專利名稱：：多段水位植被蒸散發(fā)測定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于環(huán)境科學(xué)、生態(tài)監(jiān)測和農(nóng)田水利測量裝置領(lǐng)域。涉及從陸生植被到水生植被蒸散發(fā)、土壤蒸發(fā)、水面蒸發(fā)的測定，特別涉及植被(包括水生、陸生)蒸散發(fā)的觀測裝置。技術(shù)背景近年來，由于環(huán)境保護(hù)與生態(tài)恢復(fù)研究的發(fā)展，植被耗水量的監(jiān)測與預(yù)測成為植被結(jié)構(gòu)類型配置、分布面積確定的重要基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)外針對植被蒸散發(fā)方面的直接測量方法主要有蒸滲儀方法、渦動相關(guān)方法、氣孔計方法以及植物莖流計方法。由于目前技術(shù)條件的限制，以上的方法均存在不同程度的不足。蒸滲儀需要購置大量的設(shè)備，而且在測量過程中容易受到外界條件變化的影響，無法分離植被的蒸騰耗水與土壤蒸發(fā)。渦動相關(guān)方法的相關(guān)設(shè)備比較昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測量過程中極易受到天氣條件的影響，在陰天、雨天等氣象條件下的測量結(jié)果存在較大誤差。氣孔計方法與莖流計方法同樣需要昂貴的儀器設(shè)備，雖然可以較為準(zhǔn)確地測定植株的蒸騰量，但是這些方法在尺度轉(zhuǎn)換與蒸騰、蒸發(fā)分離中存在較為明顯的瓶頸。以上的方法使用于環(huán)境條件較為穩(wěn)定的區(qū)域，在野外條件下的應(yīng)用性與經(jīng)濟性較為欠缺。針對野外植被蒸散發(fā)的測定，CN1657931公開了一種滲流補償式陸生植物蒸散發(fā)裝置，用于測定陸生植物的散發(fā)量、土壤蒸發(fā)和下滲量。該裝置采用不銹鋼套筒測定的方式，僅限于陸生植被，對于水生植被的監(jiān)測存在明顯的應(yīng)用盲區(qū)。CN1514227公開了一種三筒補償式測量淺水區(qū)植物蒸散發(fā)及下滲量的裝置，用于測定陸生植物的散發(fā)量、土壤蒸發(fā)和下滲量。該裝置在數(shù)據(jù)的取得方面依賴于電子儀器的測定，在野外惡劣的條件下易發(fā)生故障且價格較為昂貴，野外測定時的推廣性不足。CN2152214公開了一種稱重式土壤水分蒸、散發(fā)測量儀，該儀器成本低廉，但是僅可用于測量土壤蒸發(fā)，不適用于培養(yǎng)植被的蒸散發(fā)測定，無法實現(xiàn)植被蒸騰與土壤蒸發(fā)的分離。同時，由于杠桿本身的屈服，其帶來的誤差不可忽略，該系統(tǒng)的精度無法滿足目前研究的需要。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種可以連續(xù)測定不同供水條件的植被蒸散發(fā)、土壤蒸發(fā)、水面蒸發(fā)的裝置。此裝置可以解決植被實際蒸散發(fā)量難以確定以及植被蒸騰耗水量與下墊面蒸發(fā)耗水量組成不清的問題。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種多段水位植被蒸散發(fā)測定系統(tǒng)，包括培養(yǎng)系統(tǒng)與供水系統(tǒng)，其中1)培養(yǎng)系統(tǒng)為ABS工程塑料材質(zhì)的培養(yǎng)桶(1)。培養(yǎng)桶(1)桶壁厚2.5~3mm，高lm，桶口直徑61.8cm，面積為3000cm2，桶口直徑同于標(biāo)準(zhǔn)的E601型蒸發(fā)皿。在距培養(yǎng)桶(1)底部10cm的桶壁位置開孔，與供水測定系統(tǒng)連接，管路與桶壁間用防水膠密封。2)供水測定系統(tǒng)由帶刻度的多孔供水管(2)、調(diào)節(jié)閥門(3)、供水管路(4)馬氏瓶(5)組成。多孔供水管(2)為ABS工程塑料材質(zhì)，長80cm,其上每隔5cm設(shè)置直徑為5mm的供水孔。供水管(4)為橡膠軟管與ABS塑料材質(zhì)的直角彎頭鏈接，接縫處用防水膠密封。供水管(4)上設(shè)置2個閥門(3)實現(xiàn)供水管路的控制。供水裝置為帶刻度的馬氏瓶(5)，容量為25L(內(nèi)徑30cm,高度45cm),瓶身上標(biāo)尺最小刻度為mm。帶刻度的馬氏瓶(5)放置于高度可調(diào)節(jié)的支架(6)上，高度調(diào)整范圍為30120cm。本發(fā)明的效果和益處是，通過調(diào)節(jié)高度可調(diào)支架(6)的高度，實現(xiàn)不同水位的定水位供水，解決了由陸生植被到水生植被培養(yǎng)與蒸散發(fā)量測定的難題。通過配置相應(yīng)供水裝置、監(jiān)測裝置與GPRS數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，可實現(xiàn)在線監(jiān)測。培養(yǎng)桶中耗水量通過馬氏瓶中消耗水量換算得到，數(shù)據(jù)的精確度可達(dá)到0.1mm,完全可滿足對于植被蒸散發(fā)量與下墊面蒸發(fā)量的精確測量。本發(fā)明不但實現(xiàn)了蒸散發(fā)測定中蒸騰量與蒸發(fā)量的分離，而且可廣泛應(yīng)用于不同供水條件植被的培養(yǎng)及蒸散發(fā)耗水模擬與監(jiān)測。與已有的蒸散發(fā)測定系統(tǒng)相比，其具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、維護(hù)方便、實用性強、測量精度高等的特點。附圖給出了本發(fā)明的裝置圖。其中l(wèi)為培養(yǎng)桶2為多孔供水管3為閥門4為供水管5為帶刻度的馬氏瓶6為高度可調(diào)支架具體實施方式以下詳細(xì)說明本發(fā)明的工作原理和實施方式選擇兩套相同的多段水位蒸散發(fā)測定裝置。在一個培養(yǎng)桶(1)(記為一號培養(yǎng)桶)中種植需要監(jiān)測的植被，另一個培養(yǎng)桶(1)(記為二號培養(yǎng)桶)中填入等量的土壤但不種植任何植被，作為參照。實驗開始階段，分別關(guān)閉閥門(3)，將可調(diào)節(jié)的支架(6)調(diào)整到需要的高度，實現(xiàn)帶刻度的馬氏瓶(5)的定水位供水。分別向1號與2號帶刻度的馬氏瓶(5)中注入足量的水。打開閥門(3)，開始監(jiān)測實驗，實驗過程中保證帶刻度的馬氏瓶(5)中的水位不低于供水高度。在監(jiān)測期間，監(jiān)測起始時間分別記錄兩個帶刻度的馬氏瓶(5)中的水位高監(jiān)測結(jié)束時間再次分別記錄兩個帶刻度的馬氏瓶(5)中的水位高度，記為Ln和L;n。則植被的蒸散發(fā)耗水量與下墊面(根據(jù)水位的不同，可能是土壤或者自由水面)蒸發(fā)耗水量可通過以下公式計算得到。(1)一號培養(yǎng)桶的總耗水量(植被蒸散發(fā)耗水量)(2)其中a為一號培養(yǎng)桶的耗水量(mm)，L為第一次記錄時的讀數(shù)(mm)，Lu)為第二次記錄時的讀數(shù)(mm)，&為供水瓶的橫截面積(m2)，^為培養(yǎng)桶的橫截面積(m2)，&為當(dāng)天的降雨量(mm)。(2)二號培養(yǎng)桶的總耗水量(下墊面蒸發(fā)耗水量)(a)其中a為二號培養(yǎng)桶的耗水量(mm)，L21為第一次記錄時的讀數(shù)(mm)，L加為第二次記錄時的讀數(shù)(mm)，4為供水瓶的橫截面積(m2),^為培養(yǎng)桶的橫截面積(m2)，^為當(dāng)天的降雨量(mm)。(3)種植植被的蒸騰耗水量(&)la-a其中^&為種植植被的蒸騰耗水量(mm)，Q為種植植被的蒸散發(fā)耗水量(mm)，"為下墊面蒸發(fā)量(mm)。實例實施實例1在北京培養(yǎng)水生植被蘆葦，在天氣晴好條件下，利用多段水位植被蒸散發(fā)測定系統(tǒng)測定蘆葦群落的蒸散發(fā)耗水以及水面蒸發(fā)耗水，其中，馬氏瓶與蒸發(fā)桶的截面積分別為700m2和3000cm2。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施實例2在北京某處培養(yǎng)陸生植被棉花，在天氣晴好條件下，利用多段水位植被蒸散發(fā)測定系統(tǒng)測定蘆棉花的蒸散發(fā)耗水以及土壤蒸發(fā)耗水，其中，馬氏瓶與蒸發(fā)桶的截面積分別為700m2和3000cm2。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施實例3在北京亦莊某生態(tài)公園內(nèi)培養(yǎng)香蒲，在天氣晴好條件下，利用多段水位植被蒸散發(fā)測定系統(tǒng)測定香蒲群落的蒸散發(fā)耗水以及土壤蒸發(fā)耗水，其中，馬氏瓶與蒸發(fā)桶的截面積分別為700m2和3000cm2。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1、一種多段水位植被蒸散發(fā)測定裝置，由蒸散發(fā)系統(tǒng)與供水系統(tǒng)組成，其特征在于1)培養(yǎng)系統(tǒng)培養(yǎng)系統(tǒng)為ABS工程塑料材質(zhì)的培養(yǎng)桶。桶壁厚2.5～3mm，高1m，桶口直徑61.8cm，面積為3000cm2。桶壁靠近底部的位置開孔，安裝多孔管供水管路，供水管路與桶壁之間用防水膠密封。與供水測定系統(tǒng)連接后可以用于測定桶內(nèi)系統(tǒng)(植被或下墊面)的耗水量。2)供水測定系統(tǒng)供水測定系統(tǒng)由多孔管、供水管、帶刻度的馬氏瓶與閥門等部件組成。多孔管與供水管之間由ABS塑料材質(zhì)的直角彎頭連接，接縫處用防水膠密封。多孔管為ABS工程塑料材質(zhì)，長80cm，其上每隔5cm設(shè)置直徑為5mm的供水孔。供水管為橡膠材質(zhì)的軟管，兩端設(shè)有閥門。供水裝置使用瓶身帶刻度的馬氏瓶供水。帶刻度的馬氏瓶置于高度可調(diào)的支架上。2、通過調(diào)節(jié)高度可調(diào)支架的高度，可以實現(xiàn)不同水位的定水位供水，滿足從陸生到水生的植被培養(yǎng)與蒸散發(fā)測定的要求。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的多段水位植被蒸散發(fā)測定裝置，其特征在于瓶身帶有刻度的馬氏瓶容量為25L，瓶身上標(biāo)尺最小刻度為mm。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的多段水位植被蒸散發(fā)測定裝置，其特征在于利用培養(yǎng)系統(tǒng)與供水系統(tǒng)截面積的比率，通過換算得到最終結(jié)果，提高精度至O.lmm。全文摘要本發(fā)明涉及一種植被蒸散發(fā)測定裝置，尤其涉及多段水位的植被蒸散發(fā)、土壤蒸發(fā)、水面蒸發(fā)的測定裝置。本發(fā)明由培養(yǎng)系統(tǒng)與供水系統(tǒng)組成，包括ABS工程塑料材質(zhì)的培養(yǎng)桶、供水管、多孔管和帶標(biāo)尺的馬氏瓶等部件。通過調(diào)節(jié)馬氏瓶的高度，實現(xiàn)不同水位的定水位供水。記錄實驗前后馬氏瓶中水位的變化，結(jié)合馬氏瓶與培養(yǎng)桶的橫截面積比，換算得到培養(yǎng)桶中的植被蒸散發(fā)耗水量。對比不同培養(yǎng)桶的耗水量，可得到下墊面(水面或者土壤)蒸發(fā)耗水量與植被蒸騰耗水量，實現(xiàn)植被蒸騰量與土壤蒸發(fā)量的分離。該裝置采用機械連接，結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、穩(wěn)定可靠，便于維護(hù)、實用性強，精度達(dá)到0.1mm，完全可滿足植被蒸散發(fā)量與下墊面蒸發(fā)量的精確測量。文檔編號G01F23/02GK101598587SQ200910162249公開日2009年12月9日申請日期2009年7月31日優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日發(fā)明者楊志峰,強王申請人:北京師范大學(xué)