[实用新型]土壤呼吸作用测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及土壤监测技术领域，尤其涉及一种土壤呼吸作用测量装置。

背景技术

二氧化碳、甲烷、氧化亚氮作为全球范围内三大主要的温室效应气体，其危害性日益受到人们的关注。而土壤呼吸作用对于全球温室效应的影响主要分为两方面：其一，土壤呼吸是全球碳库的主要输出途径和温室气体的重要来源之一，其微小的波段都会引起大气中温室气体的浓度以及碳库的增加速度，从而加剧全球气候变暖。其二，土壤呼吸是土壤中生命活动的表征，对土壤二氧化碳的释放量的准确监测与否是评价生态系统中生物学过程的关键，而且通过对土壤呼吸的监测能够估测出根系和土壤中微生物对气候变化的反应。土壤呼吸在一定程度上反映了土壤养分转化和供应的能力，是土壤质量和肥力的重要生物学指标和土壤健康状况的指示因子。因此，土壤呼吸作用的精确监测对于当前全球化碳循环的研究以及推进减缓全球温室效应的进程具有十分重要的意义。

常见的土壤呼吸测量方法一般有以下两种：碳库变化法和通量测定法，其中最常用的是通量测定法，即直接测定土壤和大气间的二氧化碳交换量，该方法需要将密闭的气体室倒扣在土壤表面作为测量气体室。但由于土壤呼吸作用取决于土壤温度、有机质含量、水饱和度以及许多空间变量，尤其对温度和压力的波动极其敏感，并且土壤呼吸会释放大量二氧化碳气体，这势必会导致气体室压力的变化，因此降低了测量的准确性和科学性。

其次，土壤水热变化、营养物质交换以及微生物活动也会引起土壤温度的变化，因此，土壤呼吸作用的气体浓度数值计算过程中还需要进行温度补偿。

此外，当前气体浓度数值测量法的主要方法有静态箱法、动态箱法、气象色谱方法、微气象测量法和红外二氧化碳检测法等。傅里叶变换红外光谱法作为一种红外二氧化碳检测方法，其与传统方法相比，具有高速、使用方便、测量结果精确等优点，该方法可被认为是土壤呼吸较为理想的测量方法之一。但现存的可实施傅里叶变换红外光谱法的装置，例如美国LI-COR公司的li-8100和li-6400装置，存在以下不足：价格昂贵，光程太短导致测量精度不高，采用单波段光源且测量气体单一，即只能从二氧化碳一种气体的变化速率来反应土壤呼吸，不能测量甲烷和氧化亚氮。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中测量精度不高和只能测量单一气体变化率不足，提供一种土壤呼吸作用测量装置，包括：气体室、气泵、继电器、光谱仪、微处理器以及位于所述气体室内部的光源驱动电路、红外宽带光源和光程反射单元；

所述气体室，用于罩设于待测土壤上方，形成密封空间，以收集土壤呼吸作用生成的气体；

所述气泵，用于将所述气体室内的气体抽到所述气体室外，以使所述气体室内的待测气体的浓度达到预设浓度范围；

所述继电器，用于根据所述微处理器的控制指令，控制所述气泵的开启或关闭；

所述光源驱动电路与所述红外宽带光源相连，用于驱动所述红外宽带光源，以使所述红外宽带光源发射红外光信号；

所述光程反射单元用于对所述红外宽带光源发出的红外光信号进行多次反射，并将经多次反射后的红外光信号传输到所述光谱仪；

所述光谱仪，用于接收经所述光程反射单元反射出的所述红外光信号，将所述红外光信号转换为光谱数据，并将所述光谱数据传输给所述微处理器。

优选地，还包括电源模块；

所述电源模块，用于为所述土壤呼吸作用测量装置供电。

优选地，还包括入土梯形尖端，所述入土梯形尖端与所述气体室下部相连为一体成型结构；

所述入土梯形尖端的侧面设有多个开孔。

优选地，还包括微型风扇；

所述微型风扇位于所述气体室内，用于加快所述气体室内的气体流动。

优选地，还包括土壤温度计；

所述土壤温度计，插入所述待测土壤中，用于测量所述气体室内的土壤温度数据，并将所述土壤温度数据传输给所述微处理器。

优选地，所述红外宽带光源的波长带宽为3～14um。

优选地，还包括设于所述气体室外壁上的压力平衡阀，所述压力平衡阀与所述微处理器相连，用于根据所述微处理器的控制指令进行开启或关闭，以平衡气体室内外的气压；

所述压力平衡阀与所述气体室的接触部位设有密封部件。

优选地，所述光程反射单元，具体为以预设角度安装于所述气体室内的多面反射镜。

优选地，还包括与所述微处理器相连的显示模块。

优选地，所述气体室和所述光谱仪之间设有一个孔径，以使红外光信号通过；并且所述气体室和所述光谱仪之间用密封部件密封。