一种用于放牧草地的控雨新装置

摘要

本发明公开了一种用于放牧草地的控雨新装置，包括遮雨架、三角托、减雨槽、增雨槽、围栏铁丝网、挡板、雨量传感器和机箱，所述遮雨架为两个，包括竖直的支架和水平的连接杆，一个遮雨架的三角托上设有减雨槽形成减雨小区，另一个遮雨架的三角托上设有增雨槽形成增雨小区，减雨小区和增雨小区平行设置中间设有隔离带；所述遮雨架的上表面为正方形，所述连接杆及其底部固定的粗支管在水平面上旋转90°后粗支管可套接于旁边的细支管上，使减雨槽或增雨槽跟着旋转90°；所述雨量传感器与机箱相连。该装置可控制不同降雨量和不同放牧率，整个装置结构简单，可以拆卸，方便固定，智能控制，操作简单，数据导出便捷，有利于在野外做控制实验。

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能草地围栏放牧和控雨的装置，属于野外机械技术领域，尤其是涉及一种控制降雨量和天然及栽培放牧地的智能组合装置。

背景技术

如何定量评价气候变化和人类活动对陆地生态系统的影响已经成为研究全球变化的热点问题。尤其是在干旱和半干旱区，气候变化(干旱、多雨)和人类活动(放牧)的加剧容易导致生态系统退化，造成严重的生态和经济损失。由于草地生态系统的脆弱性及其对全球气候变化响应的敏感性，使其成内外研究全球变化的重点问题。因此，改善草地生态环境成为首要问题，这也成为生态与水热资源的热点问题。

当放牧和控雨相结合，不仅会影响植物群落结构，还会影响草地生态系统功能。因此，在降雨格局改变下，在放牧草地研究植物种子萌发、群落生理生态特征以及生物多样性的变化规律，为我国天然草寻求合理的放牧策略，防止草原退化提供科学依据。

目前，现有的装置大多为单一的减雨装置或增减雨装置，往往只是分析植被的时空动态变化与气候因子的相关性。而植被生长变化的主要原因是人类活动还是气候变化没有一个定量分析的结果。如何量化和分离气候变化(增雨，减雨)和人类活动(放牧，围封)对生态系统的影响目前还尚未清楚。为了克服单纯控雨装置的不足，本发明用于放牧草地的控雨新装置可以将草地放牧与控雨巧妙的结合起来，可增雨，减雨，放牧，停止放牧。装置智能化可操控，数据存储便捷，不仅可以研究降雨量对草地结构和功能的影响，还可研究不同放牧家畜和不同放牧率以及放牧与降雨结合对草地碳汇，生态系统植物个体、种群动态等，以及其它生物过程和非生物过程影响提供了一种技术手段，准确评估气候变化和人类活动对不同环境的影响，更好的制定生态保护政策，可广泛应用于生态学、生物学、畜牧学、农业科学等相关学科领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于放牧草的智能控雨试验装置，该装置可控制不同降雨量和不同放牧率，整个装置结构简单，可以拆卸，方便固定，智能控制，操作简单，数据导出便捷，有利于在野外做控制实验。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于放牧草地的控雨新装置，包括遮雨架、三角托、减雨槽、增雨槽、围栏铁丝网、挡板、雨量传感器和机箱，所述遮雨架为两个，包括竖直的支架和水平的连接杆，一个方向平行设置的连接杆上对应设有多个可拆卸三角托；一个遮雨架的三角托上设有减雨槽形成减雨小区，另一个遮雨架的三角托上设有增雨槽形成增雨小区，减雨小区和增雨小区平行设置中间设有隔离带；所述支架的高度可调，所述遮雨架沿减雨槽或増雨槽的长度方向倾斜设置，使减雨槽或増雨槽也倾斜设置，所述减雨槽底端通过连接通道与増雨槽高端相连；所述支架形成的框架外周设置可拆卸的围栏铁丝网，所述围栏铁丝网下面设有垂直插在地上的挡板；所述支架包括位于上面的粗支管和位于下面的细支管，粗支管与细支管可拆卸连接；所述遮雨架的上表面为正方形，所述连接杆及其底部固定的粗支管在水平面上旋转90°后粗支管可套接于旁边的细支管上，使减雨槽或增雨槽跟着旋转90°；所述雨量传感器与机箱相连。

优选地，所述减雨槽与增雨槽平行设置，所述减雨槽和增雨槽的倾斜方向相反，多个排列的减雨槽的低端下方设置引水槽，所述引水槽与增雨槽高端相接，相接的位置设有引水口。

优选地，所述三角托为直角角托，所述减雨槽和增雨槽为直角角槽，材质为硬质PC聚碳酸酯；所述增雨槽上均布设有多个孔，孔径大小为0.1cm，孔间距为8cm。

优选地，所述粗支管和细支管通过螺纹连接，每个粗支管和细支管均有四个螺丝口，可根据放牧家畜种类的不同来调节支管长短。

优选地，所述减雨槽和增雨槽对应位于同一直线上，连接在在多个减雨槽下端和多个增雨槽之间设有倾斜接水板，接水板底端设有挡板，挡板与增雨槽相接处设有与增雨槽截面相适应的引水口，接水板两侧也设有挡板；接水板上方设有遮雨棚，遮雨棚中间高，两侧低，邻近减雨小区和增雨小区侧均设置挡板。

优选地，所述挡板材质为有机玻璃，宽20cm,其中10cm埋入地下，10cm位于地面以上。

优选地，还包括隔板，所述隔板为镀铝锌板，垂直埋入地下50cm深；所述挡板和隔板用塑料薄膜缠绕一体。

优选地，所述机箱包括存储卡、USB接口，机箱根据更换的减雨槽和增雨槽来设定增减雨量，与雨量传感器相连记录自然降雨量,记录每日降雨量、统计生长季总降雨量，日期和增减雨量；机箱通过数据线可与计算机相连。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果在于：

1本发明雨槽为硬质PC聚碳酸酯(透光性大于95％)材料，不易风化且不易冻裂，透光且耐用。

2本发明设计成不锈钢支架可控制遮雨板高度和角度(图4)，通过螺丝把两个不同粗细的支管连接起来。其中，粗细支管各有四个螺丝口，可根据放牧家畜种类的不同来调节支管长短，从而改变不锈钢支架的高度。而现有装置一般根据插入土壤中的深度来调节装置的高度和倾斜度，但插入土壤太深不方便拆卸，太浅又影响装置的牢固性；本发明可自由调节支架高度，如在放牧家畜时升高装置，在围封停止放牧时降低装置，不仅避免了风的干扰，还不会影响家畜活动。既有良好的牢固性，又便于控制装置的高度和倾斜度。可根据放牧家畜种类自由调节装置高度。

3上述中增雨小区和减雨小区的粗支管为可拆卸旋转，实验操作过程中可顺时针粗支管旋转90°，固定在旁边的细支管上，使其固定在支架上减雨槽均旋转90°，以防止两个子小区长期固定而出现增减雨不均匀的现象，避免植被生长发育出现带状现象而影响草地生态系统。

4本发明装置通过减雨槽进行截留自然降雨，利用雨水在自然重力作用下从高到低流动的原理，来达到减雨的目的。同时可根据试验要求，不同降雨量，可以通过更换减雨槽，改变截雨面积。例如：需要减少30％的降雨量，则更换减雨槽使其水平截面为遮雨棚的1/3，使30％的自然降雨被减雨槽截留。此设计可以极大地减少有关不同降雨量条件下相关研究的经费、工作量和缩短了所需研究的时间。

5上述支架采用不锈钢管代替以往用的镀锌管材，不仅耐腐蚀能力更强、使用年限长，而且重量较轻，便于拆卸移动。

6本发明装置在相邻的控制区四周垂直插入挡板与隔板并用塑料薄膜缠绕为一体，不仅防止其土壤水分受相邻样地地表径流和侧向水分的影响，以及土壤表层水分的流失；还可以防止地下部分被腐蚀而影响土壤成分和植被生长。

7挡板为有机玻璃，透明性好,不易破碎,而且防腐耐用，不会影响植被生长。

8本发明装置中的连接杆和三角托的材料均为不锈方钢，采用螺栓加固，便于组装和拆卸，并保证了支架结实牢固不易变形，使装置可以拆卸移动，方便固定，运输便利。

9在天然草地，此装置实现了控制自然降雨量，同时具有控制不同载畜量的作用，并且可以根据试验要求调整雨量以及支架的体积大小，适用于野外条件下，植被、土壤和动物对放牧与降雨结合模式变化的响应等研究。

10不仅可深入研究草地对放牧与降雨结合模式变化的响应，可以控制实验检验减少降雨量和改变放牧率对草地农业生态系统结构和功能的影响，还可以研究在不同降雨量下，家畜体外消化代谢的变化。

11以往单一装置焊接后长期使用会生锈，本发明在焊接后镀漆，防止焊接口生锈，降雨后影响植被生长发育和土壤元素含量，从而影响实验结果。

12减雨槽和增雨槽均可拆卸，方便及时清理灰尘，避免影响植被生长。

13本装置可记录降雨量和增减雨量，数据可自动采集，方便拷贝。

14采集土壤和植被样品可将增雨槽和减雨槽拆卸，便于采集样品。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。

图1是本发明实施例1的一种用于放牧草地的控雨新装置的俯视图。

图2是本发明实施例2的一种用于放牧草地的控雨新装置的俯视图。

图3是用于放牧草地的控雨新装置的立体图。

图4是减雨小区的俯视图。

图5是减雨槽的结构示意图。

图6是增雨小区的俯视图。

图7是增雨槽的结构示意图。

图8是支架的结构示意图。

图9是机箱与雨量传感器连接的结构示意图。

图中：1.支架、2.减雨槽、3.三角托、4.引水槽、5.挡板、7.粗支管、8.细支管、9.螺丝、10.螺丝口、11.围栏铁丝网、12.増雨槽、13.雨量传感器、14.机箱、15.接水板。

具体实施方式

如图1-9所示，本发明公开了一种用于放牧草地的控雨新装置。放牧草原的智能控雨装置通过下层围栏控制载畜量、上层改变降雨量来实现控制放牧率和控雨的目的。

整个装置主要由支架1(不锈钢管)、连接杆(不锈钢杆)、三角托3(不锈钢角脱)、减雨槽2(硬质PC聚碳酸酯管)、引水槽4、增雨槽12、雨量传感器、机箱(存储卡、USB接口)、围栏铁丝网11(镀锌铁丝)、挡板5(有机玻璃)和隔板(镀铝锌板)组成。

支架1采用不锈钢管架组建而成，面积为2m×4.5m，包括减雨小区和增雨小区，其中两个子小区面积均为2m×2m，中间设有0.5m隔离带；不锈钢管支架1可调节高度，为1-2m，根据放牧家畜种类和放牧管理不同而调节高低(如放牧家畜为绵羊时，高端高为1.4m，低端高度为1.35m；放牧家畜为牦牛时，高端高为1.8m，低端高度为1.75m；不放牧时，可调节不影响天然草地植被生长高度即可，高端比低端高0.05m)。减雨槽2为硬质PC聚碳酸酯(透光性大于95％)材料，将减雨槽对折后热压，做成直角角槽(图3)。固定在装置架子上，每个雨槽平行组装在同一水平面上，且与水平面呈夹角(夹角度数由放牧家畜种类调节支架两端高度决定)。使雨槽水平面积正好等于遮雨棚的1/2，来保证通过减雨槽将自然降雨的50％截留，使减雨小区减少50％的自然降雨，降低50％的降雨量。同时截留的雨水受重力作用流进引水槽4内。通过引水槽4链接，以接收减少50％的自然降雨。在每一个减雨装置低端的一侧，通过引水槽4连接增雨槽12，增雨槽12和减雨槽2材料一致，每个直角槽打空，孔径大小为0.1cm，孔间距为8cm，连接减雨小区侧偏高，确保增加的雨水全部流进增雨小区。

每个控雨装置的四周均用可拆卸的围栏铁丝网11隔离，每个增减雨小区边界地方(地表和地下)均设有挡板5(有机玻璃)和隔板(镀铝锌板)，防止其土壤水分受相邻样地地表径流和侧向水分的影响，以及土壤表层水分的流失。地下部分将隔板垂直埋入地下50cm深，地表部分用有机玻璃作为挡板，挡板宽20cm,其中10cm埋入地下，保留10cm裸露地面。将地表挡板5和地下隔板用塑料薄膜缠绕一体，以免挡板5和隔板留有缝隙且长期深埋地下被腐蚀而影响土壤成分。若多套装置同用，则需要每套装置周围设置大于5m宽的缓冲带，以避免相互干扰。

机箱(主机)14可实时监控，自动采集数据。主机根据更换的减雨槽2和增雨槽12来设定增减雨量，与雨量器13相连记录自然降雨量,记录每日降雨量、统计生长季总降雨量，日期和增减雨量。主机通过数据线可与计算机相连，主机14中也配有存储卡，可导出数据。实验可依据每次的降雨情况,确定具体的遮雨频率。

由于天然草地风较大，若支架太高，降雨会受风的干扰；若支架太低，放牧会受到干扰。因此，本装置设计成支架可以调节升降来控制遮雨板高度(图4)，通过螺丝9链接两个不同粗细的支管。其中，每个粗支管7和细支管8均有四个螺丝口10，可根据放牧家畜的不同来调节支管长短，从而达到增高或降低支架高度。同时，还可将上面的粗支管7拆卸并旋转90°，固定在旁边的细支管8上，使其固定在支架上减雨槽2均旋转90°，以免遮雨区固定而出现降雨不均匀现象，以防植被生长出现带状现象。

减雨槽2旋转90°后，引水槽4随着旋转到中间，可通过连接管将水引到增雨槽；也可以在减雨槽和增雨槽12之间设立接水板16，接水板底端设有挡板，挡板与增雨槽相接处设有与增雨槽截面相适应的引水口，接水板两侧也设有挡板；接水板上方设有遮雨棚，遮雨棚可挡住隔离带的雨，使其不流入增雨小区，遮雨棚可中间高，靠两侧低，靠近减雨小区和增雨小区侧均设置挡板，这样使雨水流到接水板外面，也不落在减雨小区和增雨小区。

每个减雨槽2用4个不锈钢三角托起固定(可拆卸)，若改变降雨量，可以通过更换减雨槽2，改变截雨面积。例如：需要减少30％的降雨量，则更换减雨槽使其水平截面为遮雨棚的1/3，使30％的自然降雨被减雨槽截留。

实施例1

实施例1中，所述减雨槽2与增雨槽12平行设置，所述减雨槽2和增雨槽12的倾斜方向相反，多个排列的减雨槽2的低端下方设置引水槽4，所述引水槽4与増雨槽12高端相接，相接的位置设有引水口。

实施例2

所述减雨槽2和增雨槽12对应位于同一直线上，连接在在多个减雨槽2下端和多个增雨槽12之间设有倾斜接水板15，接水板15底端设有挡板，挡板与增雨槽12相接处设有与增雨槽12截面相适应的引水口，接水板15两侧也设有挡板；接水板15上方设有遮雨棚，遮雨棚中间高，两侧低，邻近减雨小区和增雨小区侧均设置挡板。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例和一般说明而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。