[发明专利]一种测量氧灌水气出流均匀度的系统与方法

说明书

技术领域： 

本发明涉及农业灌溉技术领域，具体地讲是一种测量氧灌水气出流均匀度的系统与方法。

背景技术： 

氧灌（Oxygation）利用地下滴灌系统把掺气水或者掺气水肥混合流体输送到植物根区，能有效改善植物根围的水、肥、气、热环境，维持根系正常的新陈代谢和呼吸功能，促进和协调植物地上和地下部分的生长发育，是一种节水、省肥、高效的新型灌溉技术。氧灌解决了普通地下滴灌在灌溉时造成的植物根系暂时缺氧问题，同时又具备地下滴灌所固有的一切优势，为挖掘植物生产潜力提供了新的选择。考虑到地下滴灌应用领域和面积不断扩大，且普通地下滴灌系统连接上文丘里注射器即可改造为氧灌系统，因而氧灌切实可行。大量的研究表明，氧灌具有显著的增产效应，特别是对于粘土种植条件下的作物效果更为明显，有的作物增产幅度达到30%。已有的研究大多停留在氧灌对作物产量、生理指标以及水分利用效率影响的层面，考虑到水气两相出流均匀性对根区土壤的氧气含量、微生物活性以及作物生长有着显著的影响，有必要对其开展观测与研究，以掌握其分布规律；现有技术只能采取对水、气分别测量的方式，需要测量两次，并且测量时将毛管和灌水器浸泡在水中，改变了水气出流的边界条件，导致测量结果出现误差。

发明内容： 

本发明的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种测量氧灌水气出流均匀度的系统。

本发明的另一目的是提供一种测量氧灌水气出流均匀度的方法。 

本发明主要解决现有技术只能采取对水、气分别测量的方式，并且测量时将毛管和灌水器浸泡在水中改变了水气出流的边界条件，导致测量结果出现误差等问题。 

本发明的技术方案是：一种测量氧灌水气出流均匀度的系统，该系统由N个规格一致的测量单元构成，每个测量单元的主体为测箱，其特殊之处在于，所述的测箱为倒T型，由水平管与竖直管相通连接形成，竖直管上端口由上密封塞密封，微型压力测量计通过上密封塞与竖直管相通，水平管左右两个端口分别设左密封塞和右密封塞；所述的竖直管的下部设排水阀。 

进一步的，所述的测量单元的水平管和竖直管的管径一致，管径为5~10cm。 

进一步的，所述的测量单元的水平管的长度小于待测滴毛管灌水器出水口的间距。 

进一步的，所述的测量单元的竖直管的长度为25cm。 

进一步的，所述的测量单元的测箱为硬塑料或者有机玻璃的透明材质，材质强度应确保在观测过程中不变形。 

本发明的一种测量氧灌水气出流均匀度的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤： 

（1）把待测的滴灌毛管通过N个测量单元的左密封塞和右密封塞穿过测箱的水平管，在水平管中只保留有一个灌水器出水口，灌水器出水口在水平管的中间位置，开口向下，左密封塞和右密封塞与滴灌毛管及水平管所接触的边界密封不透气、不漏水；

（2）拔下每个测量单元的竖直管的上密封塞及其上连的微型压力测量计，将实验所用土壤通过竖直管均匀的填装入测箱内，土壤装填到达竖直管的排水阀上方3cm；

（3）向滴灌毛管供应水气混合流体，开始氧灌；

（4）当测量单元的竖直管内的土壤表面出现1~3cm厚度的积水时，择机记录好每个测量单元的积水面的位置，并用上密封塞将竖直管密封，测算出此时竖直管内封闭的气体的体积V(m³)，同时开始计时；

（5）当计时达到30min或者积水面高度达到15cm，以先到的为准，灌溉停止，并记录计时的时间T（min），打开排水阀并利用量杯接出积水直到积水的位置和开始计时时的水位重合，记录所流出的水量V₁(m³)；

（6）观测并记录微型压力测量计的读数P(Pa)，利用下式计算出竖直管内新增加的气体数量V₂(m³)：V₂=(P/P₀-1)V，式中P₀为大气压力（Pa）；

（7）利用公式Q_w=V₁/T和Q_a=V₂/T可分别计算出所测灌水器的出水流量Q_w(m³/min)和出气流量Q_a(m³/min)；