本发明公开了一种湿地土壤剖面Eh、pH和EC原位测定装置与方法，装置包括圆柱形地埋箱（8），其特点是，圆柱形地埋箱（8）上设有凹形孔（7）、锥形头（1）、胶塞（9）及胶塞拉环（11）、上盖（10）、铂金丝探头（2）、EC‑温度‑水分传感器（3）、pH‑Eh信号传导绝缘铜导线（4）和EC‑温度‑水分信号传导绝缘铜导线（5）；圆柱形地埋箱（8）外设有接线箱（13），信号传导绝缘铜导线通过接线箱（13）的进出线孔分别与甘汞参比电极（23）、pH‑Eh分析仪（24）和EC‑温度‑水分分析仪（25）连接；方法是通过开关控制，实现湿地剖面土壤pH、Eh、温度、水分和EC野外原位同步测定；极大地节省了采样分析的成本，提高野外监测的工作效率。
1.一种湿地土壤剖面Eh、pH和EC原位测定装置，包括圆柱形地埋箱（8），其特征在于，所述圆柱形地埋箱（8）两侧壁对应位置设置凹形孔（7），箱壁上的凹形孔（7）每间隔20cm设一组，每组2个凹形孔，圆柱形地埋箱（8）底端设锥形头（1），顶端内部设带有拉环（11）的胶塞（9），顶部设上盖（10），胶塞（9）和上盖（10）预制穿线孔（12）；所述的两侧壁对应位置的凹形孔（7）内分别固定设铂金丝探头（2）和EC-温度-水分传感器（3），铂金丝探头（2）和EC-温度-水分传感器（3）分别与pH-Eh信号传导绝缘铜导线（4）和EC-温度-水分信号传导绝缘铜导线（5）相焊接；圆柱形地埋箱（8）上部设接线箱（13），接线箱（13）上设进线孔（14）和出线孔（19）；双开单控开关（17）、pH-Eh分析仪接头（21）、EC-温度-水分分析仪接头（22）置于接线箱（13）外部，双开单控开关（17）上的pH-Eh信号传导导线接线柱（15）和EC-温度-水分信号传导导线接线柱（16）置于接线箱（13）内部；所述的pH-Eh信号传导绝缘铜导线（4）穿过胶塞（9）和上盖（10）上预制穿线孔，通过进线孔（14）与pH-Eh信号传导导线接线柱（15）连接后，并入pH-Eh信号传导并联总线（18），再通过出线孔（19）与pH-Eh分析仪接头（21）连接；EC-温度-水分信号传导绝缘铜导线（5）穿过胶塞（9）和上盖（10）上预制穿线孔，通过进线孔（14）与EC-温度-水分信号传导导线接线柱（16）连接后，并入EC-温度-水分信号传导并联总线（20），再通过出线孔（19）与EC-温度-水分分析仪接头（22）连接；所述的pH-Eh分析仪接头（21）与甘汞参比电极（23）及pH-Eh分析仪（24）连接，所述的EC-温度-水分分析仪接头（22）与EC-温度-水分分析仪（25）连接。
2.根据权利要求1所述的一种湿地土壤剖面Eh、pH和EC原位测定装置，其特征在于，所述的锥形头（1）内部为空心，高度20cm。
3.根据权利要求1所述的一种湿地土壤剖面Eh、pH和EC原位测定装置，其特征在于，所述的圆柱形地埋箱（8）直径2.0cm，箱壁上的凹形孔（7）位于圆柱形地埋箱（8）两侧。
4.根据权利要求1所述的一种湿地土壤剖面Eh、pH和EC原位测定装置，其特征在于，所述的圆柱形地埋箱（8）顶部与最上部的凹形孔（7）距离为60cm。
5.根据权利要求1所述的一种湿地土壤剖面Eh、pH和EC原位测定装置，其特征在于，所述的铂金丝探头（2）与pH-Eh信号传导绝缘铜导线（4）连接部位采用玻璃密封罩（6）密封。
6.根据权利要求1所述的一种湿地土壤剖面Eh、pH和EC原位测定装置，其特征在于，所述的胶塞（9）厚度5cm，上部3cm部分直径与圆柱形地埋箱内径吻合，下部2cm部分呈圆台形，最下部最小直径比上部小0.5cm。
7.采用上述权利要求1-6所述的一种湿地土壤剖面Eh、pH和EC原位测定装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
a将安装调试好的圆柱形地埋箱安放在湿地野外定位观测点预制安装孔中，顶部高出地面50cm，此时铂金丝探头和EC-温度-水分传感器通过凹形孔与相应监测深度的土壤相接触；
b将圆柱形地埋箱内连接铂金丝探头和温度-水分-EC传感器的绝缘铜导线通过接线箱进线孔与相应的接线柱连接，所有开关处于关闭状态；
c并联总线通过出接线箱线孔分别与甘汞参比电极、pH-Eh分析仪和EC-温度-水分分析仪相连接，甘汞参比电极与湿地土壤相接触；每次开启一组开关，其余处于关闭状态，测定土壤剖面同一层次的pH、Eh、温度、水分和EC，测定完毕后关闭，随后关闭当前组的双开单控开关，依次开启下一组，再测定下一层次的土壤的pH、Eh、温度、水分和EC值。
一种湿地土壤剖面Eh、pH和EC原位测定装置与方法
[0001] 技术领域：
[0002] 本发明涉及土壤电化学领域中的土壤化学指标测试技术领域，具体地讲是一种湿地土壤剖面Eh、pH和EC原位测定装置与方法；是用于湿地不同深度土壤Eh（氧化还原电位）、pH（酸碱度）、EC（盐分）的原位同步测定装置。
[0003] 背景技术：
[0004] Eh、pH、EC是重要的土壤化学指标，在湿地土壤的元素生物地球化学研究中，它们均具有极为广泛的影响范围和应用范围，是不可缺少的重要参数。现有的Eh、pH、EC测定装置只适合于实验室内不同水土配比条件下和野外0－10cm深度土壤的Eh、pH、EC三个指标单项测定，而不能充分满足野外不同深度土壤这三种指标的原位同步测定。为了满足原位同步测定同一湿地土壤剖面不同深度的Eh、pH、EC以及同一监测地点不同时段的Eh、pH、EC，提高测试精度及野外监测工作效率，增强测定结果的可比性，减少人为误差，开发湿地土壤不同深度Eh、pH、EC原位测定装置是十分必要的。目前常规的湿地土壤Eh、pH、EC测定主要采用如下几种方法：其一是将湿地土壤样品风干或烘干后，加蒸馏水配置成一定土水比的混合液，再分别测定混合液的Eh、pH、EC值；这种测定方法的优点是可在实验室内完成，缩短了野外工作时间；缺点是测定操作过程繁琐，所测结果与野外实际值存在一定的偏差；其二是在湿地中原位分别测定土壤表层的Eh、pH、EC，完毕后将装置取出；优点是可直接反应湿地土壤的这三种指标的真实情况，省时，省力；缺点是不能同步测定湿地不同深度土壤的Eh、pH、EC，在测定不同土壤剖面时，测试结果会受到残留在电极表面的土壤的干扰，每次测定时因位置差异所造成的人为误差大，不同测试结果之间可比性差。
[0005] 发明内容：
[0006] 本发明的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种湿地土壤剖面Eh、pH和EC原位测定装置。
[0007] 本发明的另一目的是提供一种湿地土壤剖面Eh、pH和EC原位测定方法。
[0008] 本发明主要解决现有的常规Eh、pH、EC分析测试无法实现多层土壤同步原位监测及测定结果可比性差等问题。
[0009] 本发明的技术方案是：一种湿地土壤剖面Eh、pH和EC原位测定装置，包括圆柱形地埋箱，其特殊之处在于，所述圆柱形地埋箱两侧壁对应位置设置凹形孔，底端设锥形头，顶端内部设带有拉环的胶塞，顶部设上盖，胶塞和上盖预制穿线孔；所述的凹形孔内固定设铂金丝探头和EC-温度-水分传感器，铂金丝探头和EC-温度-水分传感器分别与pH-Eh信号传导绝缘铜导线和EC-温度-水分信号传导绝缘铜导线相焊接；圆柱形地埋箱上部设接线箱，接线箱上设进线孔和出线孔；双开单控开关、pH-Eh分析仪接头、EC-温度-水分分析仪接头置于接线箱外部，双开单控开关上的pH-Eh信号传导导线接线柱和EC-温度-水分信号传导导线接线柱置于接线箱内部；所述的pH-Eh信号传导绝缘铜导线穿过胶塞和上盖上预制穿线孔，通过进线孔与pH-Eh信号传导导线接线柱连接后，并入pH-Eh信号传导并联总线，再通过出线孔与pH-Eh分析仪接头连接；EC-温度-水分信号传导绝缘铜导线穿过胶塞和上盖上预制穿线孔，通过进线孔与EC-温度-水分信号传导导线接线柱连接后，并入EC-温度-水分信号传导并联总线，再通过出线孔与EC-温度-水分分析仪接头连接；所述的pH-Eh分析仪接头与甘汞参比电极及pH-Eh分析仪连接，所述的EC-温度-水分分析仪接头与EC-温度-水分分析仪连接。
[0010] 进一步的，所述的锥形头内部为空心，高度20cm。
[0011] 进一步的，所述的圆柱形地埋箱直径2.0cm，箱壁上的凹形孔每间隔20cm设一组，每组2个凹形孔，位于圆柱形地埋箱两侧。
[0012] 进一步的，所述的圆柱形地埋箱顶部与最上部的凹形孔距离为60cm。
[0013] 进一步的，所述的铂金丝探头与pH-Eh信号传导绝缘铜导线连接部位采用玻璃密封罩密封。
[0014] 进一步的，所述的胶塞厚度5cm，上部3cm部分直径与圆柱形地埋箱内径吻合，下部2cm部分呈圆台形，最下部最小直径比上部小0.5cm。
[0015] 本发明的一种湿地土壤剖面Eh、pH和EC原位测定方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：
[0016] a将安装调试好的圆柱形地埋箱安放在湿地野外定位观测点预制安装孔中，顶部高出地面50cm，此时铂金丝探头和EC-温度-水分传感器通过凹形孔与相应监测深度的土壤相接触；
[0017] b将圆柱形地埋箱内连接铂金丝探头和温度-水分-EC传感器的绝缘铜导线通过接线箱进线孔与相应的接线柱连接，所有开关处于关闭状态；
[0018] c并联总线通过出接线箱线孔分别与甘汞参比电极、pH-Eh分析仪和EC-温度-水分分析仪相连接，甘汞参比电极与湿地土壤相接触；每次开启一组开关，其余处于关闭状态，测定土壤剖面同一层次的pH、Eh、温度、水分和EC，测定完毕后关闭，随后关闭当前组的双开单控开关，依次开启下一组，再测定下一层次的土壤的pH、Eh、温度、水分和EC值。
[0019] 本发明的所述的一种湿地土壤剖面Eh、pH和EC原位测定装置与方法与已有技术相比具有突出的实质性特点和显著进步：1、圆柱形地埋箱直接安放在湿地野外定位观测点预制孔内，每隔20cm设置一个监测探头，可同时监测120cm土壤剖面不同深度的pH、Eh、温度、水分和EC值，实现了湿地剖面多层土壤pH、Eh、温度、水分和EC值野外原位同步测定；2、圆柱形地埋箱底部连接圆锥形的锥形头，保障圆柱形地埋箱能够在野外顺利安装，避免受湿地植物根系及植物残体的阻挡；3、安装后，圆柱形地埋箱顶部距离地面距离为50cm，有效地保障圆柱形地埋箱顶部在湿地丰水期不被水淹没；4、圆柱形地埋箱所承接的凹形孔和监测探头数量可以根据实际监测需求进行调节，实现湿地剖面多深度原位同步观测，提高野外工作效率。
[0020] 附图说明：
[0021] 图1是本发明的结构示意图；
[0022] 图2是本发明的接线箱内部连接示意图。
[0023] 具体实施方式：
[0024] 为了更好地理解与实施，下面结合附图给出具体实施例详细说明本发明；所举实施例只用于解释本发明，并非用于对本发明范围的限制。
[0025] 实施例1，参见图1、2，根据设计需要加工制成圆柱形地埋箱8，直径2.0cm，圆柱形地埋箱8两侧对应位置设置凹形孔7，凹形孔7每间隔20cm设一组，每组2个凹形孔，位于圆柱形地埋箱8两侧，圆柱形地埋箱8顶部与最上部的凹形孔7距离为60cm；圆柱形地埋箱8底端连接锥形头1，锥形头1内部为空心，高度20cm；圆柱形地埋箱8顶端内部安装带有拉环11的胶塞9，胶塞9厚度5cm，上部3cm部分直径与圆柱形地埋箱8内径吻合，下部2cm部分呈圆台形，最下部最小直径比上部小0.5cm；圆柱形地埋箱8顶部内部设置带有拉环11的胶塞9，顶部安装有上盖10，胶塞9和上盖10预制穿线孔12；在凹形孔7内固定安装铂金丝探头2和EC-温度-水分传感器3，铂金丝探头2和EC-温度-水分传感器3分别与pH-Eh信号传导绝缘铜导线4和EC-温度-水分信号传导绝缘铜导线5相焊接，铂金丝探头2与pH-Eh信号传导绝缘铜导线4的连接部位采用玻璃密封罩6密闭；接线箱13置于圆柱形地埋箱8上部，接线箱13上有进线孔14和出线孔19，双开单控开关17、pH-Eh分析仪接头21、EC-温度-水分分析仪接头22置于接线箱13外部，双开单控开关17上的pH-Eh信号传导导线接线柱15和EC-温度-水分信号传导导线接线柱16置于接线箱13内部；将pH-Eh信号传导绝缘铜导线4穿过胶塞9和上盖10上预制穿线孔12，通过进线孔14与pH-Eh信号传导导线接线柱15连接后，并入pH-Eh信号传导并联总线18，再通过出线孔19与pH-Eh分析仪接头21连接；再将EC-温度-水分信号传导绝缘铜导线5穿过胶塞9和上盖10上预制穿线孔12，通过进线孔14与EC-温度-水分信号传导导线接线柱16连接后，并入EC-温度-水分信号传导并联总线20，再通过出线孔19与EC-温度-水分分析仪接头22连接；最后将pH-Eh分析仪接头21与甘汞参比电极23及pH-Eh分析仪24连接，将EC-温度-水分分析仪接头22与EC-温度-水分分析仪25连接；形成本发明的一种湿地土壤剖面Eh、pH和EC原位测定装置。
[0026] 上述实施例1连接好的测定装置的测试标定与校正：去离子水的pH在7.0左右，温度为水环境的实际温度，EC值在2 mS/cm左右；把去离子水的Eh值作为标准值Eh0，如在野外测试值为Eh1，其校正值Eh= Eh1-Eh0；将实施例1的装置置于去离子水中，每层重复3次，测得Eh为-298±21.68 mV; pH=6.91±0.16; EC=2±0.12 mS/cm；温度：18.5±1.4 ℃；各层差异不显著。
[0027] 上述实施例1的测定装置是在去离子水中测试，测试所获数据与去离子水实际指标相符，且各层差异不显著，说明本发明的测定装置测得的数据精确度高。
[0028] 实施例2，采用实施例1湿地土壤剖面Eh、pH和EC原位测定装置的测定方法，包括如下步骤：
[0029] a将安装调试好的圆柱形地埋箱安放在湿地野外定位观测点预制安装孔中，顶部高出地面50cm，此时铂金丝探头和温度-水分-EC传感器通过凹形孔与相应监测深度的土壤相接触；
[0030] b将圆柱形地埋箱内连接铂金丝探头和温度-水分-EC传感器的绝缘铜导线通过接线箱进线孔与相应的接线柱连接，所有开关处于关闭状态；
[0031] c并联总线通过接线箱出线孔分别与甘汞参比电极、pH-Eh分析仪和EC-温度-水分分析仪相连接，甘汞参比电极与湿地土壤相接触；每次开启一组开关，其余处于关闭状态，测定土壤剖面同一层次的pH、Eh、温度、水分和EC，测定完毕后关闭，随后关闭当前组的双开单控开关，依次开启下一组，再测定下一层次的土壤的pH、Eh、温度、水分和EC值。
[0032] 采用上述方法将测定装置安放在盐沼湿地环境中，每层重复3次测定，获得数据如下表：
[0033]
[0034] 由上表可知，测定所获数据十分理想，说明本发明的测定装置和测定方法是完全可以用于湿地土壤Eh、EC、pH的原位监测。
