水流穩定后通過徑流管上的流量計讀取流量，并記錄數據；

步驟3：用收集器接收水流流經集流槽后形成的徑流與泥沙，然后拿出收集器并編號；將收集器中的水和泥沙帶回實驗室；

步驟4：在實驗室中，用天平對收集器中的水沙樣品稱重，記為T1，后將水沙樣品置于烘箱連續烘24小時；樣品烘干后，從烘箱取出樣品，放置室內，待其溫度達到室溫后，用天平對樣品稱重，記為T2；

步驟5：計算徑流量和土壤侵蝕量，其中，徑流量＝T1-T2；土壤侵蝕量＝T2-收集器皮重；

步驟6：通過改變徑流量，重復2、3步驟可以模擬不同等級莖稈流下的土壤侵蝕。

本實用新型的采用的一種植物莖稈流模擬實驗裝置是這樣的：該實驗裝置包括供水子系統、水量調節子系統和莖稈流土壤侵蝕模擬子系統；

所述供水子系統設有水泵；

所述水量調節子系統包括連通器，該連通器包括一大一小兩個水桶，小桶置于大桶中，小桶設有一個使水從其中流向大桶中的出水口；

所述莖稈流土壤侵蝕模擬子系統包括莖桿流模擬器，莖桿流模擬器的底部通過釘子連接一根木棍，木棍的底端插入土壤侵蝕槽中，所述土壤侵蝕槽是在模擬的土壤坡面上設置的U型槽，在該U型槽底部設有用于收集水沙樣品的集流槽。

所述水泵通過供水管接入水量調節子系統，供水管的底端位于水量調節子系統的連通器中的小桶上。

連通器中，小桶的上部低于大桶的上部，小桶的桶底懸空在大桶中；連通器通過兩個水龍頭向外輸水，上部水龍頭將小桶固定連接在大桶的一側內壁并連通小桶和徑流管，下部水龍頭位于小桶的桶底下方，連通大桶和回流管。

所述徑流管上設有調節閥和流量計。

所述回流管的末端連接回到供水子系統中。

在所述木棍的頂端，安裝一個徑流控制器，徑流控制器用于將水量調節子系統流出的水引至木棍上以產生莖稈流。

本實用新型的技術方案能夠在實驗室模擬出植物莖桿流的狀態，從而通過實驗方法計算出徑流量和土壤侵蝕量，為研究莖稈流土壤侵蝕作用提供幫助。

附圖說明

圖1為本實用新型的植物莖稈流模擬實驗裝置。

圖2為本實用新型莖稈流土壤侵蝕模擬結果分析：不同莖稈流量條件下地表徑流量比較。

圖3為本實用新型莖稈流土壤侵蝕模擬結果分析：不同莖稈流量條件下土壤侵蝕量比較。

附圖標記說明：1-電源線，2-水泵，3-供水子系統，4-出水口，5-連通器，6-可伸縮支架，7-調節閥，8-流量計，9-莖桿流模擬器，10-釘子，11-徑流控制器，12-U型槽，13-土壤坡面，14-收集槽，15-水量調節子系統，16-莖稈流土壤侵蝕模擬子系統，17-徑流管，18-回流管，19-供水管，20-木棍。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。

實施例1：

本實用新型植物莖稈流土壤侵蝕模擬裝置結構如圖1所示。從圖中可以看出，該裝置主要包括供水子系統3、水量調節子系統15和莖稈流土壤侵蝕模擬子系統16。下面分別論述。

(1)供水子系統3：為裝置運行提供水量，由儲水容器和水2組成，水泵2通過電源線1接通電源。

(2)水量調節子系統15：該系統主要由一個連通器5和其下方的可伸縮支架6構成，利用該系統可以為莖稈流土壤侵蝕模擬子系統16提供不同等級穩定的水流量。其中，連通器15由兩只一大一小的水桶組成，小桶放入大桶中，小桶的上部低于大桶的上部，以便小桶中水滿后能通過出水口4流入大桶中，大桶靠近底部的一側可以安放一個水龍頭，該水龍頭連接回流管18，回流管18回接供水子系統3的儲水容器。小桶緊靠大桶的一側內壁用一個水龍頭固定(注意不能漏水)，小桶上部(高于水龍頭的位置)可以用鐵絲在小桶上鉆口與大桶相連增加小桶的穩定性，固定小桶的水龍頭與徑流管17連接，徑流管17上連接調節閥7和流量計8。

(3)莖稈流土壤侵蝕模擬子系統16：該系統由莖稈流模擬部件和土壤侵蝕槽構成。莖桿流模擬部件包括圓筒結構的莖桿流模擬器9和其下部的莖桿，二者之間通過釘子10連接，其中，莖稈用一根直徑約1-3cm長約1-3m的木棍20(可以根據模擬植物類型選的參數)。在木棍20的頂端，安裝一個徑流控制器11可將水量調節系統流出的水引入莖稈裝置，以產生莖稈流。莖稈流量可以通過流量計8測量。在土壤侵蝕槽底部設計一個U型槽12，U型槽12設置在土壤坡面13上，在土壤侵蝕槽填土之前，將木棍20底端固定在土壤侵蝕槽中。U型槽12下方是集流槽14，用于利用收集器收集水沙樣本。

具體實施方式如下：

(1)將供水子系統3中的水注入連通器5中，并且保證水不斷流入連通其中，連通器5上部的水龍頭中的水經過塑料管流入莖稈流土壤侵蝕模擬子系統15中，下部的水經過塑料管回到供水系統可以循環利用。

(2)將連通器5上部的塑料管放在莖稈流土壤侵蝕模擬子系統15上部，并固定保證水流平順的沿木棍20均勻流下。2-3min后，水流基本穩定時，通過流量計8讀取流量，并記錄數據。

(3)用收集器接水流經過莖稈流土壤侵蝕模擬子系統15中的集流槽14形成的徑流與泥沙，經過6min，拿出收集器并編號，1小時為一組。將收集器中的水和泥沙帶回實驗室，先用天平(精度0.001g)對樣品稱重，記為T1，后將水沙樣品置于烘箱連續烘24小時(烘箱恒溫100℃)。樣品烘干后，從烘箱取出樣品，放置室內，待其溫度達到室溫后，用天平(精度0.001g)對樣品稱重，記為T2。計算徑流量和土壤侵蝕量。其中，徑流量＝T1-T2；土壤侵蝕量＝T2-收集器皮重。

(4)通過改變徑流量，重復2、3步驟可以模擬不同等級莖稈流下的土壤侵蝕。

試驗結果：應用該技術，對玉米莖稈流土壤侵蝕進行了模擬研究，實驗測量數據見圖2和圖3。從圖中可以看出，在不同流量下，產生的徑流侵蝕量和土壤侵蝕量明顯不同，證明用此方法可以用來模擬植物莖稈流土壤侵蝕。

當然，以上只是本實用新型的具體應用范例，本實用新型還有其他的實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本實用新型所要求的保護范圍之內。