[发明专利]原状土柱纵向土层气体的取样装置及其取样方法

说明书

本发明公开了一种原状土柱纵向土层气体的取样装置及其取样方法，该取样装置包括用于原位采集待测土壤的取土器和若干根用于水平插入至待测土壤不同深度的气体采集管，所述原位取土器底部设置有与其可拆卸连接的底座；所述取土器的一侧外壁沿纵向由上至下间隔开设有若干个用于供气体采集管水平贯穿插入待测土壤的通孔，每根所述气体采集管的一端通过连通管与设置在取土器外侧的三通阀连通。本发明能够在不破坏原状土柱结构以及不改变土样养分、微生物自然分布的情况下精确采集土柱不同纵向深度的气体样品，实现对原状土柱剖面气体动态的准确监测。

技术领域

本发明涉及土壤剖面气体取样的技术领域，具体地指一种原状土柱纵向土层气体的取样装置及其取样方法。

背景技术

土壤结构、养分含量及微生物分布在土壤剖面不同纵向深度均存在较大的分异，因此土壤气体，尤其是主要以土壤微生物过程产生的气体，如N₂O、CO₂、CH₄等，也会在土壤剖面内形成浓度梯度差异。土壤微生物产生的气体在土壤剖面内迁移扩散，部分被截留在土壤水、土壤孔隙中，部分被转化为其他物质，剩余部分才能被排出土壤表面，因此研究土壤剖面内气体的分布规律对于深入理解调控气体净排放量的机理十分必要。现有技术中，申请号为201410676771.2的中国发明专利公开了一种土壤气体取样系统，该系统包括：气体采集装置，气体采集装置包括多个气体采集管，多个气体采集管分别用于插设到待取样土壤的不同深度处，气体采集管上设有若干进气孔；多通道输气装置，多通道输气装置包括多个输气管，多个输气管的一端分别与多个气体采集管连通，每个输气管上均设有阀门；抽气装置，抽气装置设有进气端和排气端，进气端与多个输气管的另一端连接；储气装置，储气装置与排气端连接。虽然上述系统可以实现定位采集特定深度足量的土壤气体，但是在田间布设上述土壤气体取样系统工程量大、资金投入多等待土壤形成自然结构的时间也较长，不适宜广泛应用。而且，由于田间环境复杂多变，不利于深入挖掘环境单因子变化对土壤气体产生、扩散、排放动态的影响机理及其相关微生物调控机制的基础研究。

为了克服上述专利中存在的不足，目前实验室培养主要采用体积较小的土柱对土壤剖面气体进行研究，该方法以风干过筛土为主要试验材料，先将样地内采集的土壤自然风干，研磨过2mm筛后混匀，再回填至土壤培养装置内，回填过程中在不同纵深位置放置气体采集管。然而，上述方法采用的风干混匀土破坏了土壤原始的结构和养分含量分布特征，土壤微生物活性也在风干过程中极大破坏，很大程度上影响气体产生和排放规律研究的准确性，相关研究也表明相同培养条件下，原状土柱N₂O产生量显著高于风干过筛土。因此，对于原状土柱剖面气体的采集装置及方法尚未解决。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种原状土柱纵向土层气体的取样装置及其取样方法，该方法能够在不破坏原状土柱结构以及不改变土样养分、微生物自然分布的情况下精确采集试验控制条件下土柱不同纵向深度的气体样品，实现对原状土柱剖面气体动态的准确监测。

为实现上述目的，本发明设计的原状土柱纵向土层气体的取样装置，包括用于原位采集待测土壤的取土器和若干根用于水平插入至待测土壤不同深度的气体采集管，所述原位取土器底部设置有与其可拆卸连接的底座；

所述取土器的一侧外壁沿纵向由上至下间隔开设有若干个用于供气体采集管水平贯穿插入待测土壤的通孔，每根所述气体采集管的一端通过连通管与设置在取土器外侧的三通阀连通。

作为优选实施方式的，所述取土器为由聚氯乙烯制成的中空筒体，所述取土器的顶部和底部均敞开。

作为优选实施方式的，所述气体采集管为采用具有透气防水性的硅橡胶制成的中空管，且气体采集管的两端均通过硅橡胶塞密封。

作为优选实施方式的，所述连通管的一端插入位于气体采集管一端的硅橡胶塞与气体采集管的内腔连通，所述连通管的另一端向外延伸穿出通孔与设置在取土器外侧的三通阀连通，所述连通管与通孔之间的空隙采用硅胶填充密封。