[發明專利]一種土壤碳通量測量系統

有效

• 申請號: 202110696289.5
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113406082B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 賈良權;高璐;黃旭;王澤峰;唐琦哲;袁俊
• 申請（專利權）人: 湖州師范學院
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N21/01
• 代理公司: 合肥市上嘉專利代理事務所(普通合伙) 34125
• 代理人: 郭華俊

1.一種土壤碳通量測量系統，其特征在于，包括：?碳通量池、測量信號提供和收集系統、及測量結果處理系統；

所述碳通量池，用于收集設定區域土壤的碳元素相關氣體，并在不同高度梯度空間進行所述設定區域土壤的碳元素相關氣體分布測量；

所述測量信號提供和收集系統，用于給所述不同高度梯度空間提供測量信號，并收集所述不同高度梯度空間的測量結果信號；

所述測量結果處理系統，用于對測量結果信號進行處理，獲得所述不同高度梯度空間對應的碳元素相關氣體，并根據所述不同高度梯度空間對應的碳元素相關氣體分布情況獲得土壤碳通量；其中：

所述測量結果處理系統包括：第一信號處理裝置和第二信號處理裝置；

所述第一信號處理裝置，用于對所述測量結果信號進行處理，獲得不同高度梯度空間對應的碳元素相關氣體的分布情況，所述分布情況包括每個高度梯度空間的碳元素相關氣體濃度隨溫度、測量時間的變化關系；所述第二信號處理裝置，用于根據不同高度梯度空間對應的碳元素相關氣體分布情況獲得土壤碳通量；

所述第一信號處理裝置包括：第一子處理裝置、第二子處理裝置和第三子處理裝置；

第一子處理裝置，被配置為對測量結果信號進行奇異值分解去噪，獲得初步降噪處理的第一信號；第二子處理裝置，被配置為對所述第一信號進行經驗模式分解獲得所述第一信號包括的多個線性穩態信號，并確定其中一個所述線性穩態信號作為待處理信號；第三子處理裝置，被配置為基于粒子群算法改進的SG濾波算法對所述待處理信號進行平滑處理，獲得準確信號；

所述第二信號處理裝置包括：第一確定裝置、第二確定裝置、第三確定裝置和結果確定模塊；

第一確定裝置，用于根據氣體各梯度空間的高度和氣體擴散速度確定不同高度梯度空間對應的碳碳元素相關氣體濃度隨相對時間的第一變化關系，其中：所述相對時間有所述梯度空間的不同高度距離和所述氣體擴散速度決定的時間和所述測量時間差值絕對值確定；第二確定裝置，用于根據所述第一變化關系以及同一高度梯度空間對應的碳元素相關氣體濃度隨時間和溫度變化關系確定碳通量測量結果的第一溫度權重；第三確定裝置，用于根據所述第一變化關系和所述第一溫度權重確定不同高度梯度空間對應的碳元素相關氣體濃度隨梯度高度的第二變化關系；結果確定模塊，用于將所述第一變化關系、所述第一溫度權重和所述第二變化關系表示為土壤碳通量的測量結果。

2.根據權利要求1所述的土壤碳通量測量系統，其特征在于，所述測量信號為光信號；

所述碳通量池包括：設置在不同高度梯度空間的多個光學反射腔體；

各所述光學反射腔體分別用于提供一位于水平面內的光信號測量路徑；各所述光學反射腔體在高度方向上連通。

3.根據權利要求2所述的土壤碳通量測量系統，其特征在于，

沿所述不同高度梯度空間的高度升高方向，各所述光學反射腔體提供的光學路徑依次增加，或

沿所述不同高度梯度空間的高度升高，各所述光學反射腔體的長度依次縮短，各所述光學反射腔體反射光信號的反射次數依次增加。

4.根據權利要求2所述的土壤碳通量測量系統，其特征在于，所述碳通量池還包括設置各所述光學反射腔體的支架；各所述光學反射腔體在所述支架上可移動設置。

5.根據權利要求2所述的土壤碳通量測量系統，其特征在于，所述光學反射腔體包括相對設置的反射器陣列，各所述反射器陳列由信號反射器組成。

6.根據權利要求2所述的土壤碳通量測量系統，其特征在于，所述測量信號提供和收集系統包括：激光器、控制器、信號收集裝置；

所述激光器，用于向所述不同高度梯度空間的光學反射腔體提供激光作為光測量信號；

所述控制器，用于控制所述激光器產生所述激光；

所述信號收集裝置，用于收集所述不同高度梯度空間的所述光學反射腔體輸出的激光。