一種便攜式土壤呼吸測量的系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種便攜式土壤呼吸測量的系統，包括數據測量及記錄讀表，所述數據測量及記錄讀表的底端通過傳輸線與紅外CO2分析儀的頂部連接，該紅外CO2分析儀的另一端貫穿呼吸室的頂壁，并延伸至呼吸室的內部，所述紅外CO2分析儀與呼吸室的頂端連接處套接有固定座。該一種便攜式土壤呼吸測量的系統呼吸室采用封閉式非透明，呼吸室為銀色鋁合金材質，降低了輻射熱吸收，且提高了呼吸室的散熱，減少了使用堿液對地面微氣象的影響，使用太陽輻射傳感器、溫濕度傳感器和紅外CO2分析儀，方便了對土壤的檢測，降低了土壤呼吸速率不同時，測試結果與真實值誤差，最大程度避免呼吸室的“溫室效應”，測量環境為野外環境，無土壤擾動，不影響地面微氣象條件。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及土壤測量
，尤其涉及一種便攜式土壤呼吸測量的系統。
技術介紹
土壤呼吸是表征土壤質量和肥力的重要生物學指標，它反映了土壤生物活性和土壤物質代謝的強度。在生態演替過程中，植被的變化通過吸收養分和歸還有機物等，以影響土壤的物理、化學和生物學性狀，土壤呼吸亦隨之變化，指示著生態系統演替的過程與方向。此外，從小氣候學角度看，土壤釋放的CO2改變了近地面的微氣象條件，為植物下部冠層提供了更豐富的碳源。便攜式土壤呼吸測量系統由主機和手持式雙通道數據采集顯示器組成，用于野外土壤呼吸/CO2通量測量。一般將測量方法分為間接測定方法和直接測定方法兩大類：1、間接方法是通過測定其他相關指標來推算土壤呼吸速率，例如，土壤總的新陳代謝，可以從凈初級生產量中扣除地上食草動物所消耗的能量進行估算。也有研究者用土壤中的三磷酸腺苷(ATP)含量估算土壤呼吸。此外，有研究者通過研究溫度和水分對土壤呼吸的影響，建立回歸方程計算得出土壤呼吸的大小。間接方法需要建立所測指標與土壤的定量關系，而這種關系一般用于特定的生態系統。因此這類方法的應用具有較大的時空局限性，并且測定結果難以和其他方法測定結果進行比較。直接法包含原位測定和室內測定兩類,根據概括地比較了各種直接測定方法得出，a.靜態法，適用于各種土壤，但存在改變了近地面微氣象條件；b.密閉室法，可連續監測土壤信息，但取樣間隔不可過短，需要補充同體積空氣；c.靜態堿吸收法，設備簡單,可同時多重復，但存在難以連續監測，堿的用量需事先確定；d.土壤PCO2法，可連續進行點上的監測，但擴散系數難以準確測定，對土壤存在干擾；e.動態室法，對CO2擴散影響較小，但存在改變了近地面微氣象條件；f.動態堿吸收法，準確、可同時多次重復監測，但設備復雜，難以連續監測，且堿的用量需事先確定；g.微氣象法，可連續,大面積監測，但需要同時測定冠層光合，植物和動物呼吸速率；h.冠層內PCO2法，可知冠層內CO2源庫信息，但需測定擴散系數和多種微氣象參數，穩定性差；i.冠層上PCO2法，要求植被均勻，且需測定擴散系數和多種微氣象參數，穩定性差；j.渦度相關法，可進行不同面積上的測定，要求植被均勻，設備昂貴，結果變異大；k.室內測定，條件可控，可多重復，可長時間連續測定，但嚴重擾動土壤，與野外條件不一致；l.原狀土柱，保持了一點的原狀結構，但工作量大，土壤和植物都受到擾動；m.非原狀土，不受時間限制，可得到土壤碳分級信息，但不能得到實際呼吸量?，F階段的測量方法主要為靜態堿液吸收法和密閉氣室法，這兩種方法的主要測量步驟為：靜態堿液吸收法：人們利用堿液吸收法研究森林、草原和農田生態系統的土壤呼吸。有些研究者用堿液(NaOH或者KOH溶液)，也有研究者用固體堿粒。他們的原理是一樣的，即堿吸收CO2形成碳酸根，再用重量法或者中和滴定法計算出剩余的堿量，根據公式計算得出一定時間內土壤排放的CO2總量。以堿液法為例，具體的操作過程如下：在樣地內選定直徑為25厘米的圓形測定點，將圓內的綠色植物齊地剪掉后，將一高2厘米左右的小三角架固定在圓心，其上放置事先已經注入1.0mol/L的NaOH溶液20ml的玻璃廣口瓶，迅速用鍍鋅金屬圓桶(直徑25厘米，高30厘米，一端密閉)扣在選定的樣圓上，為隔絕外界空氣避免大氣CO2的干擾，圓桶下緣壓入土中2厘米，確保桶與外界無氣體交換。一段時間后取出堿液瓶，迅速蓋好蓋子帶回實驗室內分析，可得到該時間內的土壤呼吸速率。密閉氣室法：密閉氣室法包括氣相色譜法和紅外CO2分析法兩種。此法是將一無底無蓋的管狀容器一端插入土壤中，經過一段時間內的穩定后，加蓋，用一針狀連接器以一定的時間間隔抽取氣體樣品進入真空容器內，用氣相色譜儀或紅外分析儀測定其中CO2的濃度，計算得出CO2排放的速率。這兩種方法分別存在不足之處，主要體現為：(1)堿液法改變了地面微氣象條件；(2)密閉法取樣間隔不可過短；需要補充同體積空氣；(3)密閉法需采樣泵，測量環境因氣流導致的氣壓變化而產生影響；(4)堿液法的局限性在于測定的精度不理想，在土壤呼吸速率低的情況下，測定的結果比真實值高。在土壤呼吸速率高的情況下，測定結果比真實值偏低。
技術實現思路
基于
技術介紹
存在的技術問題，本專利技術提出了一種便攜式土壤呼吸測量的系統，具有良好的監測性能，便于攜帶，監測精確的特點，解決現有土壤呼吸測量的土壤易被擾動、野外測量不便攜帶和費用較高的問題。本專利技術提供如下技術方案：一種便攜式土壤呼吸測量的系統，包括數據測量及記錄讀表，所述數據測量及記錄讀表的底端通過傳輸線與紅外CO2分析儀的頂部連接，該紅外CO2分析儀的另一端貫穿呼吸室的頂壁，并延伸至呼吸室的內部，所述紅外CO2分析儀與呼吸室的頂端連接處套接有固定座，該固定座通過螺釘固定于呼吸室的頂端中部，所述呼吸室的內部設置有太陽輻射傳感器和溫濕度傳感器該太陽輻射傳感器和溫濕度傳感器分別位于呼吸室內部紅外CO2分析儀的兩側，所述紅外CO2分析儀、溫濕度傳感器和太陽輻射傳感器均與數據測量及記錄讀表電性連接。優選的，所述呼吸室為銀色。優選的，所述呼吸室為非透明式或透明式，且呼吸室為封閉式或開放式優選的，所述數據測量及記錄讀表的采樣頻率為1秒—30小時，數據測量及記錄讀表為可充電式或電池式。優選的，所述數據測量及記錄讀表的內部設置有電子顯示屏，且電子顯示屏的下方數據測量及記錄讀表的表面設置有調整按鈕和開關按鈕。本專利技術提供了一種便攜式土壤呼吸測量的系統，有益效果有：(1)呼吸室采用封閉式非透明，呼吸室為銀色鋁合金材質，降低了輻射熱吸收，且提高了呼吸室的散熱，減少了使用堿液對地面微氣象的影響，使用太陽輻射傳感器、溫濕度傳感器和紅外CO2分析儀，方便了對土壤的檢測，降低了土壤呼吸速率不同時，測試結果與真實值誤差，最大程度避免呼吸室的“溫室效應”，測量環境為野外環境，無土壤擾動，不影響地面微氣象條件。(2)呼吸室使用封閉式非透明的銀色鋁合金材質，紅外CO2分析儀擴散式測量分析，減少了采樣泵，減輕了系統的重量，方便了攜帶，同時，太陽輻射傳感器、溫濕度傳感器和紅外CO2分析儀均位于呼吸室的內部，使得系統不受因氣流導致的氣壓變化時的檢測結果。(3)用于生態測量的紅外CO2分析儀，單光束雙波長紅外技術，測量精確，數據實時傳輸記錄。自動溫度補償功能，長期穩定性(偏移)小于±2％/年(2000ppm滿量程情況下小于±40ppm)(4)該系統采用呼吸室、傳輸線和數據測量及記錄讀表構成，不僅系統裝置少，使用的裝置小巧，還便于攜帶，適合各種長途的野外測量。附圖說明圖1為本專利技術系統結構示意圖；圖2為本專利技術太陽輻射傳感器示意圖；圖3為本呼吸室的仰視示意圖。圖中：1數據測量及記錄讀表、2傳輸線、3紅外CO2分析儀、4呼吸室、5固定座、6太陽輻射傳感器、7溫濕度傳感器。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦＠夹g中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。如圖1-3所示，圖1為本專利技術系統結構示意圖；圖2為本專利技術太陽輻射傳感器示意圖；圖3為本本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種便攜式土壤呼吸測量的系統，包括數據測量及記錄讀表(1)，其特征在于：所述數據測量及記錄讀表(1)的底端通過傳輸線(2)與紅外CO2分析儀(3)的頂部連接，該紅外CO2分析儀(3)的另一端貫穿呼吸室(4)的頂壁，并延伸至呼吸室(4)的內部，所述紅外CO2分析儀(3)與呼吸室(4)的頂端連接處套接有固定座(5)，該固定座(5)通過螺釘固定于呼吸室(4)的頂端中部，所述呼吸室(4)的內部設置有太陽輻射傳感器(6)和溫濕度傳感器(7)該太陽輻射傳感器(6)和溫濕度傳感器(7)分別位于呼吸室(4)內部紅外CO2分析儀(3)的兩側，所述紅外CO2分析儀(3)、溫濕度傳感器(7)和太陽輻射傳感器(6)均與數據測量及記錄讀表(1)電性連接。

【技術特征摘要】
1.一種便攜式土壤呼吸測量的系統，包括數據測量及記錄讀表(1)，其特征在于：所述數據測量及記錄讀表(1)的底端通過傳輸線(2)與紅外CO2分析儀(3)的頂部連接，該紅外CO2分析儀(3)的另一端貫穿呼吸室(4)的頂壁，并延伸至呼吸室(4)的內部，所述紅外CO2分析儀(3)與呼吸室(4)的頂端連接處套接有固定座(5)，該固定座(5)通過螺釘固定于呼吸室(4)的頂端中部，所述呼吸室(4)的內部設置有太陽輻射傳感器(6)和溫濕度傳感器(7)該太陽輻射傳感器(6)和溫濕度傳感器(7)分別位于呼吸室(4)內部紅外CO2分析儀(3)的兩側，所述紅外CO2分析儀(3)、溫濕度傳感器(7)和太陽輻射傳感器(6)均與數據測...

【專利技術屬性】
技術研發人員：于長青，
申請(專利權)人：北京易科泰生態技術有限公司，
類型：新型
國別省市：北京;11