[发明专利]土壤-植物系统气体交换连续测定采集仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种土壤-植物系统气体交换连续测定采集仪。

背景技术

土壤-植物系统是大气中微量气体(如CO2、CH4、N2O)重要来源，由于大气中微量气体浓度的变化，导致了一系列重大全球性环境变化，如温室效应的加强，臭氧浓度的减低，全球气候的变暖。土壤呼吸(soil respiration)是指土壤释放二氧化碳的过程，即土壤中产生的气体可通过植物的通气组织或疏导组织传输到大气中，同时大气也可以同样途径将气体传输到土壤。严格意义上讲是指未扰动土壤中产生二氧化碳的所有代谢作用，包括三个生物学过程(即土壤微生物呼吸、根系呼吸、土壤动物呼吸)和一个非生物学过程。即含碳矿物质的化学氧化作用等几个生物学和非生物学过程。

森林土壤呼吸是陆地生态系统土壤呼吸的重要部分，其动态变化将对全球碳平衡产生深远的影响。全球森林过度采伐和其他土地利用变化导致土壤CO2释放的增加量，占过去两个世纪来因人类活动释放的CO2总量的一半，是除化石燃烧释放CO2导致大气CO2浓度升高的另一重要因素。因此，建立CO2通量网站，对森林、草原土壤呼吸进行长期监测，研究土壤-植物系统气体交换，是研究世界碳循环的重要课题，对生态学、环境科学及地球表层系统科学的发展有重大意义。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的在于提供一种土壤-植物系统气体交换连续测定采集仪。

本发明的技术方案是：

一种土壤-植物系统气体交换连续测定采集仪，是由无底密封罩筒、带凹槽密封基座、小气候数据采集仪、温度传感器、气体搅拌风扇、出气嘴、吸气小气泵、阀门、气袋、硅胶导管、风速风向传感器、蓄电池和太阳能供电系统组成。无底密封罩筒扣放入带凹槽密封基座中，无底密封罩筒顶部装有气体搅拌风扇和温度传感器，小气候数据采集仪通过导线分别与气体搅拌风扇、温度传感器和风速风向传感器、蓄电池和太阳能供电系统连接，吸气小气泵、阀门、气袋通过硅胶导管与筒盖出气嘴连通。

上述的太阳能供电系统为太阳能充电器和太阳能电池。

本发明的优点是：

1、筒体的透光性对于地上植物CO2的交换通量也有着直接的影响。本发明无底密封罩筒采用圆形或方形白色不透光PVC材料制成，白色不透光材料可增大筒壁对太阳光的辐射，降低筒内温度升高的速度，减缓筒内温度的变化，保证土壤-植物系统气体交换气体排放通量数据采集的准确性。

2、无底密封罩筒扣入不锈钢基座的凹槽中，并用水密封。小气候数据采集仪可以设置连接1-3个采集重复点，对森林、草原和戈壁沙漠群落土壤呼吸进行长期监测，积累数据，分析评估，为生态学、环境科学及地球表层系统科学的发展提供可靠的依据。

3、结构简单，操作方便，易携带，是野外进行土壤-植物系统气体交换连续测定科学试验的理想器具。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，利用土壤-植物系统气体交换连续测定采集仪对森林、草原和戈壁沙漠群落土壤温室气体(CO2、CH4、N2O)通量和室内外温度小气候变化进行连续测定，采集仪是由无底密封罩筒1、带凹槽基座2、小气候数据采集仪3、温度传感器4、气体搅拌风扇5、吸气小气泵6、阀门7、气袋8、硅胶导管12、风速风向传感器9、蓄电池13和太阳能供电系统10组成，无底密封罩筒1用5mm白色不透光PVC材料制成，筒体圆形和方形两种，内径底面积为直径450mm和480×440mm，箱体高度为30mm。无底密封罩筒1扣放入已插入土壤5-15mm深处的不锈钢基座的凹槽中，并用水密封.无底密封罩筒1顶部装有气体搅拌小风扇5和3只不同高度温度传感器4，底部埋设3只不同深度土壤温度传感器4，小气候数据采集仪3含有单片机数据存贮卡、232接口，232接口通过导线分别与气体搅拌风扇5、温度传感器4、风速风向传感器9、蓄电池13和太阳能供电系统10连接，吸气小气泵6、阀门7和气袋8通过硅胶导管12与筒盖出气嘴11连通。

在3个样地内分别设置3个采集重复点，采样箱基座内土壤尽量保持原状，筒体和基座笼罩着植物。土壤和植物都在不同程度上与大气有气体交换过程，自5月下旬开始到10月中旬，以平均2次/月的采样频率进行气体排放通量样品的采集，每次采样气体200ml注入采样气袋内，运回实验室内进行及时分析。采样时间基本固定在上午8:30至10:00，以此时的通量代表采样日的日均通量，在罩筒初时、15min和30min时分别定时同步采集箱内温度、土壤温度和箱外小气候数据。

白昼太阳能电池给小气候数据采集仪3供电、给太阳能充电器充电；夜晚，太阳能充电器给小气候数据采集仪3供电。阴雨天由蓄电池13给小气候数据采集仪3供电。