[發明專利]一種開放型土壤碳通量監測儀及監測方法

有效

• 申請號: 201410829131.0
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104897873A
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 胡軍國;周國模
• 申請（專利權）人: 浙江農林大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及土壤碳通量監測技術領域，尤其涉及一種開放型土壤碳通量監測儀及監測方法。

背景技術

CO2是大氣中主要的溫室效應氣體，其大量排放已導致全球氣候惡化。近年來極端天氣事件頻頻發生，是大自然對人類活動最為嚴厲的懲罰。碳交易的基礎是碳匯計量，建立統一的碳匯計量體系是碳交易有序、健康、公平進行的保障。而在碳匯計量中最復雜、最困難的是地下部分計量，即土壤碳通量計量，土壤碳通量指單位時間通過土壤單位面積的CO2量。土壤是一個巨大的碳庫，總儲存量達到1394Pg?C(1Pg＝1015g)，大約是大氣中碳總量(750Pg?C)的兩倍，是陸地生物碳總儲量(560Pg?C)的3倍。顯然，土壤是大氣CO2的主要貢獻者之一，也是陸地生態系統固定碳返回大氣的主要形式之一。故探索土壤碳的動態變化及其調控機理，不僅對于正確評價中國陸地生態系統碳收支具有重要的戰略意義，而且能為碳交易提供關鍵的技術保障。

現有的土壤碳通量監測儀為密封式監測，將密閉的監測箱體蓋在土壤上，根據測量氣室內CO2濃度增加率進行計算土壤碳排放量，在監測期間氣室中的CO2濃度會逐漸提高，從而抑制土壤CO2的排放，使得測量結果有偏差，而且，這類土壤碳通量監測儀在下雨天不能監測，因為下雨天環境惡劣，會影響監測儀密封性，導致檢測儀無法正常監測。

中國專利公開號CN201016922，公開日2008年2月6日，實用新型的名稱為土壤二氧化碳通量原位測定裝置，該申請案公開了一種土壤二氧化碳通量原位測定裝置，它包括預先固定在待測定土壤表層二氧化碳通量的地面上的底圈；測量時密封安裝在所述底圈上的開口測量容器；連接所述開口測量容器的二氧化碳分析儀；以及在測量容器內初始二氧化碳濃度值X1后密封所述開口測量容器開口的蓋子。其不足之處是，現有土壤碳通量監測儀為密封式監測，測量結果有偏差，在下雨天不能監測。

發明內容

本發明的目的是克服現有土壤碳通量監測儀為密封式監測，檢測精度低，在下雨天不能監測的技術問題，提供了一種開放型土壤碳通量監測儀及監測方法，其采用開放式監測，提高了檢測精度，且在下雨天能夠正常監測。

為了解決上述問題，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明的一種開放型土壤碳通量監測儀，包括圓筒，所述圓筒的頂部和底部都開口，所述圓筒內壁上設有兩個數據采集模塊，所述兩個數據采集模塊分別位于圓筒內壁的頂部和底部，所述數據采集模塊包括二氧化碳傳感器、溫度傳感器和大氣壓強傳感器，所述圓筒上還設有中央處理單元和顯示屏，所述中央處理單元分別與顯示屏以及每個數據采集模塊的二氧化碳傳感器、溫度傳感器和大氣壓強傳感器電連接。

在本技術方案中，將圓筒放置在土壤上，兩個數據采集模塊每隔時間T采集一次數據并發送到中央處理單元。

根據菲克第二定律可得，公式(3-1)：其中C為二氧化碳的體積濃度，D為擴散系數，x為圓筒內壁的某一高度。

令把β代入公式(3-1)，得到公式(3-2)：

化解公式(3-2)得到公式(3-3)：

將公式(3-2)、公式(3-3)代入公式(3-1)得到公式(3-4)公式(3-4)是個微分方程，通過求解可得菲克第二定律的通解為C=A1∫0βe-β2dβ+A2.]]>