[发明专利]一种测定整株树木气体交换的开路箱式系统

说明书

技术领域

本发明涉及植物-大气间气体交换测定技术，具体为一种测定整株树木气体交换的开路箱式系统，它是可以整株树木气体交换的开路箱式系统。

背景技术

自工业革命以来，由于人类活动的加强，资源消耗型社会发展模式开始恶性膨胀，导致了地球气候系统和地球生态系统过程的急剧变化。其中包括由于化石燃料的燃烧使大气中CO₂等温室气体的浓度不断上升，致使碳循环与碳交换受到干扰，自然界的碳平衡被打乱。还有土地覆盖变化和水资源的不合理利用对陆地生态系统水循环的强烈影响。以上问题的相互作用加剧了系列的全球环境问题，对人类自身的生存和社会经济的持续发展带来了巨大的威胁。而森林与大气间的气体交换是全球碳水循环主要的生化过程，这也使得该方面的研究在全球变化研究中发挥着重要的作用。

目前，对于森林与大气间的气体交换观测研究主要集中在：利用便携式光合仪对组织水平(单叶、针簇、根系或树干等)的气体交换观测、利用微气象法对生态系统水平的气体交换观测和其他诸如稳定性同位素技术、航空技术等间接方法的应用。尚未有使用可靠、操作简便、商品化的成熟观测系统直接应用于单株水平(即整株树木)气体交换观测。

发明内容

本发明的目的是提供一种经济实用、适用范围广、改造方便和操作简单的测定整株树木气体交换的开路箱式系统，解决现有技术中没有使用可靠、操作简便、商品化的成熟观测系统直接应用于单株水平(即整株树木)气体交换观测等问题，填补整株树木气体交换观测系统的空白。

本发明的技术方案是：

一种测定整株树木气体交换的开路箱式系统，该系统包括升降设备、空气缓冲箱、箱体、底座、管道系统和气体分析仪，用于密闭受测树木的箱体与升降设备连接，箱体设置于底座上，空气缓冲箱与箱体连通，气体分析仪的传感器通过管道系统与箱体连通。

所述的测定整株树木气体交换的开路箱式系统，升降设备为吊架式，在受测树木上方，搭建一横梁，横梁中部安装滑轮，横梁高度为箱体高度的2-3倍，在地面上安置控制箱体升降的绳索绞动装置，绳索一端连接箱体，绳索另一端经过横梁中部的滑轮连接绞动装置。

所述的测定整株树木气体交换的开路箱式系统，箱体采用钢材焊制框架，框架表面用透明的聚乙烯薄膜覆裹成箱，覆裹时用双面密封胶将薄膜粘合在框架上。

所述的测定整株树木气体交换的开路箱式系统，在箱体内部安装气体混合风扇。

所述的测定整株树木气体交换的开路箱式系统，底座包括底板和卡槽，卡槽安装于底板上，用密封胶进行密封，箱体密封安置于卡槽上。

所述的测定整株树木气体交换的开路箱式系统，在底板中心钻取允许受测树木树干通过的圆孔，沿着该圆孔的孔径向外沿切割方便树干进入的底板条形通道。

所述的测定整株树木气体交换的开路箱式系统，在连通空气缓冲箱和箱体之间的管路中安装轴流风机。

所述的测定整株树木气体交换的开路箱式系统，空气缓冲箱通过进气管路与箱体一侧连通，进气管路中安装轴流风机，箱体另一侧安装出气管路；气体分析仪采用便携式光合仪，便携式光合仪的控制和操作台部分与便携式光合仪的传感器通过电缆相连，便携式光合仪的传感器通过进气管与进气管路相连，便携式光合仪的传感器通过出气管与出气管路相连，进气管、出气管上分别安装有气泵。

所述的测定整株树木气体交换的开路箱式系统，便携式光合仪的分析测定部分为红外气体分析仪，进气口和出气口分别通过外置气泵连至红外气体分析仪。

所述的另行添置的气泵，外置气泵采用微型气泵，其流量最大为1L/min。本发明的有益效果是：

1、本发明中，升降设备为吊架式，吊架上还可以安装固定箱体的附属设施；空气缓冲箱用于避免高波动浓度的外界空气直接进入箱体；箱体用于罩扣受测树木，内部安装了气体混合风扇；底座由底板和卡槽两部分组成，卡槽用于密封箱体；管道系统用于连通空气缓冲箱和箱体并排出气体，在空气缓冲箱和箱体之间装有轴流风机。

2、本发明通过风机、附加的气泵和管路对箱体内部连续供送自然空气，同时另一端进行排气，从而构成了一个开路系统。

3、本发明通过便携式光合仪传感器上的气体分析仪对箱体内部CO₂和H₂O气体浓度的监测，可以实现整株树木CO₂和H₂O气体浓度的同时观测，可以直接反映出密闭在箱体内部的整株树木气体交换特性，且能自动采集和存储数据，能够自动监测箱体空气温度、空气相对湿度、光合有效辐射和大气压等环境因子，有利于树木气体交换的研究和应用。