一种快速直接测量植物甲烷通量的测定系统及其测定方法技术方案

本发明专利技术涉及环境工程中温室气体排放通量测定领域，特别是涉及一种快速直接测量植物甲烷通量的测定方法；包括将观测植物主干放入橡胶塞中心孔中，固定固定底板与活动底板使橡胶塞塞入圆形通孔内；将观测植物主干放入密封垫中心孔中使密封垫侧部开口线与固定底板

【技术实现步骤摘要】
一种快速直接测量植物甲烷通量的测定系统及其测定方法


[0001]本专利技术涉及环境工程中温室气体排放通量测定领域，特别是涉及一种快速直接测量植物甲烷通量的测定系统及其测定方法
。

技术介绍

[0002]甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体，其全球变暖潜力比二氧化碳大
25
倍
。
自工业革命以来，大气中的甲烷浓度增加了2倍，且近十五年的大气甲烷浓度加速增长，
2020
年达到了
1984
年以来有站点观测记录以来的最大值
。
[0003]甲烷从湿地土壤进入大气的过程是一个包括甲烷产生
、
氧化和传输的生物地球化学过程
。
在湿地甲烷排放过程中，维管束草本植物发挥着重要的作用，其提供的碳源可促进甲烷的产生，通气组织可促进甲烷的传输，而由根系释放的氧气则加剧甲烷的氧化
。
近些年研究表明，维管束草本植物在促进甲烷产生
、
传输
、
氧化过程中，传输的作用可超过产生和氧化
。
因而，采用准确的技术对维管束草本植物传输的甲烷通量进行观测，对于深入研究传输甲烷的内在过程与机制，最终提高全球甲烷通量估算精度具有重要意义
。
[0004]目前，关于维管束草本植物传输甲烷的通量观测主要采用植物剪切法
。
该方法首先将静态箱倒扣于湿地土壤
‑
植物系统之上
(
控制组
)
，观测湿地甲烷排放通量；再设置植株剪切处理组，观测剪切植物后的湿地甲烷排放通量；最后通过二者的通量差值估算植物甲烷传输速率
。
但是该方法忽略了植物根系分泌物
、
泌氧能力对湿地甲烷产生
、
氧化的影响，进而降低甲烷传输测定的准确性
。
近期研究结果证明采用植物剪切法测算的甲烷传输需要长达三年才能到准确的研究结果
。
其次，因该方法对植物的较大干扰，也限制了其与气体技术
(
如同位素标记法
)
的结合使用
。
再次，对生态系统甲烷通量的组分
(
主要包括土壤及植物介导的传输
)
进行分析，采用植物剪切法则需要在两块样方上分别设置控制组与植物剪切处理组完成
。
而湿地生态系统的异质性很大，这无疑也增加观测结果的不确定性
。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本专利技术的目的是提出一种快速直接测量植物甲烷通量的测定系统及其测定方法，仅需设置控制组，无需设置植株剪切处理组，并能够减少湿地土壤对测量精度的影响
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出一种快速直接测量植物甲烷通量的测定方法，包括如下步骤：
[0007]S1
，选定观测植物，打开橡胶塞的侧部开口将观测植物主干放入橡胶塞中心孔中，在观测植物左侧地面上固定固定底板，然后在观测植物右侧拼接活动底板使得橡胶塞塞入固定底板和活动底板组成的圆形通孔内，将固定底板和活动底板连接固定；所述橡胶塞中心孔的直径与观测植物主干直径一致，所述橡胶塞外径与圆形通孔外径一致；
[0008]优选的，所述固定底板和活动底板相邻的侧边中部分别设置有直径相同的半圆孔
。
[0009]优选的，所述固定底板和活动底板相邻的侧边上皆设置有密封条
。
[0010]优先的，在固定底板和活动底板相邻侧边的一端设置有连接板，另一端设置有拉紧装置，通过连接板和拉紧装置连接固定固定底板和活动底板
。
[0011]S2
，打开密封垫的侧部开口将观测植物主干放入密封垫中心孔中，并使得密封垫侧部开口线与固定底板
、
活动底板相邻侧边错开，所述密封垫侧部开口线与橡胶塞侧部开口线错开，所述橡胶塞侧部开口线与固定底板
、
活动底板相邻侧边错开；所述密封垫位于固定底板和活动底板上部且密贴；
[0012]S3
，在固定底板和活动底板上部安装透明箱体以及透明圆形盖板将观测植物限定在其内部空间；
[0013]优选的，所述圆筒形透明箱体的中心与圆形通孔的中心正对，所述密封垫具有一定厚度与重量，所述密封垫的外径与圆筒形透明箱体内径一致
。
[0014]优选的，采用两端设置有挂钩的弹力带将圆形盖板压覆在圆筒形透明箱体上部
。
[0015]优选的，所述透明箱体上部与透明圆形盖板一体成型制作
。
[0016]优选的，在固定底板和活动底板上设置供圆筒形透明箱体插入的圆环槽，在圆筒形透明箱体底部周边设置密封条
。
[0017]S4
，将圆形盖板上设置的尼龙电缆防水接头分别通过导管与便携式甲烷分析仪的进气口出气口连接；将数字温度计的温度计探头通过圆形盖板上的测量口设置在透明箱体内；
[0018]S5
，采用甲烷分析仪进行甲烷测量；
[0019]优选的，将透明箱体内侧壁上设置的小风扇的导线与外部蓄电池连接，打开风扇混匀透明箱体内气体，保证进气口抽进的气体是均匀的
。
[0020]S6
，计算甲烷通量
。
[0021]优选的，通过甲烷通量公式对甲烷通量进行计算
[0022][0023]式中，
F
为植物释放甲烷通量
(mg m
‑2s
‑1)
，
dc/dt
为观测期间甲烷浓度斜率，
M
为甲烷的摩尔质量
(16042mg mol
‑1)
；
P
为标准大气压
(Pa)
；
V
为透明箱体内体积
(m3)
；
R
为理想气体常数
(8.31446J mol
‑1K
‑1)
；
T
为观测期间透明箱体内温度
(℃)。
[0024]本专利技术具有以下创新点：本专利技术在透明箱体下部与土壤之间设置密封的隔离装置，仅将观测植物设置于观测箱体内部，避免湿地土壤对测量精度的影响，因此本专利技术仅需设置控制组，无需设置植株剪切处理组
。
即本专利技术能够避免剪切植物，对植物根系地下部分甲烷产生
、
氧化无影响，提高观测结果的准确性
。
[0025]2.
本专利技术的测定系统中，将观测植物与土壤隔离开的密封方式包括：固定底板和活动底板间的密封条
、
橡胶塞
、
密封垫，且橡胶塞的直径
、
孔径，密封垫的直径与孔径都是经过特定设计，橡胶塞侧部开口
、
密封垫侧部开口
、
固定底板和活动底板连接的侧边缝错开设置，这些技术特征密不可分，从而能够充分将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种快速直接测量植物甲烷通量的测定方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1
，选定观测植物，打开橡胶塞的侧部开口将观测植物主干放入橡胶塞中心孔中，在观测植物左侧地面上固定固定底板，然后在观测植物右侧拼接活动底板使得橡胶塞塞入固定底板和活动底板组成的圆形通孔内，将固定底板和活动底板连接固定；所述橡胶塞中心孔的直径与观测植物主干直径一致，所述橡胶塞外径与圆形通孔外径一致；所述固定底板和活动底板相邻的侧边上皆设置有密封条；
S2
，打开密封垫的侧部开口将观测植物主干放入密封垫中心孔中，并使得密封垫侧部开口线与固定底板
、
活动底板相邻侧边错开，所述密封垫侧部开口线与橡胶塞侧部开口线错开，所述橡胶塞侧部开口线与固定底板
、
活动底板相邻侧边错开；所述密封垫位于固定底板和活动底板上部且密贴；
S3
，在固定底板和活动底板上部安装透明箱体以及透明圆形盖板将观测植物限定在其内部空间；所述圆筒形透明箱体的中心与圆形通孔的中心正对，所述密封垫具有一定厚度与重量，所述密封垫的外径与圆筒形透明箱体内径一致；在固定底板和活动底板上设置供圆筒形透明箱体插入的圆环槽，在圆筒形透明箱体底部周边设置密封条
S4
，将圆形盖板上设置的尼龙电缆防水接头分别通过导管与便携式甲烷分析仪的进气口出气口连接；将数字温度计的温度计探头通过圆形盖板上的测量口设置在透明箱体内；
S5
，采用甲烷分析仪进行甲烷测量；
S6
，计算甲烷通量
。2.
根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述固定底板...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛梦玉，徐敬民，王维枫，张睿博，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：