一種自記作物蒸發(fā)蒸騰量的負(fù)水頭供液系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)栽培與灌溉技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自記作物蒸發(fā)蒸騰量的負(fù)水頭供液系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作物蒸發(fā)蒸騰量又稱作物需水量，主要包括植株蒸騰和植株棵間蒸發(fā)，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最主要的水分消耗部分。作物蒸發(fā)蒸騰量既是水量平衡中的重要分量，又是水循環(huán)過程中不可或缺的環(huán)節(jié)以及水管理的有效理論依據(jù)。因此，準(zhǔn)確測(cè)定作物蒸發(fā)蒸騰量在降低作物生育期的水分消耗、提高水分利用效率以及發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)等方面均具有非常的重要意義。
[0003]目前研宄中，測(cè)定和估算作物蒸發(fā)蒸騰量的方法主要包括:水量平衡法、風(fēng)調(diào)室法、遙感法、渦度相關(guān)法以及蒸滲儀法等。其中水量平衡法的測(cè)量精度有限、工作強(qiáng)度大；風(fēng)調(diào)室法所得結(jié)果不能很好地代表實(shí)際作物蒸發(fā)蒸騰量情況；遙感法在估算區(qū)域蒸發(fā)蒸騰量時(shí)具有較好的效果，而對(duì)于較稀疏的群體，測(cè)量精度不高；渦度相關(guān)法具有儀器成本昂貴、維護(hù)困難及技術(shù)復(fù)雜等特點(diǎn)；蒸滲儀法也存在設(shè)備成本高、安裝過程復(fù)雜、裝土困難等問題?？梢姡嘘P(guān)作物蒸發(fā)蒸騰量的測(cè)定方法，至今仍未形成標(biāo)準(zhǔn)化。
[0004]負(fù)水頭灌溉系統(tǒng)是基于負(fù)壓入滲原理研制而成，通過將一種透水不透氣的多孔陶瓷盤埋入土壤(或基質(zhì))，并與負(fù)水頭控制裝置連接，能夠?qū)崿F(xiàn)土壤含水量的精確控制。通過讀取負(fù)水頭灌溉系統(tǒng)中儲(chǔ)水桶(管)的水面下降高度，即可得到作物的蒸發(fā)蒸散量，是一種能夠快速、便捷、準(zhǔn)確地測(cè)量作物蒸發(fā)蒸騰量的新方法。但以往采用負(fù)水頭測(cè)定作物蒸發(fā)蒸散量的模式，多在盆栽試驗(yàn)中進(jìn)行，這與實(shí)際田間小區(qū)栽培條件下的作物蒸發(fā)蒸騰量有很大差別。另外，負(fù)水頭灌溉系統(tǒng)雖然實(shí)現(xiàn)了對(duì)作物的自動(dòng)供液過程，但監(jiān)測(cè)儲(chǔ)水桶(管)的液面變化仍需通過人工參與，才能獲得作物的蒸發(fā)蒸騰量。整個(gè)過程既要定時(shí)定點(diǎn)地讀取液位，又要參與耗液體積的計(jì)算等工作，費(fèi)工費(fèi)時(shí)、精確度差。
[0005]因此，針對(duì)以上不足，需要一種能夠?qū)υ耘嘧魑锏恼舭l(fā)蒸騰量進(jìn)行自動(dòng)記錄、計(jì)算和儲(chǔ)存的自記作物蒸發(fā)蒸騰量的負(fù)水頭供液系統(tǒng)及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006](一 )要解決的技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了一種自記作物蒸發(fā)蒸騰量的負(fù)水頭供液系統(tǒng)及方法，能夠?qū)υ耘嘧魑锏恼舭l(fā)蒸騰量進(jìn)行自動(dòng)記錄、計(jì)算和儲(chǔ)存，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和因人為因素造成的數(shù)據(jù)誤差。
[0008]( 二 )技術(shù)方案
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種自記作物蒸發(fā)蒸騰量的負(fù)水頭供液系統(tǒng)，其包括水源、液位檢測(cè)裝置和負(fù)水頭裝置；
[0010]其中，液位檢測(cè)裝置包括監(jiān)測(cè)桶、控制器和液位傳感器，所述監(jiān)測(cè)桶與水源連接；所述液位傳感器位于監(jiān)測(cè)桶內(nèi)，用于檢測(cè)監(jiān)測(cè)桶內(nèi)的液位信息；所述控制器與液位傳感器電連接，用于存儲(chǔ)與計(jì)算所述液位信息；
[0011]其中，負(fù)水頭裝置包括液位恒定桶、控壓管、集氣瓶、供液管路和多個(gè)陶瓷盤；所述液位恒定桶與監(jiān)測(cè)桶連接；所述控壓管的一端與液位恒定桶連接，另一端與集氣瓶連接；所述集氣瓶通過供液管路與多個(gè)陶瓷盤連接；所述陶瓷盤埋設(shè)于苗床土層中。
[0012]其中，還包括分別與控制器電連接的第一電磁閥和第二電磁閥；所述監(jiān)測(cè)桶的一側(cè)通過第一電磁閥與水源連接，另一側(cè)通過第二電磁閥與液位恒定桶連接。
[0013]其中，所述第一電磁閥的高度大于第二電磁閥的高度。
[0014]其中，所述液位恒定桶通過浮球裝置保持液位恒定不變。
[0015]其中，所述監(jiān)測(cè)桶內(nèi)的液位高于液位恒定桶內(nèi)的液位。
[0016]其中，所述監(jiān)測(cè)桶的上方通過桶蓋密封、下方通過第一支架固定。
[0017]其中，所述控壓管的一端伸入至液位恒定桶的底部，另一端連通于集氣瓶底部側(cè)壁。
[0018]其中，所述集氣瓶的上方設(shè)有第一閥門、下方通過第二閥門與供液管路連接。
[0019]本發(fā)明還提供一種根據(jù)該自記作物蒸發(fā)蒸騰量的負(fù)水頭供液系統(tǒng)的方法，其包括如下步驟:
[0020]S1、將監(jiān)測(cè)桶、液位恒定桶、控壓管、集氣瓶、供液管路和多個(gè)陶瓷盤分別接通水源，利用負(fù)壓入滲原理使苗床土壤含水量保持穩(wěn)定；
[0021]S2、通過液位傳感器檢測(cè)所述監(jiān)測(cè)桶在不同時(shí)刻的液位高度，并將檢測(cè)到的液位高度反饋至控制器中記作hp h2;
[0022]S3、控制器根據(jù)公式JirYh1-tg對(duì)作物的蒸騰量進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果自動(dòng)保存；其中，π為圓周率，r為圓筒狀監(jiān)測(cè)桶的半徑。
[0023](三)有益效果
[0024]本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有以下有益效果:本發(fā)明自記作物蒸發(fā)蒸騰量的負(fù)水頭供液系統(tǒng)在已有負(fù)水頭灌溉系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了液位檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)了作物蒸發(fā)蒸騰量的自動(dòng)檢測(cè)、計(jì)算和保存，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和因人為因素造成的數(shù)據(jù)誤差。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明實(shí)施例自記作物蒸發(fā)蒸騰量的負(fù)水頭供液系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]其中，1:水源；2:監(jiān)測(cè)桶；3:控制器；4:液位恒定桶；5:控壓管；6:集氣瓶；7:供液管道；8:陶瓷盤；9:第一電磁閥；10:第二電磁閥；11:第一支架；12:桶蓋；13:液位傳感器；14:封口蓋；15:浮球裝置；16:第二支架；17:第一閥門；18:第二閥門；19:栽培作物。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。
[0028]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上；術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”、“前端”、“后端”、“頭部”、“尾部”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0029]在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可視具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0030]如圖1所示，本實(shí)施例提供的自記作物蒸發(fā)蒸騰量的負(fù)水頭供液系統(tǒng)，其包括水源1、液位檢測(cè)裝置和負(fù)水頭裝置；其中，液位檢測(cè)裝置包括監(jiān)測(cè)桶2、控制器3和液位傳感器13，監(jiān)測(cè)桶2與水源I連接，監(jiān)測(cè)桶2可以為圓桶狀；液位傳感器13位于監(jiān)測(cè)桶2內(nèi)，用于檢測(cè)監(jiān)測(cè)桶2內(nèi)的液位信息(液位高度)，并將檢測(cè)的液位信息反饋至控制器3中；控制器3與液位傳感器13電連接，用于存儲(chǔ)與計(jì)算反饋的液位信息，可實(shí)現(xiàn)批量數(shù)據(jù)的一次性下載，方便快捷。此外，監(jiān)測(cè)桶2內(nèi)液位的采集時(shí)間也可以通過控制器3自由設(shè)定。
[0031]而且，該系統(tǒng)基于負(fù)壓滲入原理，利用負(fù)水頭裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤含水量的精確控制，其包括液位恒定桶4、控壓管5、集氣瓶6、供液管路7和多個(gè)陶瓷盤8 ;液位恒定桶4與監(jiān)測(cè)桶2連接，而且液位恒定桶4內(nèi)的液位需要始終保持恒定不變；
[0032]控壓管5的一端與液位恒定桶4連接，另一端與集氣瓶6連接；通過調(diào)節(jié)控壓管5的高度可實(shí)現(xiàn)控制供液吸力，從而達(dá)到調(diào)控土壤含水量的目的；
[0033]集氣瓶6通過供液管路7與多個(gè)陶瓷盤8連接，多個(gè)陶瓷盤8埋設(shè)于苗床土層中。其中，陶瓷盤8的形狀優(yōu)選為