土壤氨挥发原位监测装置及测定方法制造方法及图纸

本发明专利技术具体涉及一种土壤氨挥发原位监测装置及测定方法。所述装置包括筒体、顶盖和底盘，所述顶盖设置在筒体顶部，所述底盘设置在筒体下部的外壁上；所述筒体两端敞开，其上部设有邻接的两层海绵，所述海绵外缘与所述筒体内壁匹配；所述底盘上部的筒体上均布有3～5个下通气孔，所述筒体的顶部边缘还均布有2～4个上通气孔。所述测定方法利用所述装置进行，包括海绵浸液、取样、矫正试验、氨的测定、计算等步骤，既适用于小区试验和多因素对比研究，又反映田间实际。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于土壤氨挥发监测
,具体涉及一种土壤氨挥发原位监测装置及测定方法。
技术介绍
目前，增加氮（N）肥投入是发展农业生产的主要途径之一，但是氮肥施入土壤后，大部分会通过各种途径损失于环境之中，其中氨（NH3）挥发是氮肥气态损失的重要途径。据估算，全球每年施用的化学氮肥和有机氮肥分别为N 7800万吨和N 3300万吨左右，氨挥发损失分别占其施用量的14%和23%左右。同时，随着人们对粮食需求的增加，氮肥施用量也越来越高。另外，过量施氮再加上不合理的施用方法、干旱的气候和土壤pH较高等导致旱地的氨挥发更为严重。而大气中氨气浓度升高又将导致沉降至地表的活性氮增多，从而引发诸如森林或水生生态系统的酸化、富营养化及物种多样性降低等一系列环境问题。由于农业生产过程中排放的氨气量十分巨大，因此关于农田氨挥发的研究一直是农田生态系统氮循环的一项重要内容。为了正确评价氨挥发的影响，定量分析农田土壤氨挥发通量成为必然，由此也发展出了多种测定方法。但是由于影响氨挥发的因素众多，采用不同的测定方法对测定结果会有很大的影响。截至目前，国内外测定土壤氨挥发的方法总体可分为间接法和直接法两大类。间接法主要指土壤平衡法，该方法兴起于20世纪70年代，通过施肥量与植物吸收量、土壤残留量和淋失量的差值来估算氨的挥发量，但由于该方法测定项目繁多，不考虑反硝化损失，且任何一项检测项目均有存在试验误差的可能，势必影响最终氨挥发估算结果，因此，该方法具有试验繁琐，花费人力、物力、财力较多，以及误差较大等缺陷。直接法主要有密闭室法、微气象法，还有在欧洲一些国家流行的风洞法，以及近年来在一些发达地区应用的比较先进的可调谐二极管激光吸收光谱法。微气象法、风洞法以及可调谐二极管激光吸收光谱法均可直接从试区上方的空气中采样测定，准确性高，然而要求较大的试区面积。微气象法的试区面积不能小于1公顷（hm2），且周围田块不能施用化肥；风洞法和可调谐二极管激光吸收光谱法虽然要求的面积可在1公顷以下，但亦不能很小。因此，这三种方法多适用于大型生态区域的气体动态研究。对于多因素对比的野外田间小区试验，由于从不同小区挥发的氨气在试区上部来回流动，微气象法难以区分其来源。另外，微气象法、风洞法以及可调谐二极管激光吸收光谱法还要求高精密度和灵敏度的仪器测定风速、温度及大气中的氨浓度变化，这些试验仪器昂贵致使研究费用较大。因此，以上三种方法不适宜于多因素田间小区对比试验和研究经费欠缺且没有电源的野外农田观测研究。20世纪70年代末，DenLmead(1979)提出了至今依然在小区试验中广泛应用的密闭室法。密闭室法的原理是将供试的土壤肥料和作物等放在一密闭容器中，用酸或碱性物质吸收该系统的氨，然后进行定量测定。密闭室法装置比较简单，条件易于控制，可以估测某一点土壤—氨的物质交换，适合于小区试验和多因素对比研究，但密闭状态下的氨挥发过程完全不同于自然状态，氨浓度梯度气压梯度湍流脉动和气体流动与自然条件下不同，因此，其研究结果基本上是定性的。综上所述，由于测定技术水平限制，当前土壤氨挥发的研究长期以盆栽试验、室内模拟及密闭容器为主，所得结果难以反映田间实际。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术设计了一种既适用于小区试验和多因素对比研究，又能反映田间实际的土壤氨挥发原位监测装置及其测定方法。为完成以上专利技术目的，本专利技术通过以下技术方案实现：设计一种土壤氨挥发原位监测装置，包括筒体、顶盖和底盘，所述顶盖设置在筒体顶部，所述底盘设置在筒体下部的外壁上；所述筒体两端敞开，其上部设有邻接的两层海绵，所述海绵外缘与所述筒体内壁匹配；所述底盘上部的筒体上均布有3～5个下通气孔，所述筒体的顶部边缘还均布有2～4个上通气孔。本专利技术将两层海绵邻接设置，只需要在下部设一层支撑篦，且在换下层海绵时操作方便，田间更换时间短，误差小；上层海绵主要作用是阻挡外界的氨气和沉降的其它灰尘对下层海绵的影响。优选的，所述筒体、顶盖和底盘均为聚氯乙烯材质。优选的，所述筒体为上下等径的圆柱筒体，所述底盘为圆环状，环围在筒体下部四分之一高度处的外壁上，而形成一定宽度的外沿。优选的，所述海绵下层设置在下通气孔之上，所述海绵上层设置在上通气孔之下。优选的，所述下层海绵通过支撑篦活动设置在筒体内，所述上层海绵叠放在下层海绵之上，所述支撑篦由无挥发性和腐蚀性的硬质材料制成，如不锈钢、硬质塑料等。优选的，所述下通气孔与上通气孔的总面积比为1：5～6。本专利技术还设计一种土壤氨挥发的测定方法，包括以下步骤：（1）海绵浸液：将所述土壤氨挥发原位监测装置中的两层海绵浸满磷酸甘油溶液，以海绵吸收饱和且不滴液为准；所述磷酸甘油溶液由以下体积百分比的原料组成：磷酸10%、丙三醇4%、蒸馏水86%；（2）取样：将所述土壤氨挥发原位监测装置放置在选定小区，底盘以下的筒体入土，每隔一定时间进行下层海绵更换，将下层海绵取出，迅速装入袋子中密封，同时换上另一块浸满所述磷酸甘油溶液的海绵继续进行取样；（3）矫正试验：取样开始的同时，在选定小区露天放置两组盛有25mL碳酸氢铵溶液的蒸发皿，其中一组罩以浸好液的所述土壤氨挥发原位监测装置；取样结束的同时，在每个蒸发皿中加入5mL的硫酸溶液（用于终止碳酸氢铵溶液中氨的挥发），再将蒸发皿中溶液分别全部洗入容器，加蒸馏水定容至100mL，混合均匀，然后分别检测溶液中铵的浓度，计算溶液中铵的含量，进而分别得出两组蒸发皿中铵态氮的损失率；蒸发皿中铵态氮损失率=（试验开始前铵态氮含量-试验结束时铵态氮含量）/试验开始前铵态氮含量；（4）氨的测定：把步骤（2）中换下的下层海绵置入盛有足量氯化钾溶液的容器中振荡提取1 h后，采用靛酚蓝比色法测定提取液中的铵态氮含量；（5）土壤氨挥发量的计算：① 氨挥发速率AVR=C×[M /(A×D)]×10-2，C=LR无/ LR有其中，AVR为氨挥发速率(NH3-N, kg/(hm2·d))；C为校正系数；M为步骤（4）所测得的铵态氮量(NH3-N, mg)；A为土壤氨挥发原位监测装置入土处的截面积（若筒体等径，即为筒体截面积），m2；D为每次连续取样的时间，d（天）；LR无为露天蒸发皿中铵态氮的损失率；LR有为罩以所述土壤氨挥发原位监测装置的蒸发皿中铵态氮的损失率；进而得到 土壤氨挥发累积量=∑AVR= AVR×D，单位kg/hm2。优选的，步骤(2)所述下层海绵更换间隔为:取样开始前7天间隔24h，7天后间隔48～72h。优选的，步骤(2)还包括上层海绵更换，更换间隔为 3～7天，将上层海绵取出，同时换上另一块浸满所述磷酸甘油溶液的海绵继续进行取样。优选的，所述碳酸氢铵溶液浓度为0.01mol/L，所述硫酸溶液体积浓度为10%，所述氯化钾溶液浓度为1mol/L。本专利技术的积极有益效果：1.本专利技术土壤氨挥发原位监测装置在农田实际操作中更具有实际应用价值，其顶部设计有防雨水、防风吹、防日晒的顶盖，不仅能够减免降水对装置中浸液海绵的影本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种土壤氨挥发原位监测装置，其特征在于：包括筒体、顶盖和底盘，所述顶盖设置在筒体顶部，所述底盘设置在筒体下部的外壁上；所述筒体两端敞开，其上部设有邻接的两层海绵，所述海绵外缘与所述筒体内壁匹配；所述底盘上部的筒体上均布有3～5个下通气孔，所述筒体的顶部边缘还均布有2～4个上通气孔。

【技术特征摘要】
1.一种土壤氨挥发原位监测装置，其特征在于：包括筒体、顶盖和底盘，所述顶盖设置在筒体顶部，所述底盘设置在筒体下部的外壁上；所述筒体两端敞开，其上部设有邻接的两层海绵，所述海绵外缘与所述筒体内壁匹配；所述底盘上部的筒体上均布有3～5个下通气孔，所述筒体的顶部边缘还均布有2～4个上通气孔。
2.根据权利要求1所述的土壤氨挥发原位监测装置，其特征在于：所述筒体、顶盖和底盘均为聚氯乙烯材质。
3.根据权利要求1所述的土壤氨挥发原位监测装置，其特征在于：所述筒体为上下等径的圆柱筒体，所述底盘为圆环状，环围在筒体下部四分之一高度处的外壁上，而形成一定宽度的外沿。
4.根据权利要求1所述的土壤氨挥发原位监测装置，其特征在于：所述海绵下层设置在下通气孔之上，所述海绵上层设置在上通气孔之下。
5.根据权利要求1所述的土壤氨挥发原位监测装置，其特征在于：所述下层海绵通过支撑篦活动设置在筒体内，所述上层海绵叠放在下层海绵之上，所述支撑篦由无挥发性和腐蚀性的硬质材料制成。
6.根据权利要求1所述的土壤氨挥发原位监测装置，其特征在于：所述下通气孔与上通气孔的总截面积比为1：5～6。
7.一种土壤氨挥发的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）海绵浸液：将权利要求1所述土壤氨挥发原位监测装置中的两层海绵浸满磷酸甘油溶液，以海绵吸收饱和且不滴液为准；所述磷酸甘油溶液由以下体积百分比的原料组成：磷酸10%、丙三醇4%、蒸馏水86%；
（2）取样：将所述土壤氨挥发原位监测装置放置在选定小区，底盘以下的筒体入土，每隔一定时间进行下层海绵更换，将下层海绵取出，迅速装入袋子中密封，同时换上另一块浸满所述磷酸甘油溶液的海绵继续进行取样；
（3）矫正试验：取样开始的同时，在选...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢迎新，张淑利，袁超，靳海洋，白雪莹，刘园，王晨阳，
申请(专利权)人：河南农业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41