野外自动控制土壤温度变化的方法技术

本发明专利技术属于环境生态技术领域，是一种野外自动控制土壤温度变化的方法。在盛装水的水槽中放置若干盛装土壤的桶，通过加热电缆将水槽内的水加热，然后再通过被加热的水将水槽内桶中的土壤加热。水槽内的水温和桶内的土壤温度通过温度传感器和温度控制器自动控制，桶内的土壤温度可设定高于对照土壤温度１．０－４．０度。可以定量对比研究在气温升高影响下土壤温度升高１．０－４．０度后与对照土壤的生物过程、物理过程和化学过程等生态过程的差异提供一种行之有效的科学方法。本发明专利技术克服了直接使用电缆加热土壤而带来的土壤受热温度不均、局部土壤过热或烧焦的问题，保证了受热土壤性质与对照研究土壤性质的一致性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境生态模拟
，涉及野外自动控制土壤温度 变化的方法。
技术介绍
气温不断升高是全球环境变化的主要问题之一，预计到2050年全球 气温将比目前升高1.2—4.0度。气温升高将给自然环境带来一系列 的影响，如海平面升高、生物气候带北移、多年冻土区范围縮小等一 系列问题。其中生物气候带北移，将造成陆地表层生态系统的生物过 程、物理过程、化学过程，甚至人文过程发生巨大变化。同时也由于 气温升高，使得不同区域的土壤温度随之而升高，特别是北纬35度 以北地区的土壤温度升高幅度将更大，受到的影响更加明显，土壤发 育过程中的物理过程、化学过程、生物过程将发生显著改变，可能引 起土壤微生物活性增强、土壤有机质分解速率加快、土壤养分循环周 期縮短和有效性降低、土壤碳库不稳定等后果。这将直接影响到陆地 生态系统的结构、功能和系统的稳定，极大地威胁陆地生态系统安全。 为此，科学家们正在积极寻找控制大气温度升高的有效途径，并试图 通过对比研究预测未来由于气温升高可能给陆地生态系统带来的影 响程度，以便采取更加行之有效的预防措施避免生态灾难的发生，其 中预测的内容之一就是土壤温度升高后可能产生的一系列生态后果。但由于目前模拟控制土壤温度升高的方法多采用直接加热法，其后果 是造成试验土壤受热不均、局部土壤温度过高或被烧焦，土壤性质发 生改变，其研究结果缺乏真实性，不能准确反映升温后的土壤与对照 土壤生态过程的差异，可能引起预测结果的偏差。因此研发一种即不 改变土壤性质，又能定量控制土壤温度的方法就成为了科学界普遍关 注的焦点。(参考文献1.牛书丽韩兴国马克平等.全球变暖与陆地生态系统研究中的野外增温装置，植物生态学报，2007， 31(2) :262 —271. 2. Peter john ， Melillo肌Bowles FP， Steudler PA. Soil warming and trace gas fluxes : experimental design and preliminary flux results 0eco7o^7.a ， 1993,93:18 — 24. 3.Peterjohn ， Melillo JM， Steudler PA， Newkirk KM， Steudler PA， NewkirkKM， Bowles FP， Aber瓜Responses of trace gas fluxes and N availability to experimentally elevated soil temperatures ^bo7o《/ca7 <&力/ / 7icat/o/75", 1994， 4:617—625.)
技术实现思路
为了解决已有技术存在的问题。本专利技术提供了野外自动控制土壤 温度变化的方法。本专利技术提供的的步骤和条件 如下将水槽镶嵌于试验区对照土壤中，镶嵌深度以土壤桶内的土壤表 层与试验区土壤表层一致为标准；然后，将加热电缆以S型置于水槽 底部，再将若干土壤桶放入水槽中，向水槽内加入水，水的深度与土4壤桶的土壤厚度一致；分别在水槽内的水中放置第一个温度传感器、 在土壤桶内插入第二个温度传感器、在对照土壤区插入第三个温度传 感器；然后将加热电缆、第一个温度传感器、第二个温度传感器和第 三个温度传感器连接到温度控制器上，在温度控制器中将土壤桶的土 壤温度设定高于对照土壤温度1. 0 — 4. 0度并进行自动控温；启动电 源开关，进入工作状态。在土壤桶内种植或栽植不同植被和作物后，可进行各种试验，如 枯落物分解试验；C、 N、 S和P矿化试验；土壤微生物活性试验；化 学物质形态转化及活性试验；植物或作物生产力影响试验；植物或作 物生理生态试验等，通过分析升温后土壤的试验结果与对照土壤的试 验结果差异，预测由气温升高而引起土壤温度升高所产生的一系列生 态后果。有益效果本专利技术提供的，是 通过水浴方式给土壤均匀增温的方法，可以根据不同研究目标设定不 同控制温度，解决了使用电缆直接给土壤加热而带来的土壤受热不均 的问题，为开展温度升高1.0—4.0度的土壤与对照土壤的生物过程、 物理过程和化学过程等生态过程的对比研究提供了一种行之有效的 方法，为准确预测未来由于气温升高可能给陆地生态系统带来的影响 程度研究提供了技术保障。本方法操作简单，可广泛应用于土壤环境 温度的模拟研究领域。 具体实施例方式利用8_ 10cm厚PVC板制作1. 6m X 1. 0 mX 1. 0 m的体积为1. 6m3的水槽，购买或制作0.8mX0.5mX0.5m体积为0.2m3的桶，桶内装入被试验的土壤，土壤厚度根据试验区土层厚度而定；将水槽镶嵌于试验区对照土壤中，镶嵌深度以土壤桶内的土壤表 层与试验区土壤表层一致为标准；然后，将加热电缆以S型置于水槽 底部，再将若干土壤桶放入水槽中，向水槽内加入水，水的深度与土 壤桶的土壤厚度一致；分别在水槽内的水中放置第一个温度传感器、 在土壤桶内插入第二个温度传感器、在对照土壤区插入第三个温度传 感器；然后将加热电缆、第一个温度传感器、第二个温度传感器和第 三个温度传感器连接到温度控制器上，在温度控制器中将土壤桶的土 壤温度设定高于对照土壤温度1. 0 — 4. 0度并进行自动控温；启动电 源开关，进入工作状态。可以根据不同研究目标设定不同控制温度梯度，在土壤桶b内种 植或栽植不同植被和作物后，可进行各种试验，如枯落物分解试验； C、 N、 S和P矿化试验；土壤微生物活性试验；化学物质形态转化及 活性试验；植物或作物生产力影响试验；植物或作物生理生态试验等， 通过分析升温后土壤的试验结果与对照土壤的试验结果差异，预测由 气温升高而引起土壤温度升高所产生的一系列生态后果。本方法操作 简单，可广泛应用于土壤环境温度的模拟研究领域。权利要求1、，其特征在于步骤和条件如下将水槽镶嵌于试验区对照土壤中，镶嵌深度以土壤桶内的土壤表层与试验区土壤表层一致为标准；然后，将加热电缆以S型置于水槽底部，再将若干土壤桶放入水槽中，向水槽内加入水，水的深度与土壤桶的土壤厚度一致；分别在水槽内的水中放置第一个温度传感器、在土壤桶内插入第二个温度传感器、在对照土壤区插入第三个温度传感器；然后将加热电缆、第一个温度传感器、第二个温度传感器和第三个温度传感器连接到温度控制器上，在温度控制器中将土壤桶的土壤温度设定高于对照土壤温度1.0-4.0度并进行自动控温；启动电源开关，进入工作状态。全文摘要本专利技术属于环境生态
，是一种。在盛装水的水槽中放置若干盛装土壤的桶，通过加热电缆将水槽内的水加热，然后再通过被加热的水将水槽内桶中的土壤加热。水槽内的水温和桶内的土壤温度通过温度传感器和温度控制器自动控制，桶内的土壤温度可设定高于对照土壤温度1.0-4.0度。可以定量对比研究在气温升高影响下土壤温度升高1.0-4.0度后与对照土壤的生物过程、物理过程和化学过程等生态过程的差异提供一种行之有效的科学方法。本专利技术克服了直接使用电缆加热土壤而带来的土壤受热温度不均、局部土壤过热或烧焦的问题，保证了受热土壤性质与对照研究土壤性质的一致性。文档编号G01N33/24GK101650360SQ20本文档来自技高网...

【技术保护点】
野外自动控制土壤温度变化的方法，其特征在于步骤和条件如下：将水槽镶嵌于试验区对照土壤中，镶嵌深度以土壤桶内的土壤表层与试验区土壤表层一致为标准；然后，将加热电缆以Ｓ型置于水槽底部，再将若干土壤桶放入水槽中，向水槽内加入水，水的深度与土壤桶的土壤厚度一致；分别在水槽内的水中放置第一个温度传感器、在土壤桶内插入第二个温度传感器、在对照土壤区插入第三个温度传感器；然后将加热电缆、第一个温度传感器、第二个温度传感器和第三个温度传感器连接到温度控制器上，在温度控制器中将土壤桶的土壤温度设定高于对照土壤温度１．０－４．０度并进行自动控温；启动电源开关，进入工作状态。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘景双，王洋，窦金鑫，
申请(专利权)人：中国科学院东北地理与农业生态研究所，
类型：发明
国别省市：82[]