本發(fā)明涉及生態(tài)環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氮沉降模擬裝置和潮間帶氮沉降模擬系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

氮輸入是生物圈關(guān)鍵，也是生物地球化學(xué)循環(huán)-氮循環(huán)的重要環(huán)節(jié)；全球變化背景下，氮沉降的發(fā)生正通過改變傳統(tǒng)的氮輸入條件影響著地球上眾多生態(tài)系統(tǒng)的生物地球化學(xué)過程和功能。

濱海潮間帶濕地(也即潮間帶)，是指大潮期的最高潮位和大潮期的最低潮位間的海岸，也就是海水漲至最高時(shí)所淹沒的地方開始至潮水退到最低時(shí)露出水面的范圍；是介于陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)之間的生態(tài)交錯(cuò)帶，其與外界能量和物質(zhì)的交換在全球生態(tài)平衡中起著不可替代的重要作用。

研究潮間帶濕地生態(tài)系統(tǒng)對不同氮沉降水平及潮汐作用的響應(yīng)機(jī)制將有助于揭示全球變化背景下潮間帶濕地的動(dòng)態(tài)演變規(guī)律和過程，同時(shí)為潮間帶濕地保護(hù)和灘涂資源的利用研究提供一定的理論基礎(chǔ)。

目前，國內(nèi)、外氮沉降的模擬實(shí)驗(yàn)主要還是通過噴灑或澆灌的方式來實(shí)現(xiàn)。這種實(shí)驗(yàn)方式的大部分模擬實(shí)驗(yàn)依賴于人工操作，勞動(dòng)量大，還容易造成模擬結(jié)果的隨意性和不準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供氮沉降模擬裝置和潮間帶氮沉降模擬系統(tǒng)及其方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的模擬實(shí)驗(yàn)依賴于人工操作、勞動(dòng)量大，還容易造成模擬結(jié)果的隨意性和不準(zhǔn)確性的技術(shù)問題。

本發(fā)明提供的氮沉降模擬裝置，包括調(diào)配箱、沉降箱、生長池和壓力泵；

所述調(diào)配箱與所述沉降箱通過第三管道連通，且所述調(diào)配箱用于提供液體至所述沉降箱內(nèi)；

所述沉降箱的底板密布有降雨孔，所述壓力泵與所述沉降箱連通；所述壓力泵用于提供壓力至所述沉降箱內(nèi)，以使所述沉降箱內(nèi)的液體通過所述降雨孔降落在所述生長池內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述的氮沉降模擬裝置還包括原液箱和稀釋箱；

所述原液箱與所述調(diào)配箱通過第一管道連通，且所述原液箱用于提供液體至所述調(diào)配箱內(nèi)；

所述稀釋箱與所述調(diào)配箱通過第二管道連通，且所述稀釋箱用于提供液體至所述調(diào)配箱內(nèi)；

所述第一管道上設(shè)置有第一閥門和第一流量計(jì)，所述第二管道上設(shè)置有第二閥門和第二流量計(jì)；

還包括控制器；所述第一閥門、所述第一流量計(jì)、所述第二閥門和所述第二流量計(jì)分別與所述控制器電連接；

所述第三管道上設(shè)置有第三閥門，所述第三閥門與所述控制器電連接。

進(jìn)一步地，所述生長池的池底設(shè)置有土壤層。

進(jìn)一步地，所述生長池的池底與所述土壤層之間設(shè)置有石子層。

本發(fā)明提供的潮間帶氮沉降模擬系統(tǒng)包括所述的氮沉降模擬裝置，還包括海水調(diào)配池；

所述生長池的池底設(shè)置有土壤層，所述生長池的側(cè)壁的高度高于所述土壤層的厚度；

所述生長池的側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)水口和與所述進(jìn)水口相應(yīng)的出水口；所述進(jìn)水口與所述出水口均位于所述土壤層的上方，且所述出水口比所述土壤層高出0-2cm；所述進(jìn)水口連接有進(jìn)水管，所述出水口連接有出水管；

所述海水調(diào)配池與所述進(jìn)水管連通，所述海水調(diào)配池用于提供液體至所述生長池內(nèi)；

所述進(jìn)水管上設(shè)置有進(jìn)水閥門，所述出水管上設(shè)置有出水閥門。

進(jìn)一步地，所述的潮間帶氮沉降模擬系統(tǒng)還包括控制器；所述進(jìn)水閥門和所述出水閥門分別與所述控制器電連接；

所述進(jìn)水管上設(shè)置有與所述控制器電連接的進(jìn)水流量計(jì)；和/或，所述生長池內(nèi)設(shè)置有與所述控制器電連接的液位傳感器，所述液位傳感器設(shè)置在所述土壤層的上方，所述液位傳感器用于監(jiān)測所述土壤層上方的液位。

進(jìn)一步地，所述生長池內(nèi)設(shè)置有造浪泵，所述造浪泵與所述控制器電連接；所述造浪泵設(shè)置在所述土壤層的上方；

所述出水管靠近所述土壤層的一端設(shè)置有濾網(wǎng)；

所述出水管比所述土壤層高出0-2cm。

進(jìn)一步地，所述氮沉降模擬裝置的數(shù)量為多個(gè)，每個(gè)所述氮沉降模擬裝置的進(jìn)水管與所述海水調(diào)配池連通；

還包括收集池，每個(gè)所述氮沉降模擬裝置的生長池的出水管與所述收集池連通。

本發(fā)明提供的潮間帶氮沉降模擬方法包括：

步驟100，調(diào)配箱向沉降箱內(nèi)流入預(yù)設(shè)體積的氮溶液；

步驟200、向所述沉降箱內(nèi)提供壓力，以使所述沉降箱內(nèi)的氮溶液降落在生長池內(nèi)；

步驟300、連通進(jìn)水管，以使所述生長池內(nèi)流入海水；所述生長池內(nèi)的海水達(dá)到預(yù)設(shè)體積或者預(yù)設(shè)高度時(shí)，阻斷進(jìn)水管；

步驟400、預(yù)設(shè)時(shí)間間隔之后，連通出水管，排出所述生長池內(nèi)的海水。

進(jìn)一步地，在步驟100之前還包括，

原液箱通過第一管道向所述調(diào)配箱內(nèi)流入預(yù)設(shè)體積的氮溶液；

稀釋箱通過第二管道向所述調(diào)配箱內(nèi)流入預(yù)設(shè)體積的稀釋溶液。

本發(fā)明提供的氮沉降模擬裝置，包括調(diào)配箱、沉降箱、生長池和壓力泵；通過將調(diào)配箱內(nèi)定量的氮溶液液體輸入至沉降箱內(nèi)，通過壓力泵提供壓力至沉降箱內(nèi)，以使沉降箱內(nèi)的氮溶液液體通過多個(gè)降雨孔降落在生長池內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)氮沉降，取代了傳統(tǒng)采用噴灑或澆灌的方式來人工作業(yè)的氮沉降，減少了勞動(dòng)量，避免了人工作業(yè)而造成模擬結(jié)果的隨意性和不準(zhǔn)確性，提高了模擬結(jié)果的一致性和準(zhǔn)確性。

本實(shí)施例中所述潮間帶氮沉降模擬系統(tǒng)及其方法，通過將調(diào)配箱內(nèi)定量的氮溶液液體輸入至沉降箱內(nèi)，通過壓力泵提供壓力至沉降箱內(nèi)，以使沉降箱內(nèi)的氮溶液液體通過多個(gè)降雨孔降落在生長池內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)氮沉降，取代了傳統(tǒng)采用噴灑或澆灌的方式來人工作業(yè)的氮沉降，減少了勞動(dòng)量，避免了人工作業(yè)而造成模擬結(jié)果的隨意性和不準(zhǔn)確性，提高了模擬結(jié)果的一致性和準(zhǔn)確性；還通過將海水調(diào)配池內(nèi)的海水從進(jìn)水管流入生長池內(nèi)，當(dāng)海水在生長池的水位能滿足實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的高度時(shí)關(guān)閉進(jìn)水管上的進(jìn)水閥門，一定時(shí)間后打開出水管上的出水閥門，使海水流出生長池，以模擬潮汐實(shí)驗(yàn)，模擬潮間帶植物對潮汐水淹的耐受限度。所述潮間帶氮沉降模擬系統(tǒng)及其方法通過調(diào)配箱、沉降箱、生長池和進(jìn)、出水管等，以模擬潮間帶濕地不同濃度的海水、不同氮沉降水平條件下植物生長機(jī)制，能夠精確的控制氮沉降水平、潮汐水位及水淹時(shí)長情況，其模擬更接近現(xiàn)實(shí)，模擬結(jié)果的準(zhǔn)確度高、一致性好。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的氮沉降模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示的氮沉降模擬裝置的局部放大圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一提供的氮沉降模擬裝置的電路連接示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例二提供的潮間帶氮沉降模擬系統(tǒng)的主視圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例二提供的潮間帶氮沉降模擬系統(tǒng)的俯視圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例二提供的潮間帶氮沉降模擬系統(tǒng)的電路連接示意圖。

附圖標(biāo)記：

1-原液箱； 2-稀釋箱； 3-調(diào)配箱；

101-第一管道； 102-第一閥門； 103-第一流量計(jì)；

201-第二管道； 202-第二閥門； 203-第二流量計(jì)；

301-第三管道； 302-第三閥門；

4-沉降箱； 5-生長池；

501-土壤層； 502-石子層； 503-進(jìn)水管；

5031-進(jìn)水閥門； 504-出水管； 5041-出水閥門；

505-進(jìn)水流量計(jì)； 506-液位傳感器； 507-造浪泵；

6-壓力泵； 7-控制器； 8-海水調(diào)配池；

9-收集池。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”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，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，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，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

本實(shí)施例提供的氮沉降模擬裝置和潮間帶氮沉降模擬系統(tǒng)及其方法，主要應(yīng)用于氮沉降實(shí)驗(yàn)，也可以應(yīng)用于其他沉降實(shí)驗(yàn)，下面以氮沉降舉例說明，涉及的沉降溶液為氮溶液。

實(shí)施例一

參見圖1-圖3所示，本實(shí)施例提供了一種氮沉降模擬裝置；圖1為實(shí)施例提供的氮沉降模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示的氮沉降模擬裝置的局部放大圖；圖3為本實(shí)施例提供的氮沉降模擬裝置的電路連接示意圖。

參見圖1-圖3所示，本實(shí)施例提供的氮沉降模擬裝置包括調(diào)配箱3、沉降箱4、生長池5和壓力泵6。

調(diào)配箱3與沉降箱4通過第三管道301連通，且調(diào)配箱3用于提供液體至沉降箱4內(nèi)；優(yōu)選地，調(diào)配箱3設(shè)置于沉降箱4的上方，以便調(diào)配箱3內(nèi)的氮溶液液體通過重力作用從第三管道301流入沉降箱4內(nèi)。可選地，調(diào)配箱3內(nèi)的氮溶液液體也可以通過泵將氮溶液從第三管道301注入沉降箱4內(nèi)。

沉降箱4的底板密布有多個(gè)降雨孔(圖中未顯示)，壓力泵6與沉降箱4的上部連通；壓力泵6用于提供壓力至沉降箱4內(nèi)，以使沉降箱4內(nèi)的液體通過多個(gè)降雨孔降落在生長池5內(nèi)，也即壓力泵6使沉降箱4內(nèi)的液體以降雨的形式降落在生長池5內(nèi)。優(yōu)選地，多個(gè)降雨孔與生長池5相對應(yīng)，以使生長池5均勻接收降雨。可選地，通過改變壓力泵6輸入沉降箱4內(nèi)的壓力，以改變液體降落在生長池5內(nèi)的流速，也即改變氮沉降的流速。

可選地，沉降箱4進(jìn)入生長池內(nèi)的液體的流量與壓力泵6、降雨孔的總截面積之間的關(guān)系為：

式中，Q——流量，單位m³/S；即為沉降箱4進(jìn)入生長池內(nèi)的沉降液的流量；

μ——流量系數(shù)，與閥門或管子的形狀有關(guān)；一般為0.6～0.65；

A——降雨孔的總截面積，單位m²；即沉降箱4的底板密布的所有降雨孔的截面積之和；

P——壓力泵提供的壓力，單位Pa；即壓力泵6給沉降箱4內(nèi)提供的壓力；

ρ——流體的密度，單位Kg/m³；即沉降箱4內(nèi)溶液的密度；

例如：壓力泵6給沉降箱4內(nèi)提供P＝0.2Mpa壓力，沉降箱4的降雨孔總截面積為A＝0.0072m²，默認(rèn)沉降箱4內(nèi)溶液密度為ρ＝10³kg/m³，則從沉降箱4進(jìn)入生長池內(nèi)的液體的流量為：

Q＝0.65×0.0072×(2×0.2×10⁶/10³)^0.5＝0.0936m³/S。

本實(shí)施例中所述氮沉降模擬裝置，包括調(diào)配箱3、沉降箱4、生長池5和壓力泵6；通過將調(diào)配箱3內(nèi)定量的氮溶液液體輸入至沉降箱4內(nèi)，通過壓力泵6提供壓力至沉降箱4內(nèi)，以使沉降箱4內(nèi)的氮溶液液體通過多個(gè)降雨孔降落在生長池5內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)氮沉降，取代了傳統(tǒng)采用噴灑或澆灌的方式來人工作業(yè)的氮沉降，減少了勞動(dòng)量，避免了人工作業(yè)而造成模擬結(jié)果的隨意性和不準(zhǔn)確性，提高了模擬結(jié)果的一致性和準(zhǔn)確性。

本實(shí)施例的可選方案中，所述氮沉降模擬裝置還包括原液箱1和稀釋箱2；以便通過原液箱1和稀釋箱2實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)配氮溶液，解決了傳統(tǒng)依靠人工調(diào)配氮溶液而造成勞動(dòng)量大、調(diào)配溶液不準(zhǔn)確的問題。

進(jìn)一步地，原液箱1與調(diào)配箱3通過第一管道101連通，且原液箱1用于提供液體至調(diào)配箱3內(nèi)；例如，原液箱1內(nèi)存儲(chǔ)高濃度的氮溶液。

稀釋箱2與調(diào)配箱3通過第二管道201連通，且稀釋箱2用于提供液體至調(diào)配箱3內(nèi)；例如，稀釋箱2內(nèi)存儲(chǔ)蒸餾水、自來水或者其他用于稀釋的液體。

優(yōu)選地，原液箱1和稀釋箱2均設(shè)置于調(diào)配箱3的上方，以便原液箱1和稀釋箱2內(nèi)的液體通過重力作用分別從第一管道101、第二管道201流入調(diào)配箱3內(nèi)。可選地，原液箱1和稀釋箱2內(nèi)的液體也可以通過泵將液體分別從第一管道101、第二管道201注入調(diào)配箱3內(nèi)。

進(jìn)一步地，第一管道101上設(shè)置有第一閥門102和第一流量計(jì)103；通過第一閥門102以控制第一管道101的通斷，進(jìn)而控制原液箱1與調(diào)配箱3之間通路的通斷；通過第一流量計(jì)103以便計(jì)量流經(jīng)第一管道101的液體流量，進(jìn)而計(jì)量原液箱1流入調(diào)配箱3內(nèi)的高濃度氮溶液等液體的流量。

第二管道201上設(shè)置有第二閥門202和第二流量計(jì)203；通過第二閥門202以控制第二管道201的通斷，進(jìn)而控制稀釋箱2與調(diào)配箱3之間通路的通斷；通過第二流量計(jì)203以便計(jì)量流經(jīng)第二管道201的液體流量，進(jìn)而計(jì)量稀釋箱2流入調(diào)配箱3內(nèi)的蒸餾水等稀釋液的流量。

進(jìn)一步地，所述氮沉降模擬裝置還包括控制器7；第一閥門102、第一流量計(jì)103、第二閥門202和第二流量計(jì)203分別與控制器7電連接，以使控制器7依據(jù)第一流量計(jì)103的流量信息控制第一閥門102的啟閉，以使控制器7依據(jù)第二流量計(jì)203的流量信息控制第二閥門202的啟閉。也就是說，控制器7能夠控制第一閥門102的啟閉和第二閥門202的啟閉，還能夠接收第一流量計(jì)103和第二流量計(jì)203監(jiān)測的流量信號；以使調(diào)配箱3內(nèi)分別流入定量的原液箱1和稀釋箱2內(nèi)液體的體積，以調(diào)配預(yù)設(shè)濃度的氮溶液液體。通過控制器7以自動(dòng)精確的控制氮沉降水平，以自動(dòng)調(diào)配氮溶液，以使調(diào)配的氮溶液更加精準(zhǔn)，以使其模擬結(jié)果的準(zhǔn)確度更高、一致性更好。

其中，第一閥門102和第二閥門202可以采用現(xiàn)有的產(chǎn)品；第一流量計(jì)103和第二流量計(jì)203也可以采用現(xiàn)有的產(chǎn)品，例如型號為CX-UWM-TDS-100W、原產(chǎn)地上海的流量計(jì)。

本實(shí)施例的可選方案中，第三管道301上設(shè)置有第三閥門302，第三閥門302與控制器7電連接，即控制器7能夠控制第三閥門302的啟閉。通過第三閥門302以控制第三管道301的通斷，進(jìn)而控制調(diào)配箱3與沉降箱4之間通路的通斷。

進(jìn)一步地，第三管道301上設(shè)置有第三流量計(jì)(圖中未顯示)，第三流量計(jì)與控制器7電連接，以使控制器7依據(jù)第三流量計(jì)的流量信息控制第三閥門302的啟閉。即第三流量計(jì)監(jiān)測的流量信號傳輸至控制器7；通過第三流量計(jì)以便計(jì)量流經(jīng)第三管道301的液體流量，進(jìn)而計(jì)量調(diào)配箱3流入沉降箱4內(nèi)的氮溶液等液體的流量，以使沉降箱4內(nèi)流入定量的氮溶液等液體的體積。

本實(shí)施例的可選方案中，生長池5的池底設(shè)置有土壤層501，生長池5的側(cè)壁的高度高于土壤層501的厚度。通過設(shè)置土壤層501，以模擬植物生長的環(huán)境。優(yōu)選地，生長池5為水泥防水生長池。

進(jìn)一步地，生長池5的池底與土壤層501之間設(shè)置有石子層502，以便模擬更多植物的生長環(huán)境。

優(yōu)選地，壓力泵6與控制器7電連接，以通過控制器7控制壓力泵6。

優(yōu)選地，壓力泵6為變頻壓力泵。關(guān)于變頻壓力泵的使用，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，先設(shè)定給水壓力(假設(shè)0.2Mpa)，然后通電運(yùn)行，壓力傳感器監(jiān)測管網(wǎng)壓力，并變?yōu)殡娦盘柗答佒磷冾l器，經(jīng)過對反饋值和設(shè)定值的分析處理，由變頻器來控制水泵的運(yùn)行，最終達(dá)到反饋值和設(shè)定值的一致。當(dāng)用水量增加時(shí)，系統(tǒng)壓力降低，反饋值小于設(shè)定值，變頻器輸出電壓和頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速升高，出水量增加；當(dāng)用水量減小時(shí)，水泵轉(zhuǎn)速降低，減少出水量，使管網(wǎng)壓力維持設(shè)定壓力值。以80DL50-20X3泵為例:額定參數(shù)：揚(yáng)程H＝60m，流量Q＝50m³/h，功率N＝15KW，電機(jī)轉(zhuǎn)速n＝1450r/min(轉(zhuǎn)/分),實(shí)際需要的參數(shù)往往要小于額定參數(shù)，假如實(shí)際需要壓力為H₁＝45米，那么實(shí)際消耗功率計(jì)算如下：

實(shí)際轉(zhuǎn)速：

實(shí)際電機(jī)功率：P₁＝(n₁/n)×P＝1256/1450×15＝13kw。

本實(shí)施例的可選方案中，沉降箱4的底板設(shè)置有多組管組，每組管組具有多個(gè)降雨管，每個(gè)降雨管具有降雨孔；

每組管組的降雨管的頂端距離沉降箱4的底板的距離相同，且每組管組的降雨管均布在沉降箱的底板上；

不同組的管組的降雨管的頂端距離沉降箱的底板的距離不同。通過設(shè)置不同高度的多組管組，以控制不同的降雨密度。例如有三組管組，分別為第一管組、第二管組和第三管組，第一管組、第二管組和第三管組的降雨管的頂端距離沉降箱4的底板的距離依次增大。當(dāng)沉降箱4內(nèi)的液體僅淹沒第一管組的降雨管時(shí)，壓力泵6向沉降箱4內(nèi)施加壓力，沉降箱4的降雨密度較小；當(dāng)沉降箱4內(nèi)的液體淹沒第一管組、第二管組的降雨管時(shí)，壓力泵6向沉降箱4內(nèi)施加壓力，沉降箱4的降雨密度居中；當(dāng)沉降箱4內(nèi)的液體淹沒第一管組、第二管組和第三管組的降雨管時(shí)，壓力泵6向沉降箱4內(nèi)施加壓力，沉降箱4的降雨密度較大。

可選地，從沉降箱的底板的中心向沉降箱的底板邊緣，降雨管與沉降箱的底板之間的夾角逐漸減小，以使多個(gè)降雨管呈發(fā)散性設(shè)置。例如設(shè)置于底板中心的降雨管與底板之間的夾角為90度，設(shè)置于底板邊緣的降雨管與底板之間的夾角為45度。通過多個(gè)降雨管呈發(fā)散性設(shè)置，以便面積較小的沉降箱的底板下降的雨水能夠均勻的降落到面積較大的生長池內(nèi)。

優(yōu)選地，降雨管的內(nèi)徑為0.3mm-2mm；降雨管的內(nèi)徑例如可以為0.3mm、0.51mm、0.6mm、0.8mm、1.25mm、1.69mm、1.99mm等，優(yōu)選地，降雨管的內(nèi)徑為0.41mm-0.9mm。

實(shí)施例二

實(shí)施例二提供了一種潮間帶氮沉降模擬系統(tǒng)，該實(shí)施例是在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上對氮沉降模擬裝置改進(jìn)后的另一技術(shù)方案，實(shí)施例一所公開的氮沉降模擬裝置的技術(shù)特征也適用于該實(shí)施例，實(shí)施例一已公開的氮沉降模擬裝置的技術(shù)特征不再重復(fù)描述。

圖4為本實(shí)施例提供的潮間帶氮沉降模擬系統(tǒng)的主視圖；圖5為本實(shí)施例提供的潮間帶氮沉降模擬系統(tǒng)的俯視圖；圖6為本實(shí)施例提供的潮間帶氮沉降模擬系統(tǒng)的電路連接示意圖。

結(jié)合圖1-圖3，參見圖4-圖6所示，本實(shí)施例提供的潮間帶氮沉降模擬系統(tǒng)，包括氮沉降模擬裝置，還包括海水調(diào)配池8。通過海水調(diào)配池8以存儲(chǔ)配制好濃度的海水。

生長池5的池底設(shè)置有土壤層501，生長池5的側(cè)壁的高度高于土壤層501的厚度。

生長池5的側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)水口和與進(jìn)水口相應(yīng)的出水口；進(jìn)水口與出水口均位于土壤層501的上方，且出水口比土壤層501高出0-2cm；進(jìn)水口連接有進(jìn)水管503，出水口連接有出水管504。例如，出水口比土壤層501高出的尺寸例如可以為0、0.2cm、0.5cm、0.8cm、1cm、1.2cm、1.8cm；優(yōu)選地，出水口與土壤層501齊平；以便于通過出水管504盡量排凈生長池5內(nèi)的海水。

海水調(diào)配池8與進(jìn)水管503連通，海水調(diào)配池8用于提供液體至生長池5內(nèi)。

進(jìn)水管503上設(shè)置有進(jìn)水閥門5031，通過進(jìn)水閥門5031以控制進(jìn)水管503的通斷，進(jìn)而控制海水調(diào)配池8與生長池5之間通路的通斷。

出水管504上設(shè)置有出水閥門5041，通過出水閥門5041以控制出水管504的通斷，進(jìn)而控制生長池5是否排水。優(yōu)選地，出水管504靠近土壤層501的一端設(shè)置有濾網(wǎng)；即出水管504靠近生長池5的一端設(shè)置有濾網(wǎng)；通過濾網(wǎng)，以避免或者降低生長池5內(nèi)的土壤的流失。優(yōu)選地，出水管504連接有收集池，以通過收集池收集從生長池5排出的海水。

本實(shí)施例中所述潮間帶氮沉降模擬系統(tǒng)包括氮沉降模擬裝置，即包括調(diào)配箱3、沉降箱4、生長池5和壓力泵6；通過將調(diào)配箱3內(nèi)定量的氮溶液液體輸入至沉降箱4內(nèi)，通過壓力泵6提供壓力至沉降箱4內(nèi)，以使沉降箱4內(nèi)的氮溶液液體通過多個(gè)降雨孔降落在生長池5內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)氮沉降，取代了傳統(tǒng)采用噴灑或澆灌的方式來人工作業(yè)的氮沉降，減少了勞動(dòng)量，避免了人工作業(yè)而造成模擬結(jié)果的隨意性和不準(zhǔn)確性，提高了模擬結(jié)果的一致性和準(zhǔn)確性。所述潮間帶氮沉降模擬系統(tǒng)還包括海水調(diào)配池8；通過將海水調(diào)配池8內(nèi)的海水從進(jìn)水管503流入生長池5內(nèi)，當(dāng)海水在生長池5的水位能滿足實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的高度時(shí)關(guān)閉進(jìn)水管503上的進(jìn)水閥門5031，一定時(shí)間后打開出水管504上的出水閥門5041，使海水流出生長池5，以模擬潮汐實(shí)驗(yàn)，模擬潮間帶植物對潮汐水淹的耐受限度。所述潮間帶氮沉降模擬系統(tǒng)通過調(diào)配箱3、沉降箱4、生長池5和海水調(diào)配池8等，以模擬潮間帶濕地不同濃度的海水、不同氮沉降水平條件下植物生長機(jī)制，能夠精確的控制氮沉降水平、潮汐水位及水淹時(shí)長情況，其模擬更接近現(xiàn)實(shí)，模擬結(jié)果的準(zhǔn)確度高、一致性好。

本實(shí)施例的可選方案中，所述潮間帶氮沉降模擬系統(tǒng)還包括控制器7；進(jìn)水閥門5031和出水閥門5041分別與控制器7電連接；即控制器7能夠分別控制進(jìn)水閥門5031和出水閥門5041的啟閉。

進(jìn)一步地，為了更好的控制生長池5內(nèi)注入的海水量，也即為了使生長池5內(nèi)的海水達(dá)到預(yù)設(shè)的實(shí)驗(yàn)容量，可選地，進(jìn)水管503上設(shè)置有與控制器7電連接的進(jìn)水流量計(jì)505，以使控制器7依據(jù)進(jìn)水流量計(jì)505的流量信息控制進(jìn)水閥門5031的啟閉。

為了更好的控制生長池5內(nèi)注入的海水量，也即為了使生長池5內(nèi)的海水達(dá)到預(yù)設(shè)的實(shí)驗(yàn)容量，還可以在生長池5內(nèi)設(shè)置有與控制器7電連接的液位傳感器506，液位傳感器506設(shè)置在土壤層501的上方，液位傳感器506用于監(jiān)測土壤層501上方的液位，以使控制器7依據(jù)液位傳感器506的液位信息控制進(jìn)水閥門5031的啟閉。通過控制器7，以自動(dòng)精確的控制氮沉降水平、潮汐水位及水淹時(shí)長情況，其模擬更接近現(xiàn)實(shí)，模擬結(jié)果的準(zhǔn)確度高、一致性好。

本實(shí)施例的可選方案中，生長池5內(nèi)設(shè)置有造浪泵507，造浪泵507與控制器7電連接；造浪泵507設(shè)置在土壤層501的上方；造浪泵507設(shè)置在生長池5預(yù)設(shè)的海水內(nèi)，以制造波浪，更好的模擬漲潮時(shí)的海浪。

本實(shí)施例的可選方案中，氮沉降模擬裝置的數(shù)量為多個(gè)，每個(gè)氮沉降模擬裝置的生長池5的進(jìn)水管503與海水調(diào)配池8連通；氮沉降模擬裝置的數(shù)量例如可以為2個(gè)、5個(gè)、10個(gè)、12個(gè)、16個(gè)等。

還包括收集池9，每個(gè)氮沉降模擬裝置的出水管504與收集池9連通。通過設(shè)置多個(gè)氮沉降模擬裝置，即通過設(shè)置多組調(diào)配箱3、沉降箱4、生長池5和壓力泵6，以便同時(shí)模擬潮間帶濕地不同濃度的海水、不同氮沉降水平條件下植物生長機(jī)制，以便對照不同濃度的海水、不同氮沉降水平條件下植物的生長狀況。

例如，建10個(gè)氮沉降模擬裝置，即建10個(gè)生長池5，其中每五個(gè)連成一排且排成兩排，兩排生長池5之間的間距為2m，進(jìn)水管503和出水管504安裝在生長池5側(cè)壁上，且出水管504的出水口高于生長池5內(nèi)土壤層501為0.02m。

例1、研究潮間帶濕地鹽地堿蓬生長對潮汐作用的響應(yīng)機(jī)制；

選定第一排生長池5，在生長池5中種植鹽地堿蓬用于潮汐模擬實(shí)驗(yàn)。提前在海水調(diào)配池8中配制一定濃度(實(shí)驗(yàn)所需)的海水，然后開始供水直到生長池5的水位能滿足實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的高度時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水管503，淹水一定時(shí)間后打開出水管504，讓水流出。

例2、研究潮間帶濕地不同氮沉降水平條件下鹽地堿蓬生長機(jī)制；

選定第二排生長池5，在生長池5中種植鹽地堿蓬，設(shè)定氮溶液濃度分別為0kg·hm^-2·a^-1、25kg·hm^-2·a^-1、50kg·hm^-2·a^-1、75kg·hm^-2·a^-1、100kg·hm^-2·a^-1的五組。對第一排五個(gè)生長池5進(jìn)行例1實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，也對第二排五個(gè)生長池5進(jìn)行施加五組不同濃度的氮溶液。最后取樣觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

需要說明的是，氮溶液濃度為25kg·hm^-2·a^-1表示：每年每平方公頃噴灑25千克氮溶液。

本實(shí)施例的可選方案中，生長池5的進(jìn)水口可以設(shè)置為1個(gè)或者多個(gè)；優(yōu)選地，多個(gè)進(jìn)水口的排列方向與生長池5的池底平行，且均設(shè)在生長池的側(cè)壁上；進(jìn)水管503與每個(gè)進(jìn)水口連通。

可選地，進(jìn)水口為矩形，進(jìn)水口的長度方向與生長池5的池底平行；進(jìn)水口的長度大于生長池5的側(cè)壁的一半尺寸。進(jìn)水管503與進(jìn)水口相適應(yīng)，且進(jìn)水管503靠近進(jìn)水口的一端設(shè)置有多個(gè)分流板，多個(gè)分流板設(shè)置在進(jìn)水管503內(nèi)部，以使進(jìn)水口比較均勻的流出海水調(diào)配池8內(nèi)的液體。進(jìn)一步地，多個(gè)分流板分別與生長池5的池底垂直。

實(shí)施例三

實(shí)施例三提供了一種潮間帶氮沉降模擬方法，以更好的實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例二所述的潮間帶氮沉降模擬系統(tǒng)，

實(shí)施例一、實(shí)施例二所公開的技術(shù)特征也適用于該實(shí)施例，實(shí)施例一、實(shí)施例二已公開的技術(shù)特征不再重復(fù)描述。

為節(jié)約篇幅，該實(shí)施例的改進(jìn)特征同樣體現(xiàn)在圖1-圖6中，因此，結(jié)合圖1-圖6對該實(shí)施例的方案進(jìn)行說明。

參見圖1-圖6所示，本實(shí)施例提供的潮間帶氮沉降模擬方法，包括：

步驟100，調(diào)配箱3通過第三管道301向沉降箱4內(nèi)流入預(yù)設(shè)體積的氮溶液；優(yōu)選地，第三管道301上設(shè)置有第三閥門302，且第三閥門302與控制器7電連接，以便通過控制器7控制第三閥門302的啟閉，進(jìn)而控制調(diào)配箱3與沉降箱4之間通路的通斷。進(jìn)一步地，第三管道301上設(shè)置有第三流量計(jì)，第三流量計(jì)與控制器7電連接，以使控制器7依據(jù)第三流量計(jì)的流量信息控制第三閥門302的啟閉。

步驟200、采用壓力泵6給沉降箱4內(nèi)提供壓力，以使沉降箱4內(nèi)的氮溶液通過多個(gè)降雨孔降落在生長池5內(nèi)；其中，沉降箱4的底板密布有多個(gè)降雨孔。可選地，通過改變壓力泵6輸入沉降箱4內(nèi)的壓力，以改變液體降落在生長池5內(nèi)的流速，也即改變氮沉降的流速。

步驟300、連通進(jìn)水管503，以使生長池5內(nèi)流入海水；生長池5內(nèi)的海水達(dá)到預(yù)設(shè)體積或者預(yù)設(shè)高度時(shí)，阻斷進(jìn)水管503；優(yōu)選地，海水調(diào)配池8用于存儲(chǔ)配置好濃度的海水，且海水調(diào)配池8通過進(jìn)水管503與生長池5連通，進(jìn)水管503上設(shè)置有進(jìn)水閥門5031，通過進(jìn)水閥門5031以控制進(jìn)水管503的通斷。例如，生長池5內(nèi)的海水達(dá)到預(yù)設(shè)體積或者預(yù)設(shè)高度時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水閥門5031。

步驟400、預(yù)設(shè)時(shí)間間隔之后，連通出水管504，排出生長池5內(nèi)的海水。優(yōu)選地，出水管504上設(shè)置有出水閥門5041，通過出水閥門5041以控制出水管504的通斷。優(yōu)選地，出水管504連接有收集池9，以通過收集池9收集從生長池5排出的海水。

本實(shí)施例中所述潮間帶氮沉降模擬方法，通過將調(diào)配箱3內(nèi)預(yù)設(shè)體積的氮溶液輸入至沉降箱4內(nèi)，通過壓力泵6提供壓力至沉降箱4內(nèi)，以使沉降箱4內(nèi)的氮溶液液體通過多個(gè)降雨孔降落在生長池5內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)氮沉降，取代了傳統(tǒng)采用噴灑或澆灌的方式來人工作業(yè)的氮沉降，減少了勞動(dòng)量，避免了人工作業(yè)而造成模擬結(jié)果的隨意性和不準(zhǔn)確性，提高了模擬結(jié)果的一致性和準(zhǔn)確性。所述潮間帶氮沉降模擬方法還通過連通進(jìn)水管503，以使生長池5內(nèi)流入海水；當(dāng)生長池5內(nèi)的海水達(dá)到預(yù)設(shè)體積或者預(yù)設(shè)高度時(shí)，即海水在生長池5的水位能滿足實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的高度時(shí)，阻斷進(jìn)水管503，預(yù)設(shè)時(shí)間間隔之后，連通出水管504，排出生長池5內(nèi)的海水，以模擬潮汐實(shí)驗(yàn)，模擬潮間帶植物對潮汐水淹的耐受限度。所述潮間帶氮沉降模擬方法通過調(diào)配箱3、沉降箱4、生長池5和進(jìn)、出水管504等，以模擬潮間帶濕地不同濃度的海水、不同氮沉降水平條件下植物生長機(jī)制，能夠精確的控制氮沉降水平、潮汐水位及水淹時(shí)長情況，其模擬更接近現(xiàn)實(shí)，模擬結(jié)果的準(zhǔn)確度高、一致性好。

本實(shí)施例的可選方案中，在步驟100之前還包括，

原液箱1通過第一管道101向調(diào)配箱3內(nèi)流入預(yù)設(shè)體積的氮溶液；稀釋箱2通過第二管道201向調(diào)配箱3內(nèi)流入預(yù)設(shè)體積的稀釋溶液。

優(yōu)選地，原液箱1和稀釋箱2均設(shè)置于調(diào)配箱3的上方，以便原液箱1和稀釋箱2內(nèi)的液體通過重力作用從第一管道101、第二管道201流入調(diào)配箱3內(nèi)。

優(yōu)選地，第一管道101上設(shè)置有第一閥門102和第一流量計(jì)103，第二管道201上設(shè)置有第二閥門202和第二流量計(jì)203；第一閥門102、第一流量計(jì)103、第二閥門202和第二流量計(jì)203分別與控制器7電連接，以使控制器7依據(jù)第一流量計(jì)103的流量信息控制第一閥門102的啟閉，以使控制器7依據(jù)第二流量計(jì)203的流量信息控制第二閥門202的啟閉。

本實(shí)施例中所述潮間帶氮沉降模擬方法具有實(shí)施例一所述氮沉降模擬裝置的優(yōu)點(diǎn)、以及實(shí)施例二所述潮間帶氮沉降模擬系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)施例一、實(shí)施例二所公開的所述氮沉降模擬裝置的優(yōu)點(diǎn)在此不再重復(fù)描述。

為了更加清楚地了解實(shí)施例一、實(shí)施例二、實(shí)施例三，以下舉例說明：

首先，將存儲(chǔ)高濃度氮溶液的原液箱1和存儲(chǔ)蒸餾水的稀釋箱2放在合適高度，開啟第一管道101上的第一閥門102和第二管道201上的第二閥門202，并通過第一流量計(jì)103計(jì)量原液箱1內(nèi)的氮溶液進(jìn)入調(diào)配箱3內(nèi)的流量，以及通過第二流量計(jì)203計(jì)量稀釋箱2內(nèi)的蒸餾水進(jìn)入調(diào)配箱3內(nèi)的流量。

例如，在原液箱1存放50mol/L的氮溶液10L，假設(shè)實(shí)驗(yàn)需要氮溶液濃度為10mol/L的沉降液，控制器7通過第一流量計(jì)103控制第一閥門102的啟閉，以使流出原液箱1內(nèi)的氮溶液的體積為1L，當(dāng)?shù)谝还艿?01上的第一流量計(jì)103反饋的輸出流量為1L時(shí)，控制器7控制第一閥門102關(guān)閉；控制器7通過第二流量計(jì)203控制第二閥門202的啟閉，以使流出稀釋箱2內(nèi)的蒸餾水的體積為4L，當(dāng)?shù)诙艿?01上的第二流量計(jì)203反饋的輸出流量為4L時(shí)，控制器7控制第二閥門202關(guān)閉。

其次，開啟第三管道301上的第三閥門302，以使稀釋后的氮溶液從調(diào)配箱3流入沉降箱4內(nèi)；通過壓力泵6來改變氮沉降的流速，進(jìn)入到生長池5中；以精確模擬氮沉降。

再次，在海水調(diào)配池8中配制一定濃度(實(shí)驗(yàn)所需)的海水，然后打開進(jìn)水管503上的進(jìn)水閥門5031，當(dāng)水在生長池5的水位能滿足實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的高度時(shí)關(guān)閉進(jìn)水閥門5031，一定時(shí)間后打開出水管504上的出水閥門5041，使海水通過出水管504進(jìn)入收集池9；以精確模擬潮汐實(shí)驗(yàn)，模擬潮間帶植物對潮汐水淹的耐受限度。

其中，配制海水采用的鹽例如可以為進(jìn)口鹽、普通鹽等；優(yōu)選地，配制海水采用的是進(jìn)口海水鹽，因?yàn)槠浜?0種微量元素。海水配制的水源，應(yīng)選用無毒，無味，潔凈的過濾水，地下水和晾曬一周的自來水。

假設(shè)實(shí)驗(yàn)所需要的海水密度為1.023g/cm³，則100千克在25攝氏度時(shí)，要配制成密度為1.023g/cm³的人工海水需加進(jìn)口海鹽32.6克。

假設(shè)實(shí)驗(yàn)所需要的海水密度為1.021g/cm³，則100千克在25攝氏度時(shí)，要配制成密度為1.021g/cm³的人工海水需加海鹽29.9克。

另外，以下提供本申請的主要零部件的尺寸示例：

原液箱1的外形尺寸為長×寬×高＝25cm×25cm×25cm；

稀釋箱2的外形尺寸為長×寬×高＝65cm×65cm×65cm；

調(diào)配箱3的外形尺寸為長×寬×高＝85cm×45cm×20cm；

沉降箱4的外形尺寸為長×寬×高＝150cm×150cm×10cm；

第一管道101、第二管道201和第三管道301采用外徑2.5cm、內(nèi)徑2.0cm的PPR管；

生長池5的外形尺寸為長×寬×高＝3m×3m×2m；可選地，生長池5埋入地下的高度為1.5m，在生長池5底部設(shè)有0.15m厚的石子層502，并且石子層502上面設(shè)有1.35m厚的土壤層501。

海水調(diào)配池8的外形尺寸為長×寬×高＝3m×3m×3m。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。