一种树木边材木质部水-氧监测的根区土壤氧环境分析系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种树木边材木质部水‑氧监测的根区土壤氧环境分析系统及方法，由氧浓度‑液流速率复合传感器、数据处理模块、树木根区‑树干氧扩散模型构成；氧浓度‑液流速率复合传感器采用双探针式结构，上探针为液流传感器的加热探针，下探针为光纤氧探针与液流传感器的参比探针；数据处理模块核心为安装有DataLogger软件的PC机，可以完成文本数据的导出与转换；树木根区‑树干氧扩散模型，以树干近地边材木质部氧浓度、液流速率为输入，以木质部液流传输路径上氧浓度梯度为输出，实现对氧气传输过程的定量描述。本发明专利技术采用上述技术方案有以下优点:能够在不干扰土壤和根系的情况下获取数据，实现对树木根区氧浓度的实时、原位、准确监测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及树木边材木质部水-氧监测技术，特别涉及一种分析根区土壤氧环境的系统及方法。该系统和方法利用氧浓度-液流速率复合传感器，实施从根区至树干近地边材木质部的氧传输模型，以实现树干木质部的水氧监测，从而获得根区土壤氧环境数据。

技术介绍

1、氧气持续且稳定的供给是树木维持正常代谢的必要条件。但由于降水不足、排水不利和城市道路硬化等因素，导致土壤氧气含量不足，影响树木的正常生长和发育。因此，根区土壤氧环境分析对农林生产和生态保护具有重要意义。

2、树木根区的氧气传输受多种因素影响，包括土壤类型、湿度、温度和根系活动。通过实时监测氧气浓度和液流速率的变化，可以更全面地了解氧气在根区的传输过程。当前的监测方法在准确性和覆盖范围上存在不足，难以满足实际应用需求。

3、目前，使用土壤氧传感器进行监测的方法多为埋藏式传感器，但其需要在固定点位进行检测，难以捕捉整个根系区域的氧浓度。此外，埋设传感器可能干扰土壤结构，损伤根系。建立土壤氧扩散模型是根据土壤理化性质快速获得氧浓度梯度的简便方法，但模型的输入数据具有不确定性，且模型结构和参数与土本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种树木边材木质部水-氧监测的根区土壤氧环境分析系统及方法，其特征在于：所述系统包括氧浓度-液流速率复合传感器、数据处理模块、树木根区-树干氧扩散模型；

2.根据权利要求1所述的树木边材木质部水-氧监测的根区土壤氧环境分析系统及方法，其特征在于：所述复合传感器的温度探头使用直径0.127mm的铬合金和铜镍合金热电偶线，通过焊接形成热电偶接头，并与探针内壁进行绝缘。

3.根据权利要求1所述的树木边材木质部水-氧监测的根区土壤氧环境分析系统及方法，其特征在于：所述上部探针在不锈钢针头外层紧密缠绕一圈加热电阻丝，电阻丝外部装有铝管。

4.根据权利要求1所...

【技术特征摘要】

1.一种树木边材木质部水-氧监测的根区土壤氧环境分析系统及方法，其特征在于：所述系统包括氧浓度-液流速率复合传感器、数据处理模块、树木根区-树干氧扩散模型；

2.根据权利要求1所述的树木边材木质部水-氧监测的根区土壤氧环境分析系统及方法，其特征在于：所述复合传感器的温度探头使用直径0.127mm的铬合金和铜镍合金热电偶线，通过焊接形成热电偶接头，并与探针内壁进行绝缘。

3.根据权利要求1所述的树木边材木质部水-氧监测的根区土壤氧环境分析系统及方法，其特征在于：所述上部探针在不锈钢针头外层紧密缠绕一圈加热电阻丝，电阻丝外部装有铝管。

4.根据权利要求1所述的树木边材木质部水-氧监测的根区土壤氧环境分析系统及方法，其特征在于：所述下部参比探针在空心圆柱体钢针内部安装了光纤，光纤顶端涂有一层以为主要氧敏感染料的氧敏感膜。

5.根据权利要求4所述的树木边材木质部水-氧监测的根区土壤氧环境分析系统及方法，其特征在于：所述氧敏感膜利用溶胶－凝胶工艺，以四乙氧基硅烷(teos)和正辛基三乙氧基硅烷(octyl-trieos)作为前驱体，制备了多孔的有机改性硅酸盐，作为载体基质，最后，加入作为氧敏感染料。

6.根据权利要求1所述的树木边材木质部水-氧监测的根区土壤氧环境分析系统及方法，其特征在于：所述液流检测单元的参比探针温度数据可对氧气检测单元进行温度补偿，校正检测结果。

7.根据权利要求1所述的树木边材木质部水-氧监测的根区土壤氧环境分析系统及方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：周海洋，张鑫慧，马和龙，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：