基本信息
- 项目名称：
- 土壤剖面水盐运动模拟装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品针对现有土槽在水分、盐分测定应用过程中的种种弊端(水分和盐分不能同时监测，在土槽测试盐分时容易对土样扰动、实验工作量大、出现误差几率高等)，改进创新。改进后的装置具有如下优点：1、实现了水盐测试装置对土壤任意点水分、盐分实时测定；2、可以方便地描绘土壤湿润峰曲线，结合时域反射仪可以同时描绘盐分变化曲线，利于对水盐运动机理的描述；3、提高了实验效率、减少了实验误差出现的几率、节省试验成本。
- 详细介绍：
- 一. 项目研究背景 我国北方属于干旱半干旱地区，降雨与蒸发的不均衡导致该地区土地盐碱化，严重影响了农业生产。我国北方地区盐碱地面积大， 尤其是在新疆土壤的盐碱化程度比较严重。数据显示，新疆灌区现有盐碱地面积1919万亩，占灌溉面积的32％以上。盐碱化制约农村经济发展，土壤盐碱化对农作物最直接的影响是导致产量降低，甚至颗粒无收。因此改良利用盐碱地是我国农业发展的重要任务之一。在盐碱地的改良利用过程中离不开对土壤水盐运移机理的试验研究，一个使用方便的试验设备可以提高试验的工作效率和试验结果的可靠性。 传统上研究土壤水盐运移机理的主要手段是利用土柱或土槽模拟土壤水盐运移，而试验中则是取土样测定土壤水盐含量，或者在土柱管壁或土槽壁上开孔埋设土壤水分探头和盐分探头，根据各点的探头数据来表现土壤水分和盐分运移过程。前者的缺点在于取土工作量大，而且会增加试验误差的几率；后者的缺点在于预埋土壤水分探头和盐分探头限定了观测点的位置，而且该方法需要较多的探头，增加了试验成本。 为此研制一个方便快捷、高效可靠的土壤水盐运移规律设备具有十分重要的现实意义。 二．项目内容介绍 本实用新型装置的目的是通过以下技术方案实现的： 土壤剖面水盐测试土槽为方形，尺寸为50cm×20cm×60cm，四周以角钢做骨架，左右后下侧为有机玻璃透明体，前侧采用有机玻璃网格，前侧面网状物内侧铺设挡水塑料薄膜。 左、右、后、下侧面选择无机玻璃透明体，不仅可以透视土壤的水分运动，而且可以根据仪表读数方便地在透明体上描绘土壤湿润峰曲线，盐分分布曲线；前侧网格物，具有一定的强度并且绝缘，不仅能支撑土壤的压力，同时不会对水盐测试装置造成磁场干扰和短路；网内侧衬设挡水塑料薄膜，可以阻挡水从前侧网状物流出；水盐测试装置特征在于可以同时测试土壤的水分和盐分变化。 作为技术改进方案，上述前侧面网状物内侧挡水塑料薄膜也可以为橡胶膜。 三. 项目研究的基本思路 用土槽或土柱来模拟土壤水盐的运移，可以为我们研究土壤水盐运移机理创造一个理想、可视化的环境。然而，在实验运用过程中，传统土槽的弊端也逐一暴露出来。传统土槽不仅把研究者束缚于繁重而又重复的取土工作，而且实验数据的可靠性和精度无法充分的保证，延长了实验的周期，增大了实验误差。我们在分析传统土槽利弊的基础上，提出了将土槽一侧有机玻璃板替换为有机玻璃网格的思路，结合更为先进的针式时域反射仪，从而实现对土壤任意剖面的水盐同时监测。 四.项目先进性 本作品是在传统土槽的基础上做进一步的改良，与传统土槽相比，其先进性主要体现在一下几点： （1）土槽配合针式时域反射仪使用，可直接在一起显示屏上读出该点的水分、盐分值，不需要取土操作。 （2）根据针式时域反射仪探针特征定制的有机玻璃网格，保证了探头可以插入剖面任意点土壤，避免了对测定点的限制，实现了对土壤剖面的任意点监测。 （3）土槽的宽度为20cm，探针长度为10cm，保证每次测得数据为中间剖面，消除了边缘误差，进一步确保了实验数据的可靠性。 （4）可以在透明有机玻璃板的一侧描绘土壤湿润锋曲线，在另一侧通过水盐探头的读数可以描绘盐分运动曲线，达到水盐运动同时描绘的目的。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计及发明目的：本作品针对现有土槽在水分、盐分测定应用过程中的种种弊端改进创新，为本科的基础性实验同时测试水分盐分运动以及部分土壤水盐运移机理方面的研究的研究提供更有效和实用的工具。 基本思路：传统土柱或土槽在模拟土壤水盐运移实验中，测定水分盐分含量的方法有：一、直接取土样，测定土壤中的水分和盐分，这种方法的缺点在于取土工作量大，数据不连续，且会对土样产生扰动；二、在土柱管壁或土槽壁开孔埋设土壤水分探头和盐分探头，缺点是开孔限定了观测点的位置，实验数据存在较大误差；无法水盐同测，且需要较多的探头，导致成本加大。现有的可以实现水盐同测的仪器仅能测表面土层水盐情况，无法对土壤的剖面进行有效监测。 作品创新点：1、结构简单，实现了水盐测试装置对土壤任意点水分、盐分实时测定；2、可以方便地描绘土壤湿润峰曲线，结合盐分探头监测的数据可以同时描绘盐分变化曲线，利于本科教学实验的演示和科研试验中对水盐运动机理的描述； 作品的主要技术指标:该装置为方形，尺寸为50cm×20cm×60cm，以角钢做骨架，侧面为有机玻璃透明体，前侧采用有机玻璃网格，前侧面网状物内侧铺设挡水塑料薄膜。左、右、后、下侧面选择无机玻璃透明体，不仅可以透视土壤的水分运动，而且可以根据仪表读数方便地在透明体上描绘土壤湿润峰曲线，通过盐分探头的读数还可以同时描绘盐分分布曲线；前侧网状物，具有一定的强度并且绝缘，不仅能支撑土壤的压力，同时不会对水盐测试装置造成磁场干扰和短路；网内侧衬塑料薄膜可以阻挡水从前侧网状物流出。
科学性、先进性
- 本作品是在传统土槽的基础上做进一步的改良，与传统土槽相比，其先进性主要体现在一下几点： （1）土槽配合针式时域反射仪使用，可直接在一起显示屏上读出该点的水分、盐分值，不需要取土操作。 （2）根据针式时域反射仪探针特征定制的有机玻璃网格，保证了探头可以插入剖面任意点土壤，避免了对测定点的限制，实现了对土壤剖面的任意点监测。 （3）土槽的宽度为20cm，探针长度为10cm，保证每次测得数据为中间剖面，消除了边缘误差，进一步确保了实验数据的可靠性。 （4）可以在透明有机玻璃板的一侧描绘土壤湿润锋曲线，在另一侧通过水盐探头的读数可以描绘盐分运动曲线，达到水盐运动同时描绘的目的。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 本作品以研制完毕，正处于实验室试用阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 照片、模型、实物
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- （1）土槽配合针式时域反射仪使用，可直接在一起显示屏上读出该点的水分、盐分值，不需要取土操作。 （2）根据针式时域反射仪探针特征定制的有机玻璃网格，保证了探头可以插入剖面任意点土壤，避免了对测定点的限制，实现了对土壤剖面的任意点监测。 （3）土槽的宽度为20cm，探针长度为10cm，保证每次测得数据为中间剖面，消除了边缘误差，进一步确保了实验数据的可靠性。 （4）可以在透明有机玻璃板的一侧描绘土壤湿润锋曲线，在另一侧通过水盐探头的读数可以描绘盐分运动曲线，达到水盐运动同时描绘的目的。 该实验装置的开发在于解决传统实验装置在实际实验过程遇到的问题。与传统的测试装置和方法相比该作品不但提高了实验工作的效率和实验结果的可靠性而且节省了实验成本。该设备不仅可以用于科研实验研究，而且可以用于本科实验教学。形成产品可销售至高校、科研所，具有较好的市场前景。该产品的开发应用必将有力的推动我国对改良利用盐碱地技术的发展，在土壤水盐运移机理试验研究领域具有十分重要实用价值。
同类课题研究水平概述
- 无
