[發(fā)明專利]土壤-植物系統(tǒng)氣體交換連續(xù)測定采集儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910021000.9
• 申請日: 2009-01-11
• 公開（公告）號: CN101776542A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 趙愛國;張芳;趙晶
• 申請（專利權）人: 中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所
• 主分類號: G01N1/24
• 分類號: G01N1/24;G01N33/00
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 馬正良

技術領域

本發(fā)明涉及一種土壤-植物系統(tǒng)氣體交換連續(xù)測定采集儀。

背景技術

土壤-植物系統(tǒng)是大氣中微量氣體(如CO2、CH4、N2O)重要來源，由于大氣中微量氣體濃度的變化，導致了一系列重大全球性環(huán)境變化，如溫室效應的加強，臭氧濃度的減低，全球氣候的變暖。土壤呼吸(soil?respiration)是指土壤釋放二氧化碳的過程，即土壤中產(chǎn)生的氣體可通過植物的通氣組織或疏導組織傳輸?shù)酱髿庵校瑫r大氣也可以同樣途徑將氣體傳輸?shù)酵寥馈栏褚饬x上講是指未擾動土壤中產(chǎn)生二氧化碳的所有代謝作用，包括三個生物學過程(即土壤微生物呼吸、根系呼吸、土壤動物呼吸)和一個非生物學過程。即含碳礦物質(zhì)的化學氧化作用等幾個生物學和非生物學過程。

森林土壤呼吸是陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸的重要部分，其動態(tài)變化將對全球碳平衡產(chǎn)生深遠的影響。全球森林過度采伐和其他土地利用變化導致土壤CO2釋放的增加量，占過去兩個世紀來因人類活動釋放的CO2總量的一半，是除化石燃燒釋放CO2導致大氣CO2濃度升高的另一重要因素。因此，建立CO2通量網(wǎng)站，對森林、草原土壤呼吸進行長期監(jiān)測，研究土壤-植物系統(tǒng)氣體交換，是研究世界碳循環(huán)的重要課題，對生態(tài)學、環(huán)境科學及地球表層系統(tǒng)科學的發(fā)展有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述，本發(fā)明的目的在于提供一種土壤-植物系統(tǒng)氣體交換連續(xù)測定采集儀。

本發(fā)明的技術方案是：

一種土壤-植物系統(tǒng)氣體交換連續(xù)測定采集儀，是由無底密封罩筒、帶凹槽密封基座、小氣候數(shù)據(jù)采集儀、溫度傳感器、氣體攪拌風扇、出氣嘴、吸氣小氣泵、閥門、氣袋、硅膠導管、風速風向傳感器、蓄電池和太陽能供電系統(tǒng)組成。無底密封罩筒扣放入帶凹槽密封基座中，無底密封罩筒頂部裝有氣體攪拌風扇和溫度傳感器，小氣候數(shù)據(jù)采集儀通過導線分別與氣體攪拌風扇、溫度傳感器和風速風向傳感器、蓄電池和太陽能供電系統(tǒng)連接，吸氣小氣泵、閥門、氣袋通過硅膠導管與筒蓋出氣嘴連通。

上述的太陽能供電系統(tǒng)為太陽能充電器和太陽能電池。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

1、筒體的透光性對于地上植物CO2的交換通量也有著直接的影響。本發(fā)明無底密封罩筒采用圓形或方形白色不透光PVC材料制成，白色不透光材料可增大筒壁對太陽光的輻射，降低筒內(nèi)溫度升高的速度，減緩筒內(nèi)溫度的變化，保證土壤-植物系統(tǒng)氣體交換氣體排放通量數(shù)據(jù)采集的準確性。

2、無底密封罩筒扣入不銹鋼基座的凹槽中，并用水密封。小氣候數(shù)據(jù)采集儀可以設置連接1-3個采集重復點，對森林、草原和戈壁沙漠群落土壤呼吸進行長期監(jiān)測，積累數(shù)據(jù)，分析評估，為生態(tài)學、環(huán)境科學及地球表層系統(tǒng)科學的發(fā)展提供可靠的依據(jù)。

3、結(jié)構簡單，操作方便，易攜帶，是野外進行土壤-植物系統(tǒng)氣體交換連續(xù)測定科學試驗的理想器具。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，利用土壤-植物系統(tǒng)氣體交換連續(xù)測定采集儀對森林、草原和戈壁沙漠群落土壤溫室氣體(CO2、CH4、N2O)通量和室內(nèi)外溫度小氣候變化進行連續(xù)測定，采集儀是由無底密封罩筒1、帶凹槽基座2、小氣候數(shù)據(jù)采集儀3、溫度傳感器4、氣體攪拌風扇5、吸氣小氣泵6、閥門7、氣袋8、硅膠導管12、風速風向傳感器9、蓄電池13和太陽能供電系統(tǒng)10組成，無底密封罩筒1用5mm白色不透光PVC材料制成，筒體圓形和方形兩種，內(nèi)徑底面積為直徑450mm和480×440mm，箱體高度為30mm。無底密封罩筒1扣放入已插入土壤5-15mm深處的不銹鋼基座的凹槽中，并用水密封.無底密封罩筒1頂部裝有氣體攪拌小風扇5和3只不同高度溫度傳感器4，底部埋設3只不同深度土壤溫度傳感器4，小氣候數(shù)據(jù)采集儀3含有單片機數(shù)據(jù)存貯卡、232接口，232接口通過導線分別與氣體攪拌風扇5、溫度傳感器4、風速風向傳感器9、蓄電池13和太陽能供電系統(tǒng)10連接，吸氣小氣泵6、閥門7和氣袋8通過硅膠導管12與筒蓋出氣嘴11連通。

在3個樣地內(nèi)分別設置3個采集重復點，采樣箱基座內(nèi)土壤盡量保持原狀，筒體和基座籠罩著植物。土壤和植物都在不同程度上與大氣有氣體交換過程，自5月下旬開始到10月中旬，以平均2次/月的采樣頻率進行氣體排放通量樣品的采集，每次采樣氣體200ml注入采樣氣袋內(nèi)，運回實驗室內(nèi)進行及時分析。采樣時間基本固定在上午8:30至10:00，以此時的通量代表采樣日的日均通量，在罩筒初時、15min和30min時分別定時同步采集箱內(nèi)溫度、土壤溫度和箱外小氣候數(shù)據(jù)。

白晝太陽能電池給小氣候數(shù)據(jù)采集儀3供電、給太陽能充電器充電；夜晚，太陽能充電器給小氣候數(shù)據(jù)采集儀3供電。陰雨天由蓄電池13給小氣候數(shù)據(jù)采集儀3供電。