王攀磊，徐勝濤，潘艷華，魯 耀，雷寶坤，付利波，朱紅業(yè)，王志遠(yuǎn)

（1. 云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所，昆明 650205； 2. 農(nóng)業(yè)部嵩明農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，昆明 650205）

0 引 言

近年來(lái)，粗放的農(nóng)田管理措施導(dǎo)致了耕地質(zhì)量的連年下降，尤其是農(nóng)田投入品的過(guò)量施用引起的農(nóng)田氮磷流失，加劇了農(nóng)業(yè)面源污染的風(fēng)險(xiǎn)。因此，土壤中養(yǎng)分的吸收、溶解、沉淀和水文等運(yùn)移過(guò)程逐漸成為農(nóng)業(yè)環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，特別是在不同土壤類型（土壤母質(zhì)、理化性質(zhì)和水文特征等）和農(nóng)田管理措施（耕作和施肥等）的共同影響下，土壤滲濾液成分的時(shí)空動(dòng)態(tài)特征成為農(nóng)業(yè)環(huán)境研究中的重要科學(xué)問(wèn)題[1-6]。滲漏池（lysimeter），又稱蒸滲儀，是監(jiān)測(cè)土壤滲濾液成分（水分、養(yǎng)分、重金屬和農(nóng)藥殘留等）淋洗特征的重要技術(shù)手段。

滲漏池是一種土柱系統(tǒng)，將土壤通過(guò)隔離或固定，在其側(cè)部或底部安裝監(jiān)測(cè)及收集裝置，以測(cè)定不同土壤、作物、氣候和地質(zhì)條件下的土壤液體滲漏量和養(yǎng)分動(dòng)態(tài)，進(jìn)而研究土壤-植物-水之間的變化規(guī)律[7-8]。在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，滲漏池主要用于研究水、氣、養(yǎng)分、農(nóng)藥殘留和重金屬等在土壤中的運(yùn)移規(guī)律。1688年，法國(guó)學(xué)者De la Hire創(chuàng)造性地利用滲漏池開展水土流失監(jiān)測(cè)工作[9]。近年來(lái)，隨著農(nóng)田環(huán)境問(wèn)題的日益突出和國(guó)家對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的高度重視，滲漏池在農(nóng)業(yè)環(huán)境科研工作中得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。據(jù)Lanthaler等[10]2004年的調(diào)查，在歐洲國(guó)家100多個(gè)研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)建立了近3 000個(gè)滲漏池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要用于研究農(nóng)田、森林、草地等生態(tài)系統(tǒng)中水、肥、氣、熱以及污染物的變化規(guī)律，其中涉及農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)研究的滲漏池占62%。1987年中國(guó)在重點(diǎn)農(nóng)區(qū)和主要土壤類型上，逐步建立了 9個(gè)土壤肥力和肥料效益長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)基地，以監(jiān)測(cè)研究土壤肥效為主，90年代后直至今日，隨著農(nóng)業(yè)環(huán)境問(wèn)題日漸突出，國(guó)內(nèi)各科研院所也開始陸續(xù)建立各類型滲漏池，以監(jiān)測(cè)土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)為主，多年來(lái)，滲漏池已逐漸成為國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)環(huán)境科研基地田間監(jiān)測(cè)設(shè)施中重要的組成部分。

滲漏池的實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)特性可以幫助建立土壤水分、養(yǎng)分、污染物等運(yùn)移模型，評(píng)估不同耕作措施對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響，進(jìn)而為完善農(nóng)田管理策略提供技術(shù)支持[11]。本文就滲漏池的分類、構(gòu)建、布設(shè)、取樣方法等內(nèi)容進(jìn)行了闡述，比較分析了各類滲漏池的優(yōu)劣以及人為效應(yīng)，并針對(duì)滲漏池目前存在的缺陷進(jìn)行討論并提出了建議。

1 滲漏池的分類

滲漏池的分類方法多樣，可按照構(gòu)建方法、研究功能、甚至大小型號(hào)進(jìn)行分類，如按照土壤裝填方式可分為回填式（backfilling）和原狀土柱（monolithic）；按照是否可稱重分為稱重式（weighable）和非稱重式（non-weighable）；按照排水方式分為自由排水型（free drainage）和張力控制排水型（suction controlled drainage）；按照尺寸大小又可分為大型和小型[8]。

本文根據(jù)滲漏池在農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)研究中的實(shí)際應(yīng)用情況，參考Kohnke等[9]的分類方法，將滲漏池的結(jié)構(gòu)分為回填型、原狀土柱型和Ebermayer型三大類。根據(jù)已查閱的資料結(jié)果顯示，全球范圍內(nèi)應(yīng)用的滲漏池以前兩者居多。據(jù)Lanthaler等[10]的調(diào)查結(jié)果，在歐洲應(yīng)用的滲漏池中，62%為回填型，30%為原狀土柱型。圖1為根據(jù)不同構(gòu)建和監(jiān)測(cè)方式歸納的滲漏池分類示意圖。

1）回填式?；靥钍綕B漏池為半封閉式結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是先構(gòu)建好具有垂直壁、頂部和封閉底部的容器，然后按照特定土層原位回填土壤，底部通常鋪設(shè)有滲濾層并安裝液體收集裝置，以監(jiān)測(cè)土壤滲漏量及養(yǎng)分流失量。在土壤回填方法上，部分研究按照固定的土層梯度挖取土層并將土壤篩選、混勻后再按照原有層次回填[12-17]，也有研究按照土壤的發(fā)育層次進(jìn)行挖取和回填[18]，其目的均是對(duì)土壤剖面進(jìn)行最大程度的還原。土壤回填至滲漏池后，需人為壓實(shí)直至土壤容重接近原始條件，此后在自然條件下經(jīng)過(guò)降雨或灌溉使土壤不斷收縮緊實(shí)，可通過(guò)檢測(cè)土壤導(dǎo)水率來(lái)判斷土壤是否達(dá)到原始狀態(tài)[19]。通常情況下，在開展試驗(yàn)前，滲漏池分層回填土后需經(jīng)過(guò)數(shù)年自然沉降，直至土壤容重恢復(fù)或接近田間原始狀態(tài)[20]。由于受取土技術(shù)限制，19世紀(jì)之前滲漏池類型均為回填土式[9]，一直被國(guó)內(nèi)外研究者廣泛沿用至今。

2）原狀土柱式。原狀土柱型的滲漏池結(jié)構(gòu)為半開放式，其土體側(cè)壁和田間土壤被隔離裝置所隔離，而底部部分開放用以收集濾液。由于回填土滲漏池不能監(jiān)測(cè)自然狀態(tài)下滲漏液的滲漏率和化學(xué)成分，英國(guó)洛桑試驗(yàn)站于1870年研究發(fā)明了第1個(gè)原裝土滲漏池裝置[9]。從構(gòu)建方法看，原狀土柱系統(tǒng)是指用外力將圓形或方形容器垂直于地面直接嵌入土體中，或是在整塊原始土壤的四周構(gòu)筑隔離裝置，并在底部鋪設(shè)滲濾層，用以接收土壤滲濾液的系統(tǒng)。原狀土柱多數(shù)為圓柱形，僅少量為正方形，框體通常由金屬材質(zhì)制成，即通過(guò)將板材滾軋、焊接成環(huán)狀圓筒。此外也有滲漏池采用有機(jī)玻璃等其他材質(zhì)[21]。

3）Ebermayer型。Ebermayer型的土體則為全開放式，在此類型的滲漏池中，土壤留在原位，不設(shè)置側(cè)壁，僅在土體下方濾液收集裝置[22]。從嚴(yán)格意義上講，Ebermayer型滲漏池由于未構(gòu)建隔離裝置，更適合被稱為土體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，而不宜被歸類為滲漏池。因此，本文將著重闡述回填型滲漏池和原狀土柱型滲漏池。

在土壤水文及水土流失領(lǐng)域，為了研究土體的水分平衡，通常在滲漏池底部安裝測(cè)重儀，以實(shí)時(shí)記錄滲漏池的質(zhì)量，同時(shí)通過(guò)測(cè)定滲漏液的質(zhì)量，以計(jì)算土壤的蒸發(fā)和蒸騰量，此類滲漏池被稱為稱重式（weighable）滲漏池。據(jù)Lanthaler等[10]的調(diào)查，目前在歐洲2000多個(gè)滲漏池中，82%的滲漏池為可稱重式，非稱重式（non-weighable）僅占 10%，主要是由于多數(shù)滲漏池有監(jiān)測(cè)土壤水分平衡的功能。然而，在重點(diǎn)關(guān)注土壤養(yǎng)分滲漏的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)研究領(lǐng)域，滲漏池可不安裝測(cè)重儀。除此之外，稱重式滲漏池在農(nóng)業(yè)環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用較少還有2個(gè)重要原因：1）滲漏池通常質(zhì)量較大，對(duì)測(cè)重儀的安裝工藝要求較高；2）很多滲漏池底部為混凝土結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致無(wú)法在其底部安裝測(cè)重儀。

各類文獻(xiàn)為滲漏池分類的主要目的是方便讀者了解不同滲漏池的建造原理及方式，實(shí)際上，由于研究目的、試驗(yàn)環(huán)境及試驗(yàn)條件等方面的限制，研究者會(huì)采用組合的方式進(jìn)行研究，并不拘泥于特定的滲漏池類型。

圖1 滲漏池的分類示意圖Fig.1 Schematic diagram of classification of lysimeter

2 滲漏池的構(gòu)建與布設(shè)

不同類型滲漏池構(gòu)建方式各異。滲漏池土體的承載方式或裝載方法通常是由具體的科學(xué)問(wèn)題、當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)環(huán)境及技術(shù)條件等決定的，而滲漏池的構(gòu)建也決定了試驗(yàn)采用何種布設(shè)方法、取樣方法及相關(guān)配套系統(tǒng)，因此滲漏池的構(gòu)建是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心。但總的來(lái)說(shuō)，其構(gòu)建方式均可歸為2種：第1種由混凝土、鋼筋或磚石構(gòu)建滲漏池或滲漏場(chǎng)，在其中填入土體，稱為混凝土滲漏池；第 2種是由塑膠或金屬材料鑄成的中空型圓柱框體（cylinder casing）裝載土體，稱為容器類滲漏池?；靥钍綕B漏池的構(gòu)建方式以第1種為主，少數(shù)采用第2種方式[23-24]；而原狀土柱式滲漏池則以第 2種為主。下面將分別針對(duì)混凝土滲漏池和容器型滲漏池的構(gòu)建、布設(shè)及取樣方法展開闡述。

2.1 混凝土滲漏池

滲漏池的建設(shè)深度至少應(yīng)達(dá)到作物根部最深處，如冬小麥的根部通常會(huì)生長(zhǎng)至地下2 m[25]，Evett等[26]建議種植冬小麥的試驗(yàn)地建設(shè)滲漏池時(shí)其深度應(yīng)該至少為 2 m。根據(jù)德國(guó)BBA的標(biāo)準(zhǔn)[27]推薦，滲漏池的面積應(yīng)不小于0.5 m2，深度應(yīng)在1.0～1.3 m之間。據(jù)調(diào)查，混凝土滲漏池的深度一般在1.2～1.8 m之間，也有個(gè)別滲漏池的深度達(dá)到 3.0 m。滲漏池的橫截面積通常在 2.0～6.0 m2之間。

混凝土滲漏池的建造步驟一般為：根據(jù)研究具體要求確定滲漏池的尺寸、數(shù)量以及滲漏池群的布局方式，以此計(jì)算總占地面積，整體開挖一定深度的規(guī)則長(zhǎng)方體坑池，用混凝土澆筑底部及四周，根據(jù)單個(gè)滲漏池的尺寸和布設(shè)逐一澆筑池壁。滲漏池結(jié)構(gòu)構(gòu)建完畢后，將分層挖出土壤過(guò)篩混勻并按照原土層回填。構(gòu)建材料可根據(jù)各地區(qū)的氣候及地質(zhì)條件而定，在溫度較低容易產(chǎn)生冰凍的地區(qū)可采用防水鋼筋混凝土或素混凝土修筑池壁和池底，避免冬季凍裂，而其他地區(qū)可采用磚混結(jié)構(gòu)澆筑，池底應(yīng)為混凝土。澆筑而成的鋼筋混凝土池壁厚度一般為20～30 cm，磚混池壁厚度應(yīng)不小于25 cm。滲漏池內(nèi)外壁兩側(cè)、池底均需要進(jìn)行防滲處理，涂抹防水砂漿，避免滲水。在側(cè)面，可設(shè)置不同深度的水平放置的滲漏液收集管，以收集、監(jiān)測(cè)不同土層的滲漏量及養(yǎng)分含量；在滲漏池池底，四周向中部?jī)A斜設(shè)置形成集水結(jié)構(gòu)，且池底中央通過(guò)地漏設(shè)置滲濾液采集管，該采集管向觀察池壁一側(cè)伸出且設(shè)有閥門。池底從下至上依次鋪設(shè)濾水材料，通常為由礫石、石英砂、土工布等組成的多層滲漏層。

觀測(cè)式滲漏池是一種在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的混凝土式滲漏池[14-15,28]，即在單個(gè)滲漏池之間建立觀測(cè)通道，其中一面池壁由透明材料構(gòu)成，用以實(shí)時(shí)觀察作物根部，測(cè)定根部生長(zhǎng)率。

混凝土滲漏池的工程構(gòu)建類型決定了其布設(shè)方式為集中建設(shè)，每個(gè)滲漏池為 1個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，由大量小區(qū)組成為滲漏池群，滲漏池建設(shè)的數(shù)量依試驗(yàn)要求而定，較小的滲漏池群數(shù)量在10個(gè)以內(nèi)，從構(gòu)建成本和試驗(yàn)要求考慮，滲漏池群通常為成排分布。觀測(cè)式滲漏池還需在排與排之間建立觀測(cè)通道，通道地面應(yīng)低于滲漏池底部50～100 cm[14-15,29]。各滲漏池分布在地下觀察通道的兩側(cè)，相鄰滲漏池由鋼筋混凝土池壁隔開。混凝土式滲漏池的構(gòu)建和布設(shè)方式見圖2。

圖2 混凝土滲漏池的構(gòu)建及布置方式Fig.2 Construction and layout of concrete-brick lysimeter

2.2 容器類滲漏池

本文關(guān)于容器類滲漏池的構(gòu)建信息多參考國(guó)外文獻(xiàn)，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究也主要以參考國(guó)外描述為主[30]，缺少本土原狀土芯所用機(jī)械設(shè)備、挖填方法的具體信息[10,24,31]。

目前國(guó)內(nèi)外多數(shù)原狀土柱的取樣方法[32]仍參考Cameron于1992提出的機(jī)械整體取樣法，其步驟可大體分為以下幾步：1）將框體嵌入土壤；2）切斷原裝土柱與底層土壤的連接；3）取出原裝土柱；4）倒置滲漏池裝置；5）安裝底部裝置；6）再次回置滲漏池裝置，完成安裝。具體而言，首先，將無(wú)底圓柱桶（可為 PVC、鋼、鈦合金等）放置在土壤表層，然后挖掘去除柱體外圍的土壤，可通過(guò)人工、液壓油缸[32]、履帶鋤[33]等措施將金屬框體慢慢壓入土體中，并保證內(nèi)部土壤不受破壞，圓柱環(huán)隨著挖掘深度逐漸下移；其次，當(dāng)圓柱框體底部下放至所要求深度時(shí)，使用切盤插入圓柱環(huán)底部的土壤層，切斷圓柱中土壤與下層土壤的連接，得到原狀土柱，使用融化的凡士林（熔點(diǎn)45 ℃）填充、密封土柱和圓柱環(huán)之間的縫隙，當(dāng)凡士林冷卻、凝固后，可以形成有效的密封環(huán)，防止產(chǎn)生邊界效應(yīng)；隨后，將滲漏池置于PVC底盤上，當(dāng)滲漏池放入溝槽并固定好后，使?jié)B漏池的表面和周圍土壤持平；最后，倒置滲漏池裝置，在底部安裝好滲漏液收集系統(tǒng)、張力控制系統(tǒng)等裝置后，回置滲漏池并運(yùn)送至實(shí)驗(yàn)室。各國(guó)研究人員也對(duì)上述方法進(jìn)行了改進(jìn)，如 Takamatsu等[34]取樣設(shè)備（柱狀）外側(cè)為螺旋齒輪，通過(guò)旋轉(zhuǎn)取樣裝置鉆取土柱，提高了取土效率。

原狀土柱滲漏池的可移動(dòng)性高，其布設(shè)方法也較為多樣，常見的主要有3種。具體方法如下：1）根據(jù)田間小區(qū)的布設(shè)將滲漏池系統(tǒng)直接分散放置在田間，如Basso等[33]在8個(gè)600 m2的小區(qū)中各放置1個(gè)滲漏池，Groenendijk等[35]為2個(gè)試驗(yàn)小區(qū)各配備了1個(gè)原狀土柱滲漏池；2）集中埋置在田間實(shí)驗(yàn)站，如Rupp等[24]、Zhao等[36]研究；3）通過(guò)配有空氣懸吊系統(tǒng)的拖車（防治路上顛簸破壞土體）將滲漏池運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，如Cameron 等[32]、Knowles 等[37]、Di等[38]、Ryan 等[39]、Takamastu[34]等研究。容器類滲漏池的構(gòu)建和布設(shè)方式見圖 3。除此之外，還有部分小型滲漏池被布置在室內(nèi)開展研究[40-41]。

圖3 原狀土柱裝填及布置方式Fig.3 Construction and layout of undisturbed monolithic lysimeter

2.3 滲漏池的表層構(gòu)建

根據(jù)不同的研究目的、研究對(duì)象以及自身建設(shè)條件等，滲漏池表層設(shè)置方式多樣。根據(jù)滲漏池頂部和土壤表層的相對(duì)垂直位置，可分為 3類：1）頂部低于土壤表層；2）持平；3）頂部高于土壤表層。前2種屬于無(wú)限制徑流滲漏池，第3種屬于限制徑流滲漏池。其分類示意圖見圖1。

2.3.1 無(wú)限制徑流滲漏池

Martin等[42]和 Basso等[33]設(shè)計(jì)的滲漏池，上部被表層土壤完全覆蓋，這類滲漏池設(shè)計(jì)考慮了自然的地表徑流，也消除了由滲漏池邊緣凸起而隔絕外部區(qū)域所造成的邊界效應(yīng)，同時(shí)也利于田間人工和機(jī)械操作，其土壤狀態(tài)最接近常規(guī)的田間狀態(tài)，兼顧了原狀土滲漏池和Ebermayer滲漏池的優(yōu)點(diǎn)。

2.3.2 限制徑流滲漏池

限制徑流滲漏池主要應(yīng)用于2種研究：1）監(jiān)測(cè)降雨期間土壤表層橫向徑流量及養(yǎng)分損失量；2）水田土壤監(jiān)測(cè)試驗(yàn)。二者分別對(duì)應(yīng)排水型滲漏池和持水型滲漏池。

對(duì)于排水型滲漏池，其主要目的是測(cè)定降雨期間的地表徑流量，因此滲漏池的池壁通常高于土壤表層以利于收集雨水，而池內(nèi)土壤和外部土壤表面持平，同時(shí)在池壁側(cè)面設(shè)置出水口以收集雨流，出水口和土表持平，Zhao等[36]、姜萍等[16]和魯艷紅等[43]所采用滲漏池即為此類。與排水型對(duì)應(yīng)的是持水型滲漏池，其主要目的是在土壤表層維持一定高度的水面，以滿足作物生長(zhǎng)需求，典型如水稻種植。因此其池壁同樣高于周圍土表，徑流管設(shè)置在高于土表的某一高度，此高度是作物需求的水層高度，通常為5～10 cm，此類滲漏池可見Kay等試驗(yàn)[16,41,44-45]。而針對(duì)水旱輪作系統(tǒng)的滲漏池，應(yīng)同時(shí)考慮水季和旱季的排水，可設(shè)置2個(gè)出水口[36]。

限制徑流的設(shè)置是為了阻擋滲漏池內(nèi)的地表徑流流出并測(cè)定徑流量，因此，由于地表徑流被人為阻攔，所測(cè)得的數(shù)據(jù)并不能完全代表田間自然狀態(tài)的徑流量。此外，高出土層的池壁由于隔離了滲漏池和周圍的土壤，會(huì)造成邊界效應(yīng)。

2.4 滲漏池的配備系統(tǒng)

國(guó)外的高精度原狀土柱系統(tǒng)在土體各深度安裝水分監(jiān)測(cè)儀、張力儀、取樣器等多種精確監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并通過(guò)同步監(jiān)測(cè)周圍田間土壤的水分、基質(zhì)勢(shì)、溫度等，以監(jiān)測(cè)滲漏池土壤條件是否與田間條件一致[35]。根據(jù)田間檢測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)在頂部配備水分養(yǎng)分管理系統(tǒng)（如智能灌溉系統(tǒng)等），并在底部安裝張力排水系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)調(diào)控滲漏池內(nèi)部土壤水分等條件，使其環(huán)境與外部一致[34]。

在國(guó)內(nèi)，為減少降雨影響，某些野外滲漏池群在滲漏池上方配備自動(dòng)防雨棚，在作物整個(gè)生長(zhǎng)階段當(dāng)外界有雨雪時(shí)，對(duì)作物生長(zhǎng)區(qū)進(jìn)行遮擋，提供自動(dòng)防雨功能，模擬干旱小環(huán)境[12,14]。

此外，滲漏池所在的實(shí)驗(yàn)站通常會(huì)配備氣象站，監(jiān)測(cè)空氣溫度、風(fēng)速、風(fēng)向、降雨量、日照時(shí)數(shù)和大氣壓等數(shù)據(jù)。

3 滲漏池的取樣

3.1 取樣位置

滲漏液的取樣位置根據(jù)研究要求有所不同，一般在滲漏池的側(cè)部和底部取樣。

3.1.1 底部取樣

在多數(shù)滲漏池設(shè)計(jì)中，均會(huì)在池底部安裝滲漏液收集管和收集器，用以測(cè)定滲漏液體積及化學(xué)成分，估算氮等的淋失量。為便于收集濾液，部分滲漏池將底部設(shè)置一定傾斜度以便于滲漏液流向收集裝置一側(cè)[30,42-43]，但也有滲漏池為平底[23,28-29]，或直接在底部安裝漏斗[33,41]。為防止土壤被淋洗流失，并利于滲漏液的淋洗，大部分滲漏池在土壤下方鋪設(shè)石棉布、石英砂[13,17]、礫石或砂礫[14-15,46-47]，或在下方漏斗內(nèi)填充礫石等濾水層[14,34,41]，部分滲漏池甚至在管道內(nèi)裝不銹鋼絲網(wǎng)并覆蓋礫石以改善排水和防止細(xì)土沖入[30]。

為了便于收集滲漏液，部分滲漏池設(shè)計(jì)安裝了自動(dòng)收集系統(tǒng)，包括收集桶、數(shù)據(jù)記錄器、水泵以及自動(dòng)取樣器[28-29]，此系統(tǒng)可在滲漏液達(dá)到一定量時(shí)自動(dòng)取樣。國(guó)外的滲漏液收集設(shè)備基本可以達(dá)到自動(dòng)收集、稱質(zhì)量、取樣，精度達(dá)到0.1 mm[35]。國(guó)內(nèi)部分學(xué)者也設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)取樣裝置，可通過(guò)控制器控制電磁閥工作，將滲漏池中滲漏土壤水接入容器中，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)采樣水量時(shí)，通過(guò)水泵使得容器中水樣循環(huán)均勻后，將其引入采樣瓶中，最后排出整個(gè)裝置中的所有土壤水，完成一次性采樣收集工作[48-49]。

由于滲漏池的底部隔離了內(nèi)部土壤與外界環(huán)境，使其土壤底部的水勢(shì)與田間有所差異，因此收集的滲漏量可能并非真實(shí)數(shù)據(jù)。為此，Cameron等[32,37-38,50]設(shè)計(jì)了一種可調(diào)控的滲濾液收集系統(tǒng)，其底部的滲漏管連接至密封收集桶，各收集桶由真空管連接，可通過(guò)控制其吸力和田間土壤保持一致，在此條件下收集滲漏液。此滲漏液收集系統(tǒng)包含快速滲漏系統(tǒng)和慢速滲漏系統(tǒng)，前者由多孔（2 mm，內(nèi)徑）的250 cm長(zhǎng)的空心銅管rotR（5 mm,內(nèi)徑）構(gòu)成，這些銅管呈鋸齒狀分布；后者由硅砂（＜70 μm）層和多孔塑料空心管（20 μm）構(gòu)成。

3.1.2 側(cè)面取樣

滲漏池的側(cè)面取樣系統(tǒng)安裝程序較為復(fù)雜，只有部分滲漏池配有側(cè)面取樣系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)多數(shù)試驗(yàn)采取從土壤剖面多層次取溶液或取土樣的方法，也稱為土壤溶液提取法，即在土壤剖面和裝置底部均設(shè)置多孔陶土頭（真空吸力陶土杯），利用真空泵產(chǎn)生負(fù)壓來(lái)采集土壤溶液。如Gu等[14]在距離土芯60 cm處設(shè)置陶土杯，每個(gè)陶土杯連接至布式玻璃瓶，并連接至真空裝置。這種取樣方法在國(guó)內(nèi)外[14,17,28,35-36]均有較多應(yīng)用。姜萍等[16]的滲漏池僅在池壁設(shè)置滲漏管，直接收集濾液，但此種收集方法僅能在土壤水分充足時(shí)才可取樣，因此這種情況可能只適用于土壤水分較多的水稻種植系統(tǒng)。為防止土壤進(jìn)入濾液收集管，韓曉飛等[45]在各土層平鋪3 cm厚粗砂礫，用尼龍網(wǎng)覆蓋并安裝陶土管和排水塑料管，但滲濾層的鋪設(shè)很有可能改變了土壤的水文環(huán)境、物理結(jié)構(gòu)和生物環(huán)境等。混凝土滲漏池側(cè)面取樣系統(tǒng)的安裝往往受到環(huán)境限制，如此類滲漏池的側(cè)壁較厚，打孔安裝取樣裝置存在漏水問(wèn)題。

與混凝土滲漏池相比，容器類滲漏池側(cè)面采樣系統(tǒng)往往更為精細(xì)，主要是由于容器類滲漏池可移動(dòng)性強(qiáng)，所有側(cè)面采樣系統(tǒng)的安裝可在地面或?qū)嶒?yàn)室內(nèi)操作，且其材質(zhì)多為 PVC、金屬等，側(cè)面打孔和裝置安裝更為方便。通常在容器各層次的兩側(cè)橫向挖孔直至土壤芯，分別在兩側(cè)的孔中安裝取樣真空杯、土壤水分探針、張力計(jì)、溫度探針等[32,35,37]，與此同時(shí)在田間安裝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以檢測(cè)其內(nèi)部環(huán)境與田間狀態(tài)是否一致。

3.2 取樣時(shí)間

土壤溶液各養(yǎng)分元素含量具有較高的時(shí)間變異性。如在灌溉和降雨期間，農(nóng)田土壤的滲漏量較高，而在干旱期間，甚至可能沒有滲漏液。又如在施肥后的一定時(shí)間內(nèi)，土壤溶液的氮磷鉀含量會(huì)經(jīng)歷新的高峰期和衰減期，隨后是較長(zhǎng)的平穩(wěn)期。因此，滲漏液取樣時(shí)間的選擇需根據(jù)農(nóng)田水分條件和施肥時(shí)間來(lái)決策。為了準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)土壤滲漏液在整個(gè)種植過(guò)程中的養(yǎng)分含量動(dòng)態(tài)變化，取樣時(shí)間至關(guān)重要，應(yīng)準(zhǔn)確把握土壤滲漏量及滲漏液養(yǎng)分濃度變化的關(guān)鍵點(diǎn)。

不同的種植作物和種植模式下，由于作物對(duì)水分的需求不同，因此土壤水分條件也有所差異，需要采取不同的取樣時(shí)間。在玉米-小麥、小麥-馬鈴薯、玉米、蔬菜等旱作模式下，多數(shù)研究在滲漏事件發(fā)生關(guān)鍵期采集樣品，如降雨及灌溉后收集滲漏液[13-14,19,51]，也有部分研究采用固定頻率收集液體，如 Perego等[52]、Rasse等[29]、Evett等[26]每1周或每2周收集滲濾液。前一種取樣方法可準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)降雨及灌溉后，滲漏量及滲漏液濃度的動(dòng)態(tài)變化，而后 1種采集的液體可能是不同時(shí)期滲漏液的混合樣品，僅能描述土壤在某一時(shí)間段內(nèi)的滲漏狀態(tài)，無(wú)法監(jiān)測(cè)具體的降水、灌溉、施肥事件下滲漏液的動(dòng)態(tài)變化。Dowdell等[4]也根據(jù)滲漏量確定采樣頻率，每30 mm收集1次的采樣方法。

在水稻種植模式下，由于土壤水分條件在時(shí)間尺度上較為恒定，即土壤水分始終保持充足，意味著任何時(shí)間段土壤均有滲漏液，且滲漏量穩(wěn)定，因此其采樣時(shí)間無(wú)需按照降雨、灌溉事件來(lái)決定，而是根據(jù)施肥時(shí)間安排取樣周期。韓曉飛等[45]在施肥后的85 d內(nèi)每周測(cè)量并取1次滲濾液，姜萍等[16]在施肥后第1、2、3、5、7、10、15、20、25、30 天各取樣1次，而在其他時(shí)間每?jī)芍懿杉?次滲漏水，紀(jì)雄輝等[30]在施肥后第1、3、7、15、30、50、70 d各收集4 h的滲漏水。

4 討 論

與室內(nèi)試驗(yàn)相比，滲漏池法的優(yōu)勢(shì)在于原位監(jiān)測(cè)，土壤條件更接近自然環(huán)境[34]，且能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)[13]。同時(shí)，由于其特殊的隔離環(huán)境，而使得滲漏池中的土壤物理、水分狀況與自然土壤有所不同，進(jìn)而直接或間接影響（如影響作物生長(zhǎng)）農(nóng)田水分、養(yǎng)分及重金屬等的淋洗過(guò)程，這使得研究結(jié)果有一定的偏差。具體表現(xiàn)在：1）滲漏池尤其是回填土滲漏池，顯著改變了土壤物理化學(xué)以及微生物活動(dòng)等生物性質(zhì)，且原始土壤越黏重、發(fā)育越成熟，受到的影響越大；2）隨著試驗(yàn)時(shí)間延長(zhǎng)，土壤變得板結(jié)、緊實(shí)，通透性逐漸降低，顯著影響了土壤中的各種反應(yīng)過(guò)程如氮的硝化等；3）滲漏池底部放置的隔離裝置（砂礫層等）和收集裝置在一定程度上仍改變了自然狀態(tài)下的滲漏率。

4.1 回填式滲漏池和原狀土柱滲漏池的優(yōu)缺點(diǎn)分析

回填式滲漏池受環(huán)境因素影響較小，且其建設(shè)及運(yùn)行成本較低，適合推廣應(yīng)用，缺點(diǎn)是土壤在經(jīng)過(guò)篩分、混合過(guò)程后，土壤氣候發(fā)生了改變。由于在回填過(guò)程中增加了土壤中的氧氣含量，因此相應(yīng)提高了土壤礦化率。因此，一些研究者設(shè)計(jì)滲漏池時(shí)考慮只混合土壤耕作層的土壤，下層土壤擾動(dòng)程度會(huì)有所降低，不會(huì)直接改變土壤氣候，但由于上層土壤和下層土壤的分離，也會(huì)影響滲漏速率。研究表明回填土滲漏池由于土壤結(jié)構(gòu)改變會(huì)造成一定的測(cè)定偏差，在團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)良好、分層明顯的土壤中偏差較高，而在沙粒較多的土壤中偏差較低[53]。Carrick等[54]發(fā)現(xiàn)，相比于矩形式回填滲漏池，圓筒式原狀土柱滲漏池在滲漏量、溴化物和氮素淋溶方面表現(xiàn)出較高的一致性，很可能是由于回填滲漏池在土壤回填過(guò)程中改變了土壤的孔隙分布和孔隙的連續(xù)性。

與室內(nèi)試驗(yàn)相比，原狀土柱系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于：1）試驗(yàn)條件更接近自然環(huán)境[34]，能夠保持土壤的原始狀態(tài)，更有利于研究土壤水分在土柱中運(yùn)移和作物吸收的情況；2）建設(shè)期相對(duì)較短，相對(duì)于回填土系統(tǒng)，原狀土柱不需經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間，通常需3 a左右[19]的自然沉降，可在短期內(nèi)投入使用。而其缺點(diǎn)在于：1）對(duì)建設(shè)儀器要求較高，首先需要在不破壞土體構(gòu)造的前提下使用裝備將鋼環(huán)嵌入土體，對(duì)壓力設(shè)備要求較高，其次多數(shù)過(guò)程需將土體整個(gè)翻轉(zhuǎn)并在底部安裝相關(guān)設(shè)備，對(duì)吊塔裝備要求較高，而整個(gè)原狀土體的挖掘、填裝和構(gòu)建，需要同一臺(tái)設(shè)備實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程的所有操作；2）由于受到材料、挖掘設(shè)備及操作方法的限制，原狀土柱的建設(shè)面積通常較小，容易形成孤島效應(yīng)，在運(yùn)行過(guò)程中受環(huán)境因素影響較大。

原狀土柱系統(tǒng)應(yīng)追求最小程度的人為擾動(dòng)，力求使?jié)B漏池系統(tǒng)的土壤狀態(tài)和田間狀態(tài)一致。采取的方法包括：1）將滲漏池埋入土層30～50 cm以下，利于人為和機(jī)械耕作，使?jié)B漏池監(jiān)測(cè)區(qū)域的農(nóng)田管理措施和大田條件一致。2）Ebermayer滲漏池，通常也在田間建設(shè)，其特點(diǎn)是土壤保持在原位，但四周并不構(gòu)筑隔離裝置，僅在底部安裝滲漏液收集和儲(chǔ)存裝置。

4.2 滲漏池的邊界效應(yīng)

目前，滲漏池法也實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)記錄采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[48-49]。隨著科技進(jìn)步，滲漏池的構(gòu)建技術(shù)、取樣技術(shù)和監(jiān)測(cè)技術(shù)愈來(lái)愈趨向成熟，然而，滲漏池系統(tǒng)存在的邊際效應(yīng)仍然是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題[32,55]。滲漏池中的土壤存在明顯的邊界效應(yīng)（boundary effects），包括底部邊界效應(yīng)和側(cè)部邊界效應(yīng)。

4.2.1 底部邊界效應(yīng)

1）表面張力。滲漏池底部的土壤-空氣邊界存在表面張力，會(huì)影響土壤液體的滲漏過(guò)程。在雨季或濕潤(rùn)地區(qū)，充足的水分產(chǎn)生水壓可以克服表面張力，這種限制相對(duì)較少。若在旱季或干旱地區(qū)，土壤水分含量低，由于液體表面張力的阻礙土壤溶液不易向下淋洗，從而聚集在滲漏池底部，這樣使得滲漏池底部的水分含量要高于同等條件下的自然土壤。這種情況會(huì)通過(guò)影響作物長(zhǎng)勢(shì)和水氣環(huán)境最終影響氮的淋洗，具體為：①作物長(zhǎng)勢(shì)：如果滲漏池的設(shè)計(jì)深度較小，則植物根部可以利用這部分多余的水分，使得滲漏池的植物長(zhǎng)勢(shì)好于自然土壤，最終導(dǎo)致滲漏池收集的滲漏液量和化學(xué)成分有別于自然狀態(tài)；②反硝化作用：滲漏池底部聚集水后，淹水的厭氧環(huán)境會(huì)促進(jìn)氮的反硝化作用，部分硝酸鹽及亞硝酸鹽還原為氣態(tài)氮化物和氮?dú)猓凸赖芟戳俊?/p>

2）水分條件。自然狀態(tài)下，在多雨或融雪季節(jié)，大量水分滲漏至土層底部并進(jìn)入地下水，當(dāng)干旱季節(jié)來(lái)臨，儲(chǔ)存的地下水可使底部土壤在一段時(shí)間內(nèi)保持濕潤(rùn)；而在滲漏池狀態(tài)下，進(jìn)入底部的滲漏液由于全部被收集至儲(chǔ)存裝置，在干旱季節(jié)土壤底部沒有水分保證其濕潤(rùn)，其土壤相對(duì)于自然狀態(tài)的土壤更為干燥。

針對(duì)上述問(wèn)題，Dowdell等[4]通過(guò)在滲漏池底部安裝多孔真空杯，由真空泵連接，可以人為制造微弱的負(fù)壓以吸收底部水分，結(jié)果表明此種方法對(duì)滲漏量沒有影響。Hertel等[56]基于多種傳感器發(fā)明的第3代滲漏池，可以通過(guò)測(cè)量和比較田間與滲漏池底部同一深度的土壤基質(zhì)電位來(lái)解決邊際效應(yīng)問(wèn)題。如果傳感器顯示滲漏池底部有更多的水分，則將水通過(guò)吸盤吸出；如果蒸滲儀相對(duì)干燥，則注入水分使其與田間水分狀況一致，可減少滲漏池的底部邊際效應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)土壤水流量準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。有些大型土柱底部安裝張力排水系統(tǒng)（tension drainage system），通過(guò)檢測(cè)田間原始土壤底部的張力來(lái)相應(yīng)調(diào)節(jié)滲漏池土壤底部張力，保證滲漏池張力和原始狀態(tài)一致[32]。

4.2.2 側(cè)部邊界效應(yīng)

隨著試驗(yàn)時(shí)間延長(zhǎng)，滲漏池中的土壤變得板結(jié)、緊實(shí)，而土壤與池壁之間的孔隙增大逐漸成為水流通道，使得土壤表層積水不經(jīng)過(guò)土體，而直接從縫隙中下滲至滲漏液收集管，因此，和田間原狀土壤相比，滲漏池底部收集的滲漏液量及化學(xué)成分有一定偏差，而不能真實(shí)反映原始狀態(tài)。盡管沒有直接的觀測(cè)證據(jù)表明土柱和側(cè)壁之間存在孔隙，但是Corwin[55]通過(guò)追蹤灌溉后Br-離子的運(yùn)移軌跡和濕潤(rùn)鋒，發(fā)現(xiàn)在滲漏池中確實(shí)存在邊際效應(yīng)。Cameron[57]研究表明，由于邊際效應(yīng)影響，滲漏池測(cè)得的土壤導(dǎo)水率往往比田間實(shí)際情況偏高，甚至可達(dá) 2倍，其滲漏速率也更高。

邊際效應(yīng)可通過(guò)添加密封劑來(lái)緩解或消除（見圖4a）。Cameron等[32,58]在滲漏池的土體和裝置之間填充凡士林，即將高溫液化后的凡士林液體通過(guò)銅管注入土體和裝置間的孔隙，從底部逐漸加至頂部，冷卻后產(chǎn)生凡士林密封層可減少土柱系統(tǒng)邊緣水分流動(dòng)，防止水分流失。研究結(jié)果表明在作物生長(zhǎng)期間，作物根部不會(huì)穿透凡士林層而影響試驗(yàn)。需要注意的是，凡士林對(duì)于土壤養(yǎng)分淋洗試驗(yàn)是一種良好的密封劑，但由于其對(duì)農(nóng)殘有吸附效果，該方法不適用于農(nóng)藥殘留試驗(yàn)研究。

Takamatsu等[34]、Shih等[59]采用了壓縮法以減小邊際效應(yīng)，如圖 4b所示。具體操作方法為：在取土過(guò)程中，機(jī)械取土的土柱直徑大于滲漏儀的直徑（0.5 cm左右），以盡量減小土柱和滲漏池壁的孔隙。研究表明，在土柱中加入溴化物后，其在土柱中的滲漏速率較低，2a后仍未在滲漏池底部檢測(cè)出溴化物，且每次灌溉后的土壤濕潤(rùn)鋒均在土壤上層，說(shuō)明此方法可以有效減少邊際效應(yīng)。同時(shí)，由于土柱直徑大于滲漏池直徑，應(yīng)使用較為溫和而持續(xù)的壓力如水壓將土柱緩緩壓入滲漏池，而不使用機(jī)械動(dòng)力，以免破壞土體結(jié)構(gòu)。Corwin建議，在此過(guò)程中，還應(yīng)持續(xù)在土體周圍加入適量水，以使土體保持濕潤(rùn)，利于土體壓縮。由于需要不斷重復(fù)土體濕潤(rùn)-干燥循環(huán)以保證土體均質(zhì)地進(jìn)入滲漏池，這種方法通常需要6個(gè)月的時(shí)間。

Corwin[55]在土柱壁上安裝阻流環(huán)來(lái)減少其邊緣的流動(dòng)，示意圖如圖4c所示。阻流環(huán)的直徑略大于滲漏池，為 T型帶狀環(huán)，一側(cè)附著在滲漏池外壁，為垂直方向，另一側(cè)為伸長(zhǎng)的條帶，為橫向方向，由土柱邊緣深入土壤內(nèi)部。即在土壤表層下7.5、30和60 cm分別安裝阻流環(huán)，且 3個(gè)層次的阻流環(huán)粗度不同，由粗到細(xì)，分別為3.75、2.5和1.25 cm。通過(guò)安裝阻流環(huán)，可將從側(cè)壁流下的水流引導(dǎo)至側(cè)面的土壤內(nèi)部，但此種方法有以下缺點(diǎn)：①受阻流環(huán)的安裝位置和安裝密度影響較大，阻流效果比較依賴于阻流環(huán)的安裝密度；②只能間斷性地將特定土層的壁流引入土壤內(nèi)部，而不能覆蓋土層所有深度；③阻流環(huán)的安裝很有可能改變了土壤溶液原有的運(yùn)移軌跡，雖然一定程度減緩了邊際效應(yīng)，但同時(shí)也造成了其他的人為影響。

圖4 減小滲漏池邊際效應(yīng)方法Fig.4 Methods of reducing sidewall flow of Lysimeter

此外，盡量使用面積較大的滲漏池也是消減邊界效應(yīng)的有效方法，但由于受到機(jī)械裝置取土能力的限制，大型滲漏池通常為回填式滲漏池，而非原狀土柱。因此，在通過(guò)構(gòu)建大型滲漏池來(lái)消減邊界效應(yīng)的同時(shí)，也破壞了原有土體結(jié)構(gòu)。

不同學(xué)者在消除滲漏池邊際效應(yīng)的工作上作了各種嘗試和努力，整體而言，其切入點(diǎn)均集中在原裝土柱系統(tǒng)的裝填和密封，而對(duì)于場(chǎng)地建設(shè)的大型滲漏池，尚未提出有效的解決方案。紀(jì)雄輝等[30]在混凝土側(cè)壁上涂覆一層防水漆和油基漆成粗糙表面，阻止水分側(cè)滲及沿土壤和池壁間隙滲漏，但作者并沒有查閱到相關(guān)數(shù)據(jù)表明此舉是否有效，后續(xù)證明試驗(yàn)還有待開展。國(guó)內(nèi)大多數(shù)在研滲漏池為田間建設(shè)的大型混凝土構(gòu)造，如何減小此類滲漏池存在的邊際效應(yīng)，是中國(guó)科研工作者需要思考和解決的問(wèn)題。

5 建議與展望

5.1 滲漏池的建設(shè)原則

就滲漏池的應(yīng)用目的而言，滲漏池的建設(shè)應(yīng)最大程度地保持非擾動(dòng)性，這就需要以先進(jìn)的技術(shù)手段作為保障，而在此前提下，可根據(jù)試驗(yàn)條件有針對(duì)性地選擇最合適的滲漏池類型。此外，從更廣和更久的尺度，滲漏池的建設(shè)還應(yīng)將系統(tǒng)性和可持續(xù)性考慮在內(nèi)。具體如下：

1）非擾動(dòng)性。無(wú)論農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)研究關(guān)注的重點(diǎn)如何，都應(yīng)將盡可能還原土壤原始狀態(tài)作為建設(shè)滲漏池的第一目標(biāo)。

2）針對(duì)性。應(yīng)以其研究需求為導(dǎo)向，結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)地形條件、作物種植環(huán)境及自身建設(shè)水平等情況，針對(duì)性地建設(shè)滲漏池。

3）先進(jìn)性。回顧滲漏池的發(fā)展歷程，從水分平衡監(jiān)測(cè)到農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)追蹤，滲漏池的功能演變和擴(kuò)展總是伴隨著新的科學(xué)問(wèn)題的提出和科學(xué)需求的出現(xiàn)，同時(shí)，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步為滲漏池實(shí)現(xiàn)新功能提供了解決方案和手段。歐美等國(guó)家的滲漏池設(shè)備已廣泛應(yīng)用智能監(jiān)控操作系統(tǒng)，通過(guò)同時(shí)監(jiān)測(cè)滲漏池內(nèi)外的土壤水分及水勢(shì)條件，實(shí)時(shí)調(diào)整灌溉等條件，使?jié)B漏池內(nèi)部接近田間原位狀態(tài)，最大程度減小人為因素的影響。同時(shí)，在布局上，通過(guò)3點(diǎn)式或5點(diǎn)式等科學(xué)布局方法，構(gòu)建滲漏池監(jiān)控系統(tǒng)，可把握田間整體狀況。近年來(lái)，國(guó)外科學(xué)工作者發(fā)明了一種聚乙烯材料制成的集裝箱式滲漏池組，每個(gè)滲漏池組包含3～4個(gè)滲漏池容器和1個(gè)允許人進(jìn)入的中央管道，各滲漏池圍繞著中央管道呈三葉草式分布。這種滲漏池造價(jià)低廉且便于運(yùn)輸[8]。

4）系統(tǒng)性。歐洲已建立成熟的滲漏池信息共享平臺(tái)Lysimeter Platform[60]，該平臺(tái)包含了全球范圍內(nèi)的各滲漏池站點(diǎn)信息，以列表的形式展示了各試驗(yàn)站點(diǎn)滲漏池的相關(guān)配置和操作方式，幫助科研工作者快速瀏覽相關(guān)信息，各試驗(yàn)站點(diǎn)以注冊(cè)形式加入平臺(tái)，共享本站點(diǎn)的位置、取樣裝置和土壤信息等。目前，國(guó)內(nèi)尚無(wú)試驗(yàn)站點(diǎn)加入此平臺(tái)。因此，針對(duì)滲漏池的平臺(tái)建設(shè)，國(guó)內(nèi)建有滲漏池的科研工作站可通過(guò)加入國(guó)外平臺(tái)以加強(qiáng)交流合作，學(xué)習(xí)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的滲漏池建設(shè)及監(jiān)測(cè)技術(shù)。同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)全國(guó)滲漏池長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)基地的溝通，建立國(guó)內(nèi)共享平臺(tái)，相互借鑒滲漏池的設(shè)計(jì)方法和建造經(jīng)驗(yàn)，形成統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的滲漏池建造技術(shù)規(guī)程。注重滲漏液對(duì)土壤條件、氣候條件、作物種植模式及田間管理措施等因素的響應(yīng)，完善土壤養(yǎng)分淋失模型的建立，與 GIS相結(jié)合建立全國(guó)或區(qū)域范圍內(nèi)的農(nóng)田環(huán)境評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，為制定相應(yīng)的農(nóng)田管理措施提供決策。

5）可持續(xù)性。維持較好的滲漏池可長(zhǎng)期運(yùn)行，成為長(zhǎng)期試驗(yàn)點(diǎn)。如英國(guó)Rothamsted試驗(yàn)站2個(gè)滲漏池從1880年運(yùn)行至今，已有138年歷史，德國(guó)Limburgerhof試驗(yàn)站234個(gè)滲漏池從1927年運(yùn)行至今已有近百年歷史。由于短期試驗(yàn)不能揭示長(zhǎng)期的變化趨勢(shì)，長(zhǎng)期試驗(yàn)是不可替代的研究手段。

5.2 滲漏池未來(lái)研究重點(diǎn)及發(fā)展方向

就研究?jī)?nèi)容而言，保護(hù)性耕作和土地利用變化對(duì)土壤-水分的影響以及追蹤土壤養(yǎng)分和外來(lái)污染物在土壤中的運(yùn)動(dòng)軌跡，是近年來(lái)滲漏池應(yīng)用最為廣泛的科學(xué)領(lǐng)域；就研究方法而言，在此過(guò)程中需要運(yùn)用的土壤水文模型、養(yǎng)分運(yùn)移模型和水分-養(yǎng)分平衡模型等的參數(shù)校正是滲漏池研究所需要不斷探索和改進(jìn)；就研究技術(shù)手段而言，如何通過(guò)不斷改進(jìn)滲漏池構(gòu)建技術(shù)和監(jiān)測(cè)技術(shù)從而最大程度地減少土壤擾動(dòng)，是滲漏池的研究重點(diǎn)和發(fā)展方向。

6 結(jié) 論

綜上所述，混凝土滲漏池構(gòu)建技術(shù)要求低，運(yùn)行成本相對(duì)低廉，但施工量大，建設(shè)工期長(zhǎng)，試驗(yàn)適應(yīng)期長(zhǎng)，且土壤擾動(dòng)大，影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)甚至研究結(jié)果，還需克服混凝土的底部和側(cè)部滲水問(wèn)題。而容器類滲漏池的原狀土柱系統(tǒng)，因其土壤條件更接近自然環(huán)境，配備系統(tǒng)更完善，可獲取更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，施工量小，建設(shè)期短，可在短期內(nèi)投入使用，但其取土技術(shù)和設(shè)備儀器要求較高，構(gòu)建、運(yùn)行成本高昂，且土體面積小，更易形成孤島效應(yīng)。由于人為效應(yīng)和邊界效應(yīng)在半封閉的滲漏池系統(tǒng)中無(wú)法被同時(shí)徹底消除，因此，滲漏池的構(gòu)建應(yīng)以具體研究需求為導(dǎo)向，結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)地形條件、作物種植環(huán)境及自身建設(shè)水平等情況，在試驗(yàn)可接受的偏差范圍和建設(shè)預(yù)算內(nèi)，有針對(duì)性地構(gòu)建適宜自身?xiàng)l件平臺(tái)的滲漏池，從而實(shí)現(xiàn)低成本和高精確度的研究體系，針對(duì)性地構(gòu)建適合的滲漏池，以更低的構(gòu)建成本實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度。

最后，建議以滲漏池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為核心主體，建立長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)定位試驗(yàn)，并緊跟技術(shù)發(fā)展，借助科技手段不斷改進(jìn)完善監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，聯(lián)合各滲漏池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建立共享平臺(tái)，形成滲漏池建造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，分享數(shù)據(jù)、模型，打造滲漏池構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。