[發(fā)明專利]環(huán)境條件可控的潮間帶CO2通量室內(nèi)模擬實驗裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710550187.6
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107290485B
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王鵬;王一丹;華祖林;顧莉;劉曉東
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

本發(fā)明公開了一種環(huán)境條件可控的潮間帶CO₂通量室內(nèi)模擬實驗裝置，包括生化培養(yǎng)箱、外筒和儲水箱，所述外筒位于生化培養(yǎng)箱內(nèi)，外筒內(nèi)設(shè)有內(nèi)筒，內(nèi)筒內(nèi)分層放入野外采集的沉積物樣本，在內(nèi)筒底部設(shè)有滲透孔，在內(nèi)筒上設(shè)有透水孔，透水孔位于沉積物樣本的上方，外筒通過蠕動泵與儲水箱連接，在內(nèi)筒的沉積物樣本上方設(shè)有采樣氣室，采樣氣室通過氣路管路與CO₂傳感器連接，CO₂傳感器與電腦信號連接。本發(fā)明的一種環(huán)境條件可控的潮間帶CO₂通量室內(nèi)模擬實驗裝置，能夠在室內(nèi)模擬各種溫度、光照環(huán)境條件以及地下水位，進(jìn)行長時間連續(xù)觀測的潮間帶沉積物CO₂通量，為濕地生態(tài)系統(tǒng)碳代謝、碳循環(huán)等基礎(chǔ)研究提供了有力的觀測和研究手段。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境條件可控的潮間帶CO₂通量室內(nèi)模擬實驗裝置及方法，屬于環(huán)境領(lǐng)域。

背景技術(shù)

濕地生態(tài)系統(tǒng)是地球重要的碳庫，約占全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫的10％，是目前已知陸地生態(tài)系統(tǒng)中僅次于森林的重要碳匯，對全球范圍的碳循環(huán)有著顯著影響。濕地中有機質(zhì)的不完全分解導(dǎo)致濕地中碳的積累，濕地植物從大氣中獲取大量的CO₂，成為巨大的碳庫；同時，在一定的時期和條件下，濕地在微生物的作用下通過分解和呼吸作用將 CO₂排放到大氣中，濕地的碳循環(huán)過程受氣候條件及人類活動的影響，發(fā)揮了“碳匯”和“碳源”兩方面的作用。潮間帶是眾多種濕地中的一類，是陸地與海洋的交接地帶。近年來，作為全球“藍(lán)色碳匯”的主要貢獻(xiàn)者，有高等植被覆蓋的潮間帶濕地(紅樹林沼澤和鹽沼)的碳循環(huán)受到了極大的關(guān)注。潮間帶除了擁有高的初級生產(chǎn)力和低的有機質(zhì)分解速率以外，潮間帶濕地植被根冠比較大，能夠儲存大量的碳并通過根系周轉(zhuǎn)而儲存在土壤中。同時，河口海岸獨特的泥沙沉積過程會將大量內(nèi)源或外源有機碳快速掩埋。可見，潮間帶濕地植被生產(chǎn)力高、機碳分解速率低、CH4排放較弱、碳沉積速度快，是單位面積碳封存速率最高的生態(tài)系統(tǒng)之一，有著顯著的碳匯功能。據(jù)統(tǒng)計，全球范圍內(nèi)濱海濕地的總碳封存速率超過100Tg.a^-1(以碳計)，因此潮間帶濕地在減緩含碳溫室氣體排放，降低全球溫室效應(yīng)方面具有重要潛力。

影響潮間帶土壤二氧化碳通量變化的因子很多，包括：水文條件、土壤溫度、微生物活性、有機質(zhì)和浮游植物含量等。在不同植被覆蓋下的生態(tài)系統(tǒng)中CO₂的釋放量不同，且隨日變化和季節(jié)性性變化而變化。Kurganova等發(fā)現(xiàn)土壤CO₂排放主要集中在夏季和秋季，并且，系統(tǒng)呼吸通量在一天中不同時間上的波動程度夏季明顯大于冬季。Van Der Nat等測量的一天內(nèi)的系統(tǒng)呼吸通量通常呈現(xiàn)單峰型變化的趨勢，從早晨開始慢慢上升，到午后出現(xiàn)最大值后再緩慢下降。濕地土壤向大氣排放CO₂的過程主是土壤中微生物的氧化分解作用以及植物根系呼吸作用。根據(jù)相關(guān)研究，土壤中釋放的CO₂有85％-90％是來自土壤微生物的生命活動，15％來自植物根系的呼吸作用，極少部分是土壤動物的呼吸機化學(xué)氧化。土壤從不同方面影響CO₂的釋放，最重要的因素是土壤的溫度。微生物的活性、植物生長速率的快慢都受土壤溫度變化的影響。微生物的異養(yǎng)呼吸，植物的的自養(yǎng)呼吸，有機質(zhì)的分解均受土壤溫度的影響，溫度越高，分解速率越快。Buchmann 研究了呼吸速率與土壤溫度的關(guān)系，結(jié)果表明土壤速率會隨土壤溫度的變化而產(chǎn)生明顯的變化。濕地處于水陸交界的地帶，對水文條件的變化十分敏感。濕地生態(tài)系統(tǒng)的干濕變化，會影響土壤中微生物的活性。