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基本信息

項目名稱:
土壤剖面水鹽運動模擬裝置
小類:
生命科學
簡介:
本作品針對現有土槽在水分、鹽分測定應用過程中的種種弊端(水分和鹽分不能同時監測,在土槽測試鹽分時容易對土樣擾動、實驗工作量大、出現誤差幾率高等),改進創新。改進后的裝置具有如下優點:1、實現了水鹽測試裝置對土壤任意點水分、鹽分實時測定;2、可以方便地描繪土壤濕潤峰曲線,結合時域反射儀可以同時描繪鹽分變化曲線,利于對水鹽運動機理的描述;3、提高了實驗效率、減少了實驗誤差出現的幾率、節省試驗成本。
詳細介紹:
一. 項目研究背景 我國北方屬于干旱半干旱地區,降雨與蒸發的不均衡導致該地區土地鹽堿化,嚴重影響了農業生產。我國北方地區鹽堿地面積大, 尤其是在新疆土壤的鹽堿化程度比較嚴重。數據顯示,新疆灌區現有鹽堿地面積1919萬畝,占灌溉面積的32%以上。鹽堿化制約農村經濟發展,土壤鹽堿化對農作物最直接的影響是導致產量降低,甚至顆粒無收。因此改良利用鹽堿地是我國農業發展的重要任務之一。在鹽堿地的改良利用過程中離不開對土壤水鹽運移機理的試驗研究,一個使用方便的試驗設備可以提高試驗的工作效率和試驗結果的可靠性。 傳統上研究土壤水鹽運移機理的主要手段是利用土柱或土槽模擬土壤水鹽運移,而試驗中則是取土樣測定土壤水鹽含量,或者在土柱管壁或土槽壁上開孔埋設土壤水分探頭和鹽分探頭,根據各點的探頭數據來表現土壤水分和鹽分運移過程。前者的缺點在于取土工作量大,而且會增加試驗誤差的幾率;后者的缺點在于預埋土壤水分探頭和鹽分探頭限定了觀測點的位置,而且該方法需要較多的探頭,增加了試驗成本。 為此研制一個方便快捷、高效可靠的土壤水鹽運移規律設備具有十分重要的現實意義。 二.項目內容介紹 本實用新型裝置的目的是通過以下技術方案實現的: 土壤剖面水鹽測試土槽為方形,尺寸為50cm×20cm×60cm,四周以角鋼做骨架,左右后下側為有機玻璃透明體,前側采用有機玻璃網格,前側面網狀物內側鋪設擋水塑料薄膜。 左、右、后、下側面選擇無機玻璃透明體,不僅可以透視土壤的水分運動,而且可以根據儀表讀數方便地在透明體上描繪土壤濕潤峰曲線,鹽分分布曲線;前側網格物,具有一定的強度并且絕緣,不僅能支撐土壤的壓力,同時不會對水鹽測試裝置造成磁場干擾和短路;網內側襯設擋水塑料薄膜,可以阻擋水從前側網狀物流出;水鹽測試裝置特征在于可以同時測試土壤的水分和鹽分變化。 作為技術改進方案,上述前側面網狀物內側擋水塑料薄膜也可以為橡膠膜。 三. 項目研究的基本思路 用土槽或土柱來模擬土壤水鹽的運移,可以為我們研究土壤水鹽運移機理創造一個理想、可視化的環境。然而,在實驗運用過程中,傳統土槽的弊端也逐一暴露出來。傳統土槽不僅把研究者束縛于繁重而又重復的取土工作,而且實驗數據的可靠性和精度無法充分的保證,延長了實驗的周期,增大了實驗誤差。我們在分析傳統土槽利弊的基礎上,提出了將土槽一側有機玻璃板替換為有機玻璃網格的思路,結合更為先進的針式時域反射儀,從而實現對土壤任意剖面的水鹽同時監測。 四.項目先進性 本作品是在傳統土槽的基礎上做進一步的改良,與傳統土槽相比,其先進性主要體現在一下幾點: (1)土槽配合針式時域反射儀使用,可直接在一起顯示屏上讀出該點的水分、鹽分值,不需要取土操作。 (2)根據針式時域反射儀探針特征定制的有機玻璃網格,保證了探頭可以插入剖面任意點土壤,避免了對測定點的限制,實現了對土壤剖面的任意點監測。 (3)土槽的寬度為20cm,探針長度為10cm,保證每次測得數據為中間剖面,消除了邊緣誤差,進一步確保了實驗數據的可靠性。 (4)可以在透明有機玻璃板的一側描繪土壤濕潤鋒曲線,在另一側通過水鹽探頭的讀數可以描繪鹽分運動曲線,達到水鹽運動同時描繪的目的。

作品圖片

  • 土壤剖面水鹽運動模擬裝置
  • 土壤剖面水鹽運動模擬裝置
  • 土壤剖面水鹽運動模擬裝置

作品專業信息

設計、發明的目的和基本思路、創新點、技術關鍵和主要技術指標

作品設計及發明目的:本作品針對現有土槽在水分、鹽分測定應用過程中的種種弊端改進創新,為本科的基礎性實驗同時測試水分鹽分運動以及部分土壤水鹽運移機理方面的研究的研究提供更有效和實用的工具。 基本思路:傳統土柱或土槽在模擬土壤水鹽運移實驗中,測定水分鹽分含量的方法有:一、直接取土樣,測定土壤中的水分和鹽分,這種方法的缺點在于取土工作量大,數據不連續,且會對土樣產生擾動;二、在土柱管壁或土槽壁開孔埋設土壤水分探頭和鹽分探頭,缺點是開孔限定了觀測點的位置,實驗數據存在較大誤差;無法水鹽同測,且需要較多的探頭,導致成本加大?,F有的可以實現水鹽同測的儀器僅能測表面土層水鹽情況,無法對土壤的剖面進行有效監測。 作品創新點:1、結構簡單,實現了水鹽測試裝置對土壤任意點水分、鹽分實時測定;2、可以方便地描繪土壤濕潤峰曲線,結合鹽分探頭監測的數據可以同時描繪鹽分變化曲線,利于本科教學實驗的演示和科研試驗中對水鹽運動機理的描述; 作品的主要技術指標:該裝置為方形,尺寸為50cm×20cm×60cm,以角鋼做骨架,側面為有機玻璃透明體,前側采用有機玻璃網格,前側面網狀物內側鋪設擋水塑料薄膜。左、右、后、下側面選擇無機玻璃透明體,不僅可以透視土壤的水分運動,而且可以根據儀表讀數方便地在透明體上描繪土壤濕潤峰曲線,通過鹽分探頭的讀數還可以同時描繪鹽分分布曲線;前側網狀物,具有一定的強度并且絕緣,不僅能支撐土壤的壓力,同時不會對水鹽測試裝置造成磁場干擾和短路;網內側襯塑料薄膜可以阻擋水從前側網狀物流出。

科學性、先進性

本作品是在傳統土槽的基礎上做進一步的改良,與傳統土槽相比,其先進性主要體現在一下幾點: (1)土槽配合針式時域反射儀使用,可直接在一起顯示屏上讀出該點的水分、鹽分值,不需要取土操作。 (2)根據針式時域反射儀探針特征定制的有機玻璃網格,保證了探頭可以插入剖面任意點土壤,避免了對測定點的限制,實現了對土壤剖面的任意點監測。 (3)土槽的寬度為20cm,探針長度為10cm,保證每次測得數據為中間剖面,消除了邊緣誤差,進一步確保了實驗數據的可靠性。 (4)可以在透明有機玻璃板的一側描繪土壤濕潤鋒曲線,在另一側通過水鹽探頭的讀數可以描繪鹽分運動曲線,達到水鹽運動同時描繪的目的。

獲獎情況及鑒定結果

作品所處階段

本作品以研制完畢,正處于實驗室試用階段

技術轉讓方式

作品可展示的形式

照片、模型、實物

使用說明,技術特點和優勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測

(1)土槽配合針式時域反射儀使用,可直接在一起顯示屏上讀出該點的水分、鹽分值,不需要取土操作。 (2)根據針式時域反射儀探針特征定制的有機玻璃網格,保證了探頭可以插入剖面任意點土壤,避免了對測定點的限制,實現了對土壤剖面的任意點監測。 (3)土槽的寬度為20cm,探針長度為10cm,保證每次測得數據為中間剖面,消除了邊緣誤差,進一步確保了實驗數據的可靠性。 (4)可以在透明有機玻璃板的一側描繪土壤濕潤鋒曲線,在另一側通過水鹽探頭的讀數可以描繪鹽分運動曲線,達到水鹽運動同時描繪的目的。 該實驗裝置的開發在于解決傳統實驗裝置在實際實驗過程遇到的問題。與傳統的測試裝置和方法相比該作品不但提高了實驗工作的效率和實驗結果的可靠性而且節省了實驗成本。該設備不僅可以用于科研實驗研究,而且可以用于本科實驗教學。形成產品可銷售至高校、科研所,具有較好的市場前景。該產品的開發應用必將有力的推動我國對改良利用鹽堿地技術的發展,在土壤水鹽運移機理試驗研究領域具有十分重要實用價值。

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