[實用新型]土壤呼吸作用測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520651424.4
• 申請日: 2015-08-26
• 公開（公告）號: CN204924935U
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董大明;肖廣東;趙賢德;郭瑞;吳文彪;賴科霞;趙錦一
• 申請（專利權(quán)）人: 北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及土壤監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種土壤呼吸作用測量裝置。

背景技術(shù)

二氧化碳、甲烷、氧化亞氮作為全球范圍內(nèi)三大主要的溫室效應(yīng)氣體，其危害性日益受到人們的關(guān)注。而土壤呼吸作用對于全球溫室效應(yīng)的影響主要分為兩方面：其一，土壤呼吸是全球碳庫的主要輸出途徑和溫室氣體的重要來源之一，其微小的波段都會引起大氣中溫室氣體的濃度以及碳庫的增加速度，從而加劇全球氣候變暖。其二，土壤呼吸是土壤中生命活動的表征，對土壤二氧化碳的釋放量的準(zhǔn)確監(jiān)測與否是評價生態(tài)系統(tǒng)中生物學(xué)過程的關(guān)鍵，而且通過對土壤呼吸的監(jiān)測能夠估測出根系和土壤中微生物對氣候變化的反應(yīng)。土壤呼吸在一定程度上反映了土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和供應(yīng)的能力，是土壤質(zhì)量和肥力的重要生物學(xué)指標(biāo)和土壤健康狀況的指示因子。因此，土壤呼吸作用的精確監(jiān)測對于當(dāng)前全球化碳循環(huán)的研究以及推進減緩全球溫室效應(yīng)的進程具有十分重要的意義。

常見的土壤呼吸測量方法一般有以下兩種：碳庫變化法和通量測定法，其中最常用的是通量測定法，即直接測定土壤和大氣間的二氧化碳交換量，該方法需要將密閉的氣體室倒扣在土壤表面作為測量氣體室。但由于土壤呼吸作用取決于土壤溫度、有機質(zhì)含量、水飽和度以及許多空間變量，尤其對溫度和壓力的波動極其敏感，并且土壤呼吸會釋放大量二氧化碳?xì)怏w，這勢必會導(dǎo)致氣體室壓力的變化，因此降低了測量的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

其次，土壤水熱變化、營養(yǎng)物質(zhì)交換以及微生物活動也會引起土壤溫度的變化，因此，土壤呼吸作用的氣體濃度數(shù)值計算過程中還需要進行溫度補償。

此外，當(dāng)前氣體濃度數(shù)值測量法的主要方法有靜態(tài)箱法、動態(tài)箱法、氣象色譜方法、微氣象測量法和紅外二氧化碳檢測法等。傅里葉變換紅外光譜法作為一種紅外二氧化碳檢測方法，其與傳統(tǒng)方法相比，具有高速、使用方便、測量結(jié)果精確等優(yōu)點，該方法可被認(rèn)為是土壤呼吸較為理想的測量方法之一。但現(xiàn)存的可實施傅里葉變換紅外光譜法的裝置，例如美國LI-COR公司的li-8100和li-6400裝置，存在以下不足：價格昂貴，光程太短導(dǎo)致測量精度不高，采用單波段光源且測量氣體單一，即只能從二氧化碳一種氣體的變化速率來反應(yīng)土壤呼吸，不能測量甲烷和氧化亞氮。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中測量精度不高和只能測量單一氣體變化率不足，提供一種土壤呼吸作用測量裝置，包括：氣體室、氣泵、繼電器、光譜儀、微處理器以及位于所述氣體室內(nèi)部的光源驅(qū)動電路、紅外寬帶光源和光程反射單元；

所述氣體室，用于罩設(shè)于待測土壤上方，形成密封空間，以收集土壤呼吸作用生成的氣體；

所述氣泵，用于將所述氣體室內(nèi)的氣體抽到所述氣體室外，以使所述氣體室內(nèi)的待測氣體的濃度達(dá)到預(yù)設(shè)濃度范圍；

所述繼電器，用于根據(jù)所述微處理器的控制指令，控制所述氣泵的開啟或關(guān)閉；

所述光源驅(qū)動電路與所述紅外寬帶光源相連，用于驅(qū)動所述紅外寬帶光源，以使所述紅外寬帶光源發(fā)射紅外光信號；

所述光程反射單元用于對所述紅外寬帶光源發(fā)出的紅外光信號進行多次反射，并將經(jīng)多次反射后的紅外光信號傳輸?shù)剿龉庾V儀；

所述光譜儀，用于接收經(jīng)所述光程反射單元反射出的所述紅外光信號，將所述紅外光信號轉(zhuǎn)換為光譜數(shù)據(jù)，并將所述光譜數(shù)據(jù)傳輸給所述微處理器。

優(yōu)選地，還包括電源模塊；

所述電源模塊，用于為所述土壤呼吸作用測量裝置供電。

優(yōu)選地，還包括入土梯形尖端，所述入土梯形尖端與所述氣體室下部相連為一體成型結(jié)構(gòu)；

所述入土梯形尖端的側(cè)面設(shè)有多個開孔。

優(yōu)選地，還包括微型風(fēng)扇；

所述微型風(fēng)扇位于所述氣體室內(nèi)，用于加快所述氣體室內(nèi)的氣體流動。

優(yōu)選地，還包括土壤溫度計；

所述土壤溫度計，插入所述待測土壤中，用于測量所述氣體室內(nèi)的土壤溫度數(shù)據(jù)，并將所述土壤溫度數(shù)據(jù)傳輸給所述微處理器。

優(yōu)選地，所述紅外寬帶光源的波長帶寬為3～14um。

優(yōu)選地，還包括設(shè)于所述氣體室外壁上的壓力平衡閥，所述壓力平衡閥與所述微處理器相連，用于根據(jù)所述微處理器的控制指令進行開啟或關(guān)閉，以平衡氣體室內(nèi)外的氣壓；

所述壓力平衡閥與所述氣體室的接觸部位設(shè)有密封部件。

優(yōu)選地，所述光程反射單元，具體為以預(yù)設(shè)角度安裝于所述氣體室內(nèi)的多面反射鏡。

優(yōu)選地，還包括與所述微處理器相連的顯示模塊。

優(yōu)選地，所述氣體室和所述光譜儀之間設(shè)有一個孔徑，以使紅外光信號通過；并且所述氣體室和所述光譜儀之間用密封部件密封。