渗漏计lysimeter

在容器或框体中安放土柱采集不同深度渗漏水测定可溶性物质渗漏损失的研究装置。该词源于希腊文，lysi源于lysis，即“释放、分离、排泄”的意思；meter源于metron，即“测量、计测器具”之意。亦称排水采集器。在农业化学领域，主要用于研究营养物质随渗漏水向剖面下层移动乃至进入地下水的规律。它由四个基本部分组成：四周密闭而底部或（及）侧壁具有排水通道的容器或框体；垫有滤板或滤层的原状土柱或回填土柱；渗漏水采集系统；应研究目的而附设的各种传感器及数据截获系统。不同类型渗漏计的示意如下图。

渗漏计示意图

1.土柱；2.框壁；3.滤板或透水砼；4.滤层；5.排水和观测通道；6.总排水口；7.径流收集管； 8. 观测坑道；9.地面观测筒（中子水分仪）; 10.作物；11.渗滤水采集头和传感器探头；12.排水道

该装置于1850年后导入土壤化学研究。尤其是近半个世纪以来，已广泛用于养分物质在土壤剖面中的迁移及其渗漏损失研究，并进而扩及到肥料成分和潜在毒性废弃物的土壤残留和地下水污染的研究。在德、法、美、英、荷、奥、意、日、菲律宾、瑞典及加纳等国，相继建成不同规模的养分渗漏测定装置。在中国，1990年由国家统一部署投资，在北京昌平和马连洼、浙江杭州、四川重庆、河南郑州、陕西杨陵、吉林公主岭等7个地点，建成中国最大的养分渗漏计群，单个池体面积为0.79～4平方米(平均1.75平方米)，土柱高度1～2米，每个池体设有排水测孔5～18个。该项设施附属于国家土壤肥力和肥料效益监测基地，为农业化学物质在土壤中的残留及渗漏损失监测研究服务。
原理 在模拟田间条件下，依靠重力作用或负压抽汲采集土柱剖面不同层次的渗漏水，测定目标养分离子或污染离子的动态变化，探明离子的下淋量及其规律。也可在人为附加条件下，利用土柱不同深度的测孔插入各种传感器探头，监测相关农业化学性质的动态变化(如土壤温度、水势、容重、氧化还原电位、电导率、氧通量乃至根系分布密度等)，为植物营养研究提供有用的科学参数。
类型 根据研究目的和研究规模而定。❶容器种类。按大小可分为大型和小型两种，大的可达6～8立方米，小的则仅0.1～0.2立方米；按形状可分为框柱形和圆柱形；底部又分为锥底型和平底型；按材料分则有铁质、钢质、不锈钢、陶土、混凝土、玻璃钢及PVC塑料等。
❷土柱类型。按位置可分为原位与非原位两种，原位又可分为套框式和埋简式；按扰动状况分为原状土柱和回填土柱，原状土柱有原位和非原位，回填土柱有全埋式或半埋式。
❸作物。分为种植作物或裸地状况；种植又分为单作和多作定位。
❹观测方法。测孔布局有单孔型和多孔型，多孔型又分为单列多孔型和多列多孔型；单孔型用于不同土柱深度系列的观测，多孔型用于一种土柱深度的不同层次观测。按位置又可分为野外和室内两种，野外又分为田间和网室，室内分为温室和人工气候室。
设计基准 渗漏计设计的基本要求是在尽可能接近自然或田间状况下从土壤基质中收集渗漏液，为此要求做到：❶尽量少扰动的典型土柱；
❷尽可能接近田间状况的土柱环境；
❸有效的渗漏水采集系统。
建造工艺 原状土柱的采集与安装可分为吊装法和移位法两大类。在美、英、德等国多采用吊装法，即在土柱周围边挖掘、边用液压机或负重块将附有钢质环刀的圆筒套入土柱，再借助液压机将方形钢板顶入土柱下方以切断土体，最后用吊车将土柱吊离土坑的方法。在中国，安徽省滁县地区农业科学研究所在1987年采用“顶推移位工艺”完成四只纯重7.34吨原状土柱的移位。浙江省农业科学院土壤肥料研究所在1990年则采用500千克葫芦拉曳移位工艺，完成了八个4(2.0×2.0×1.0)立方米原状土柱与滤层基座的合拢。回填土柱采用分层采挖、按原层序回填、并结合灌水沉实或干湿交替的方法，使土柱尽可能回复到田间状态。土柱下方应垫设厚度为10 ～20厘米的滤层，滤层由砾石、粗砂、细砂、硅藻土组成，土柱与滤层之间为透水砼或多孔陶质滤板或多孔泡沫硬质塑料滤板。土柱与容器壁、容器壁和接缝、采水管道和传感器插入部位、土柱框体与滤层基座的接合部位，均应进行严密防渗处理。
测定技术 土壤渗漏水的采集可利用重力或负压抽汲。负压系统最大工作负压在74 660帕即已足够，可附加电流控制装置使其张力始终维持在略高于土壤吸力的水平。渗漏水抽滤头的材料有陶土、瓷土、聚四氟乙烯等，应研究目的而定。聚四氟乙烯抽滤头的养分离子透过性最佳，但在粘粒含量低的土壤上不适用。陶土抽滤头在酸性条件下会出现离子污染(尤其是Ca2+、Ni2+、Zn2+、Fe2+等)。此外，在渗漏水采集通道中，还可插入各种传感器探头，来检测与植物营养有关联的各种理化参数。
研究成就 应用渗漏计的农化研究重点是探测施入土壤中的厩肥、城市垃圾、污泥、氮磷钾化肥、石灰物质以及其它农化物质中的成分离子的去向(土壤残留、淋失、径流冲失)及可能污染。如日本在甘蓝上研究，测知施入氮有20%～40%渗漏损失，并确认降水量是肥料氮淋失最主要的影响因子。美国的研究发现，氮肥的淋失与土壤类型（吸收性能）、作物覆盖程度、氮肥施用方法有密切关系，并确认施加绿肥、厩肥、三叶草等有机物可以减少化肥氮的渗漏损失。德国和中国的研究还证实，使用硝化抑制剂可明显减少施入氮的NO^-₃-N淋失，并确认不同氮素形态的淋失率是NO^-₃-N>NO^-₂-N>NH⁺₄-N。