[發明專利]野外自動控制土壤溫度變化的方法

無效

• 申請號: 200910067425.3
• 申請日: 2009-08-24
• 公開（公告）號: CN101650360A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 劉景雙;王洋;竇金鑫
• 申請（專利權）人: 中國科學院東北地理與農業生態研究所
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;A01G7/00;A01G9/20;C12Q1/02
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責任公司
• 代理人: 馬守忠

技術領域

本發明屬于環境生態模擬技術領域，涉及野外自動控制土壤溫度變化的方法。

背景技術

氣溫不斷升高是全球環境變化的主要問題之一，預計到2050年全球氣溫將比目前升高1.2-4.0度。氣溫升高將給自然環境帶來一系列的影響，如海平面升高、生物氣候帶北移、多年凍土區范圍縮小等一系列問題。其中生物氣候帶北移，將造成陸地表層生態系統的生物過程、物理過程、化學過程，甚至人文過程發生巨大變化。同時也由于氣溫升高，使得不同區域的土壤溫度隨之而升高，特別是北緯35度以北地區的土壤溫度升高幅度將更大，受到的影響更加明顯，土壤發育過程中的物理過程、化學過程、生物過程將發生顯著改變，可能引起土壤微生物活性增強、土壤有機質分解速率加快、土壤養分循環周期縮短和有效性降低、土壤碳庫不穩定等后果。這將直接影響到陸地生態系統的結構、功能和系統的穩定，極大地威脅陸地生態系統安全。為此，科學家們正在積極尋找控制大氣溫度升高的有效途徑，并試圖通過對比研究預測未來由于氣溫升高可能給陸地生態系統帶來的影響程度，以便采取更加行之有效的預防措施避免生態災難的發生，其中預測的內容之一就是土壤溫度升高后可能產生的一系列生態后果。但由于目前模擬控制土壤溫度升高的方法多采用直接加熱法，其后果是造成試驗土壤受熱不均、局部土壤溫度過高或被燒焦，土壤性質發生改變，其研究結果缺乏真實性，不能準確反映升溫后的土壤與對照土壤生態過程的差異，可能引起預測結果的偏差。因此研發一種即不改變土壤性質，又能定量控制土壤溫度的方法就成為了科學界普遍關注的焦點。(參考文獻：1.牛書麗韓興國馬克平等.全球變暖與陸地生態系統研究中的野外增溫裝置，植物生態學報，2007，31(2)：262-271.2.Peterjohn，Melillo?JM，Bowles?FP，Steudler?PA.Soilwarming?and?trace?gas?fluxes：experimental?design?andpreliminary?flux?results?Oecologia，1993，93：18-24.3.Peterjohn，Melillo?JM，Steudler?PA，Newkirk?KM，Steudler?PA，Newkirk?KM，Bowles?FP，Aber?JD.Responses?of?tracegas?fluxes?and?N?availability?to?experimentally?elevated?soiltemperatures?Ecological?&?Applications，1994，4：617-625.)

發明內容

為了解決已有技術存在的問題。本發明提供了野外自動控制土壤溫度變化的方法。

本發明提供的野外自動控制土壤溫度變化的方法的步驟和條件如下：

將水槽鑲嵌于試驗區對照土壤中，鑲嵌深度以土壤桶內的土壤表層與試驗區土壤表層一致為標準；然后，將加熱電纜以S型置于水槽底部，再將若干土壤桶放入水槽中，向水槽內加入水，水的深度與土壤桶的土壤厚度一致；分別在水槽內的水中放置第一個溫度傳感器、在土壤桶內插入第二個溫度傳感器、在對照土壤區插入第三個溫度傳感器；然后將加熱電纜、第一個溫度傳感器、第二個溫度傳感器和第三個溫度傳感器連接到溫度控制器上，在溫度控制器中將土壤桶的土壤溫度設定高于對照土壤溫度1.0-4.0度并進行自動控溫；啟動電源開關，進入工作狀態。

在土壤桶內種植或栽植不同植被和作物后，可進行各種試驗，如枯落物分解試驗；C、N、S和P礦化試驗；土壤微生物活性試驗；化學物質形態轉化及活性試驗；植物或作物生產力影響試驗；植物或作物生理生態試驗等，通過分析升溫后土壤的試驗結果與對照土壤的試驗結果差異，預測由氣溫升高而引起土壤溫度升高所產生的一系列生態后果。

有益效果：本發明提供的野外自動控制土壤溫度變化的方法，是通過水浴方式給土壤均勻增溫的方法，可以根據不同研究目標設定不同控制溫度，解決了使用電纜直接給土壤加熱而帶來的土壤受熱不均的問題，為開展溫度升高1.0-4.0度的土壤與對照土壤的生物過程、物理過程和化學過程等生態過程的對比研究提供了一種行之有效的方法，為準確預測未來由于氣溫升高可能給陸地生態系統帶來的影響程度研究提供了技術保障。本方法操作簡單，可廣泛應用于土壤環境溫度的模擬研究領域。

具體實施方式