本發(fā)明屬于莖桿流測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種模擬作物莖桿流土壤侵蝕的方法及其裝置。

背景技術(shù)：

在自然界中，當(dāng)降雨到達(dá)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(duì)地表土壤具有沖刷作用，造成植物周?chē)欢ǚ秶鷥?nèi)土壤侵蝕。因此，十分有必要在簡(jiǎn)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(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種水平排列模擬作物莖桿流土壤侵蝕的方法及其裝置，從而為研究莖稈流土壤侵蝕作用提供幫助。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的：

本發(fā)明是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(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置包括供水子系統(tǒng)、水量調(diào)節(jié)子系統(tǒng)和莖稈流土壤侵蝕模擬子系統(tǒng)；該方法包括如下步驟：

步驟1：將供水子系統(tǒng)中的水通過(guò)供水管注入水量調(diào)節(jié)子系統(tǒng)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(gè)水桶將水流分為上下兩部分，上部的水通過(guò)徑流管流入莖稈流土壤侵蝕模擬子系統(tǒng)的莖干流模擬器中，下部的水經(jīng)過(guò)回流管回到供水子系統(tǒng)循環(huán)利用；

步驟2：進(jìn)入莖干流模擬器中的水流沿其下方的木棍均勻流下，進(jìn)入土壤坡面下方的集流槽中，待水流穩(wěn)定后通過(guò)徑流管上的流量計(jì)讀取流量，并記錄數(shù)據(jù)；

步驟3：用收集器接收水流流經(jīng)集流槽后形成的徑流與泥沙，然后拿出收集器并編號(hào)；將收集器中的水和泥沙帶回實(shí)驗(yàn)室；

步驟4：在實(shí)驗(yàn)室中，用天平對(duì)收集器中的水沙樣品稱重，記為T(mén)1，后將水沙樣品置于烘箱連續(xù)烘24小時(shí)；樣品烘干后，從烘箱取出樣品，放置室內(nèi)，待其溫度達(dá)到室溫后，用天平對(duì)樣品稱重，記為T(mén)2；

步驟5：計(jì)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(guò)改變徑流量，重復(fù)2、3步驟可以模擬不同等級(jí)莖稈流下的土壤侵蝕。

本發(fā)明的采用的一種植物莖稈流模擬實(shí)驗(yàn)裝置是這樣的：該實(shí)驗(yàn)裝置包括供水子系統(tǒng)、水量調(diào)節(jié)子系統(tǒng)和莖稈流土壤侵蝕模擬子系統(tǒng)；

所述供水子系統(tǒng)設(shè)有水泵；

所述水量調(diào)節(jié)子系統(tǒng)包括連通器，該連通器包括一大一小兩個(gè)水桶，小桶置于大桶中，小桶設(shè)有一個(gè)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(tǒng)包括莖桿流模擬器，莖桿流模擬器的底部通過(guò)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(shè)置的U型槽，在該U型槽底部設(shè)有用于收集水沙樣品的集流槽。

所述水泵通過(guò)供水管接入水量調(diào)節(jié)子系統(tǒng)，供水管的底端位于水量調(diào)節(jié)子系統(tǒng)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(guò)兩個(gè)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(cè)內(nèi)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(shè)有調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)。

所述回流管的末端連接回到供水子系統(tǒng)中。

在所述木棍的頂端，安裝一個(gè)徑流控制器，徑流控制器用于將水量調(diào)節(jié)子系統(tǒng)流出的水引至木棍上以產(chǎn)生莖稈流。

本發(fā)明的技術(shù)方案能夠在實(shí)驗(yàn)室模擬出植物莖桿流的狀態(tài)，從而通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法計(jì)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(shuō)明

圖1為本發(fā)明的植物莖稈流模擬實(shí)驗(yàn)裝置。

圖2為本發(fā)明莖稈流土壤侵蝕模擬結(jié)果分析：不同莖稈流量條件下地表徑流量比較。

圖3為本發(fā)明莖稈流土壤侵蝕模擬結(jié)果分析：不同莖稈流量條件下土壤侵蝕量比較。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1-電源線，2-水泵，3-供水子系統(tǒng)，4-出水口，5-連通器，6-可伸縮支架，7-調(diào)節(jié)閥，8-流量計(jì)，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(diào)節(jié)子系統(tǒng)，16-莖稈流土壤侵蝕模擬子系統(tǒng)，17-徑流管，18-回流管，19-供水管，20-木棍。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1：

本發(fā)明植物莖稈流土壤侵蝕模擬裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖中可以看出，該裝置主要包括供水子系統(tǒng)3、水量調(diào)節(jié)子系統(tǒng)15和莖稈流土壤侵蝕模擬子系統(tǒng)16。下面分別論述。

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

(2)水量調(diào)節(jié)子系統(tǒng)15：該系統(tǒng)主要由一個(gè)連通器5和其下方的可伸縮支架6構(gòu)成，利用該系統(tǒng)可以為莖稈流土壤侵蝕模擬子系統(tǒng)16提供不同等級(jí)穩(wěn)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(guò)出水口4流入大桶中，大桶靠近底部的一側(cè)可以安放一個(gè)水龍頭，該水龍頭連接回流管18，回流管18回接供水子系統(tǒng)3的儲(chǔ)水容器。小桶緊靠大桶的一側(cè)內(nèi)壁用一個(gè)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(wěn)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(diào)節(jié)閥7和流量計(jì)8。

(3)莖稈流土壤侵蝕模擬子系統(tǒng)16：該系統(tǒng)由莖稈流模擬部件和土壤侵蝕槽構(gòu)成。莖桿流模擬部件包括圓筒結(jié)構(gòu)的莖桿流模擬器9和其下部的莖桿，二者之間通過(guò)釘子10連接，其中，莖稈用一根直徑約1-3cm長(zhǎng)約1-3m的木棍20(可以根據(jù)模擬植物類型選的參數(shù))。在木棍20的頂端，安裝一個(gè)徑流控制器11可將水量調(diào)節(jié)系統(tǒng)流出的水引入莖稈裝置，以產(chǎn)生莖稈流。莖稈流量可以通過(guò)流量計(jì)8測(cè)量。在土壤侵蝕槽底部設(shè)計(jì)一個(gè)U型槽12，U型槽12設(shè)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(shí)施方式如下：

(1)將供水子系統(tǒng)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(jīng)過(guò)塑料管流入莖稈流土壤侵蝕模擬子系統(tǒng)15中，下部的水經(jīng)過(guò)塑料管回到供水系統(tǒng)可以循環(huán)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(tǒng)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(wěn)定時(shí)，通過(guò)流量計(jì)8讀取流量，并記錄數(shù)據(jù)。

(3)用收集器接水流經(jīng)過(guò)莖稈流土壤侵蝕模擬子系統(tǒng)15中的集流槽14形成的徑流與泥沙，經(jīng)過(guò)6min，拿出收集器并編號(hào)，1小時(shí)為一組。將收集器中的水和泥沙帶回實(shí)驗(yàn)室，先用天平(精度0.001g)對(duì)樣品稱重，記為T(mén)1，后將水沙樣品置于烘箱連續(xù)烘24小時(shí)(烘箱恒溫100℃)。樣品烘干后，從烘箱取出樣品，放置室內(nèi)，待其溫度達(dá)到室溫后，用天平(精度0.001g)對(duì)樣品稱重，記為T(mén)2。計(jì)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(guò)改變徑流量，重復(fù)2、3步驟可以模擬不同等級(jí)莖稈流下的土壤侵蝕。

試驗(yàn)結(jié)果：應(yīng)用該技術(shù)，對(duì)玉米莖稈流土壤侵蝕進(jìn)行了模擬研究，實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)圖2和圖3。從圖中可以看出，在不同流量下，產(chǎn)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(lái)模擬植物莖稈流土壤侵蝕。

當(dāng)然，以上只是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，本發(fā)明還有其他的實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。