一种便携式土壤呼吸测量的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种便携式土壤呼吸测量的系统，包括数据测量及记录读表，所述数据测量及记录读表的底端通过传输线与红外CO2分析仪的顶部连接，该红外CO2分析仪的另一端贯穿呼吸室的顶壁，并延伸至呼吸室的内部，所述红外CO2分析仪与呼吸室的顶端连接处套接有固定座。该一种便携式土壤呼吸测量的系统呼吸室采用封闭式非透明，呼吸室为银色铝合金材质，降低了辐射热吸收，且提高了呼吸室的散热，减少了使用碱液对地面微气象的影响，使用太阳辐射传感器、温湿度传感器和红外CO2分析仪，方便了对土壤的检测，降低了土壤呼吸速率不同时，测试结果与真实值误差，最大程度避免呼吸室的“温室效应”，测量环境为野外环境，无土壤扰动，不影响地面微气象条件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及土壤测量
，尤其涉及一种便携式土壤呼吸测量的系统。
技术介绍
土壤呼吸是表征土壤质量和肥力的重要生物学指标，它反映了土壤生物活性和土壤物质代谢的强度。在生态演替过程中，植被的变化通过吸收养分和归还有机物等，以影响土壤的物理、化学和生物学性状，土壤呼吸亦随之变化，指示着生态系统演替的过程与方向。此外，从小气候学角度看，土壤释放的CO2改变了近地面的微气象条件，为植物下部冠层提供了更丰富的碳源。便携式土壤呼吸测量系统由主机和手持式双通道数据采集显示器组成，用于野外土壤呼吸/CO2通量测量。一般将测量方法分为间接测定方法和直接测定方法两大类：1、间接方法是通过测定其他相关指标来推算土壤呼吸速率，例如，土壤总的新陈代谢，可以从净初级生产量中扣除地上食草动物所消耗的能量进行估算。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，有研究者通过研究温度和水分对土壤呼吸的影响，建立回归方程计算得出土壤呼吸的大小。间接方法需要建立所测指标与土壤的定量关系，而这种关系一般用于特定的生态系统。因此这类方法的应用具有较大的时空局限性，并且测定结果难以和其他方法测定结果进行比较。直接法包含原位测定和室内测定两类,根据概括地比较了各种直接测定方法得出，a.静态法，适用于各种土壤，但存在改变了近地面微气象条件；b.密闭室法，可连续监测土壤信息，但取样间隔不可过短，需要补充同体积空气；c.静态碱吸收法，设备简单,可同时多重复，但存在难以连续监测，碱的用量需
事先确定；d.土壤PCO2法，可连续进行点上的监测，但扩散系数难以准确测定，对土壤存在干扰；e.动态室法，对CO2扩散影响较小，但存在改变了近地面微气象条件；f.动态碱吸收法，准确、可同时多次重复监测，但设备复杂，难以连续监测，且碱的用量需事先确定；g.微气象法，可连续,大面积监测，但需要同时测定冠层光合，植物和动物呼吸速率；h.冠层内PCO2法，可知冠层内CO2源库信息，但需测定扩散系数和多种微气象参数，稳定性差；i.冠层上PCO2法，要求植被均匀，且需测定扩散系数和多种微气象参数，稳定性差；j.涡度相关法，可进行不同面积上的测定，要求植被均匀，设备昂贵，结果变异大；k.室内测定，条件可控，可多重复，可长时间连续测定，但严重扰动土壤，与野外条件不一致；l.原状土柱，保持了一点的原状结构，但工作量大，土壤和植物都受到扰动；m.非原状土，不受时间限制，可得到土壤碳分级信息，但不能得到实际呼吸量。现阶段的测量方法主要为静态碱液吸收法和密闭气室法，这两种方法的主要测量步骤为：静态碱液吸收法：人们利用碱液吸收法研究森林、草原和农田生态系统的土壤呼吸。有些研究者用碱液(NaOH或者KOH溶液)，也有研究者用固体碱粒。他们的原理是一样的，即碱吸收CO2形成碳酸根，再用重量法或者中和滴定法计算出剩余的碱量，根据公式计算得出一定时间内土壤排放的CO2总量。以碱液法为例，具体的操作过程如下：在样地内选定直径为25厘米的圆形测定点，将圆内的绿色植物齐地剪掉后，将一高2厘米左右的小三角架固定在圆心，其上放置事先已经注入1.0mol/L的NaOH溶液20ml的玻璃广口瓶，迅速用镀锌金属圆桶(直径25厘米，高30厘米，一端密闭)扣在选定的样圆上，为隔绝外界空气避免大气CO2的干扰，圆桶下缘压入土中2厘米，确保桶与外界无气体
交换。一段时间后取出碱液瓶，迅速盖好盖子带回实验室内分析，可得到该时间内的土壤呼吸速率。密闭气室法：密闭气室法包括气相色谱法和红外CO2分析法两种。此法是将一无底无盖的管状容器一端插入土壤中，经过一段时间内的稳定后，加盖，用一针状连接器以一定的时间间隔抽取气体样品进入真空容器内，用气相色谱仪或红外分析仪测定其中CO2的浓度，计算得出CO2排放的速率。这两种方法分别存在不足之处，主要体现为：(1)碱液法改变了地面微气象条件；(2)密闭法取样间隔不可过短；需要补充同体积空气；(3)密闭法需采样泵，测量环境因气流导致的气压变化而产生影响；(4)碱液法的局限性在于测定的精度不理想，在土壤呼吸速率低的情况下，测定的结果比真实值高。在土壤呼吸速率高的情况下，测定结果比真实值偏低。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种便携式土壤呼吸测量的系统，具有良好的监测性能，便于携带，监测精确的特点，解决现有土壤呼吸测量的土壤易被扰动、野外测量不便携带和费用较高的问题。本专利技术提供如下技术方案：一种便携式土壤呼吸测量的系统，包括数据测量及记录读表，所述数据测量及记录读表的底端通过传输线与红外CO2分析仪的顶部连接，该红外CO2分析仪的另一端贯穿呼吸室的顶壁，并延伸至呼吸室的内部，所述红外CO2分析仪与呼吸室的顶端连接处套接有固定座，该固定座通过螺钉固定于呼吸室的顶端中部，所述呼吸室的内部设置有太阳辐射传感器和温湿度传感器该太阳辐射传感器和温湿度传感器分别位于呼吸室内部红外CO2分析仪的两侧，所述红外CO2分析仪、温湿度传感器和太阳辐射传感器均与数据测量及记录读表电性连接。优选的，所述呼吸室为银色。优选的，所述呼吸室为非透明式或透明式，且呼吸室为封闭式或开放式优选的，所述数据测量及记录读表的采样频率为1秒—30小时，数据测量及记录读表为可充电式或电池式。优选的，所述数据测量及记录读表的内部设置有电子显示屏，且电子显示屏的下方数据测量及记录读表的表面设置有调整按钮和开关按钮。本专利技术提供了一种便携式土壤呼吸测量的系统，有益效果有：(1)呼吸室采用封闭式非透明，呼吸室为银色铝合金材质，降低了辐射热吸收，且提高了呼吸室的散热，减少了使用碱液对地面微气象的影响，使用太阳辐射传感器、温湿度传感器和红外CO2分析仪，方便了对土壤的检测，降低了土壤呼吸速率不同时，测试结果与真实值误差，最大程度避免呼吸室的“温室效应”，测量环境为野外环境，无土壤扰动，不影响地面微气象条件。(2)呼吸室使用封闭式非透明的银色铝合金材质，红外CO2分析仪扩散式测量分析，减少了采样泵，减轻了系统的重量，方便了携带，同时，太阳辐射传感器、温湿度传感器和红外CO2分析仪均位于呼吸室的内部，使得系统不受因气流导致的气压变化时的检测结果。(3)用于生态测量的红外CO2分析仪，单光束双波长红外技术，测量精确，数据实时传输记录。自动温度补偿功能，长期稳定性(偏移)小于±2％/年(2000ppm满量程情况下小于±40ppm)(4)该系统采用呼吸室、传输线和数据测量及记录读表构成，不仅系统装置少，使用的装置小巧，还便于携带，适合各种长途的野外测量。附图说明图1为本专利技术系统结构示意图；图2为本专利技术太阳辐射传感器示意图；图3为本呼吸室的仰视示意图。图中：1数据测量及记录读表、2传输线、3红外CO2分析仪、4呼吸室、5固定座、6太阳辐射传感器、7温湿度传感器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1-3所示，图1为本专利技术系统结构示意图；图2为本专利技术太阳辐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式土壤呼吸测量的系统，包括数据测量及记录读表(1)，其特征在于：所述数据测量及记录读表(1)的底端通过传输线(2)与红外CO2分析仪(3)的顶部连接，该红外CO2分析仪(3)的另一端贯穿呼吸室(4)的顶壁，并延伸至呼吸室(4)的内部，所述红外CO2分析仪(3)与呼吸室(4)的顶端连接处套接有固定座(5)，该固定座(5)通过螺钉固定于呼吸室(4)的顶端中部，所述呼吸室(4)的内部设置有太阳辐射传感器(6)和温湿度传感器(7)该太阳辐射传感器(6)和温湿度传感器(7)分别位于呼吸室(4)内部红外CO2分析仪(3)的两侧，所述红外CO2分析仪(3)、温湿度传感器(7)和太阳辐射传感器(6)均与数据测量及记录读表(1)电性连接。

【技术特征摘要】
1.一种便携式土壤呼吸测量的系统，包括数据测量及记录读表(1)，其特征在于：所述数据测量及记录读表(1)的底端通过传输线(2)与红外CO2分析仪(3)的顶部连接，该红外CO2分析仪(3)的另一端贯穿呼吸室(4)的顶壁，并延伸至呼吸室(4)的内部，所述红外CO2分析仪(3)与呼吸室(4)的顶端连接处套接有固定座(5)，该固定座(5)通过螺钉固定于呼吸室(4)的顶端中部，所述呼吸室(4)的内部设置有太阳辐射传感器(6)和温湿度传感器(7)该太阳辐射传感器(6)和温湿度传感器(7)分别位于呼吸室(4)内部红外CO2分析仪(3)的两侧，所述红外CO2分析仪(3)、温湿度传感器(7)和太阳辐射传感器(6)均与数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：于长青，
申请(专利权)人：北京易科泰生态技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11