本发明专利技术提供一种压力平衡式土壤气体采集便携装置，其包括气体收集箱和气体抽取装置，气体收集箱主要包括顶盖、采集箱和底座，顶盖中设有第一活塞，底座包括夹角可调的上下两部分。气体采集过程中，通过第一活塞的上下移动使得采集箱内外压力平衡，减少采集箱内压力变化对土壤气体排放量的影响，保证观测精度，缩短观测时间，特别是采样面积小、密封性能好。通过将底座设计为角度可调的上底座和下底座，本发明专利技术还可应用于具有一定角度的坡面环境。此外，本发明专利技术还具有取材方便、易于拆卸和携带、操作简单等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可用于实验室控制条件、野外、农田的土壤呼吸通量的采集和观测系统，尤其涉及一种适用于普通农田土壤、坡面土壤、温室大棚等设施农业土壤和盆栽环境压力的平衡式土壤气体采集装置。
技术介绍
通量是指单位时间内通过单位面积的物质的量。土壤呼吸通量则是指单位面积和单位时间内土壤排放的气体质量的变化。土壤呼吸通量是研究土壤微生物过程、温室气体排放和气候变化的重要依据。土壤呼吸的研究多采用密闭式静态箱。传统意义上的静态箱法是利用气体通量原理，采用容积和底面积均已知的化学性质稳定的箱体直接插入地面或嵌套在底座上，每·隔一段时间对箱内待测气体的浓度测量一次，根据浓度随时间的变化率来计算被罩地面待测气体的排放通量。静态箱法相对操作简便、造价适中、测试简单，目前被广泛应用于地表不同植被类型条件下温室土壤呼吸通量的测定。观测装置的体积、密闭性等特性与应用静态箱法进行气体通量的采集和观测精度密切相关。箱体的体积大小与采样的代表性和采样时间长短密切相关，箱体体积大虽然采样的代表性好，然而操作时间的延长造成观测界面和箱体内环境的变化同样会引起一定的实验误差。箱体法的底座与箱体密封，控制外界气体不得进入观测箱体内，然而，如果箱体较大且观测时间长，及或者在高温季节注水槽内水分的蒸发都会造成箱体密闭性变差从而影响实验精度，例如申请号为971119015的中国专利技术专利申请提供的“一种测量农田温室气体排放量的方法”。由于用水进行密封，在有坡度的地面进行观测时也会带来操作不便，例如专利号为2009200993964的中国专利提供的“农田温室气体采样装置”。此外，若采用直接插入地面的箱体进行观测，这类观测箱往往在压入地面后箱体与土壤接触面在夯入时造成土壤挤压，观测微环境发生改变也会造成实验误差，例如申请号为20111011591185的中国专利技术专利申请提供的“一种缓冲式土壤气体采样装置”。因此，有必要对原静态箱法的气体通量的采集和观测系统进行改进，使之操作更加简便、灵活、高效，降低实验误差，提高工作效率和观测精度至关重要。目前使用的箱法通量采集和观测装置通常包括底座和箱体两个部分，不锈钢底座在开始观测前埋入土壤中，箱体根据实验需要加在底座上安装观测。传统的静态箱除了体积大、较为笨重、搬运不便外、不锈钢箱体的加工成本较高之外，各种实验误差因素也降低了观测精度，例如箱体内外气压不平衡。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种平衡式土壤气体采集装置，以解决现有技术存在的携带不变、实验误差因素较多等问题。为了实现上述目的，本专利技术提供的压力平衡式土壤气体采集便携装置包括气体收集箱和气体抽取装置，气体收集箱包括顶盖、采集箱和底座，顶盖包括顶板和呈圆柱状的第一筒体，顶板密封于第一筒体的上端，第一筒体的内部设有第一活塞，顶板的中心设有一通孔，一细绳的一端固定于第一活塞的中心，细绳的另一端穿过该通孔与一配重块连接，顶板上还设有立柱，立柱的上端设有定滑轮，细绳架设于定滑轮上，配重块受到的重力等于第一活塞受到的重力、第一活塞和第一筒体的内壁之间的摩擦力、细绳和定滑轮之间的摩擦力之和；采集箱为呈圆柱状的筒体，第一筒体的下端与采集箱的上端密封连接，采集箱的侧壁上穿过一抽气管，抽气管和气体抽取装置连接；采集箱的内部设有用于扰动气体的风扇；底座包括上底座和下底座，上底座和下底座也为呈圆柱状的筒体，上底座的上端面设有第一环形槽，采集箱的下端密封地插入第一环形槽中，上底座的下部外侧设有球台状的第一环形凸起；下底座上部的内侧设有球台状的第二环形槽，第一环形凸起密封且可转动地嵌入第二环形槽中，下底座下端的外侧为楔形面以便于底座插入土壤。本专利技术用于土壤呼吸通量的观测，在气体采集过程中，通过第一活塞的上下移动使得采集箱内外压力平衡，可以减少采集箱内压力变化对土壤气体排放量的影响，保证观测精度，缩短观测时间，采样面积小、密封性能好。通过将底座设计为角度可调的上底座和下底座，本专利技术还可用于具有一定角度的坡面环境。此外，本专利技术还具有取材方便、易于拆 卸和携带、操作简单、精度高等优点，适合于实验室和田间野外的气体通量的采集和观测，可用于田间试验、盆栽试验、温室控制试验和坡面环境。附图说明图I为本专利技术优选实施例的气体收集箱的结构示意图；图2为本专利技术优选实施例的气体抽取装置的结构示意图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细说明。图I和图2分别示出了本专利技术优选实施例的气体收集箱、气体抽取装置5的适宜性结构，如图示，气体收集箱包括顶盖I、采集箱3和底座7。顶盖I包括顶板11和呈圆柱状的第一筒体12,顶板11密封于第一筒体12的上端。顶盖I可以使用PVC材料制作,第一筒体12的长度可以根据需要设计为不同的长度，例如通常一次性气体采样量为IOml时，可以将第一筒体12的长度设计为20mm，如果通常一次性气体采样量为50ml，可以将第一筒体12的长度设计为100mm。第一筒体12的内部设有第一活塞2，顶板11上的中心设有一通孔(未标记)，直尺21的一端垂直地固定于第一活塞2的中心，直尺21的另一端穿过该通孔并连接于细绳24的一端，细绳24的另一端与配重块26连接。立柱22垂直地固定于顶板11上，立柱22的上端设有定滑轮23，细绳24架设于定滑轮23上，配重块26受到的重力等于第一活塞2受到的重力、第一活塞2和第一筒体12的内壁之间的摩擦力、细绳24和定滑轮23之间的摩擦力之和，这样可以使配重块26始终处于平衡状态，若采集箱3中的气压发生变化，第一活塞2立即发生上下移动，配重块26将随之移动。直尺21则可以反映出第一活塞2移动的距离。进一步地，可以在直尺21的一侧设置突起，突起上设置刻度，使直尺21与其旁边的突起形成类似于游标卡尺的精密读数装置，精度至少可达O. 1_。野外使用时，风吹可能导致配重块26摆动，因此本优选实施例设置了第一导向管25，第一导向管25垂直地固定于顶板11上，配重块26位于第一导向管25中，配重块26的外形和第一导向管25的内壁吻合，第一活塞2上下移动时，即使外界有风吹，第一导向管25也可以防止配重块26摆动。为了使第一活塞2和配重块26严格地进行竖直方向的移动，需要使顶盖I和采集箱3的轴线垂直于水平面，为了便于观察顶盖I和采集箱3的轴线是否垂直于水平面，顶板11上还设有气泡水平仪111。采集箱3为呈圆柱状的筒体，第一筒体12的下端内侧设有精密的内螺纹121，采集箱3的上端外侧设有精密的外螺纹31，内螺纹121和外螺纹啮合，从而实现第一筒体12与采集箱3的密封连接。采集箱3的侧 壁上穿过一抽气管51，抽气管51和气体抽取装置5连接。为了提高抽取气体的效率，抽气管51的端口固定于一球面板50的中心圆孔。在其他实施例中，第一筒体12与采集箱3之间也可以使用密封圈进行密封连接。另外，采集箱3的内部设有用于扰动气体的风扇65、66，以使得土壤释放的气体与采集箱3中的气体均匀混合。为了实时检测采集箱3中的气体温度，采集箱3中设有温度传感器4，温度传感器4通过信号线41向外输出温度信号。底座7包括上底座71和下底座73，上底座71和下底座73也为呈圆柱状的筒体。上底座71的上部外侧设有一个截面呈L形的环体70，环体70与上底座71的外侧壁围合形成第一环形槽70本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种压力平衡式土壤气体采集便携装置，其特征在于，包括气体收集箱和气体抽取装置（5），气体收集箱包括顶盖（1）、采集箱（3）和底座（7），顶盖（1）包括顶板（11）和呈圆柱状的第一筒体（12），顶板（11）密封于第一筒体（12）的上端，第一筒体（12）的内部设有第一活塞（2），顶板（11）的中心设有一通孔，一细绳（24）的一端固定于第一活塞（2）的中心，细绳（24）的另一端穿过该通孔与一配重块（26）连接，顶板（11）上还设有立柱（22），立柱（22）的上端设有定滑轮（23），细绳（24）架设于定滑轮（23）上，配重块（26）受到的重力等于第一活塞（2）受到的重力、第一活塞（2）和第一筒体（12）的内壁之间的摩擦力、细绳（24）和定滑轮（23）之间的摩擦力之和；采集箱（3）为呈圆柱状的筒体，第一筒体（12）的下端与采集箱（3）的上端密封连接，采集箱（3）的侧壁上穿过一抽气管（51），抽气管（51）和气体抽取装置（5）连接；采集箱（3）的内部设有用于扰动气体的风扇（65，66）；底座（7）包括上底座（71）和下底座（73），上底座（71）和下底座（73）也为呈圆柱状的筒体，上底座（71）的上端面设有第一环形槽（701），采集箱（3）的下端密封地插入第一环形槽（701）中，上底座（71）的下部外侧设有球台状的第一环形凸起（72）；下底座（73）上部的内侧设有球台状的第二环形槽（730），第一环形凸起（72）密封且可转动地嵌入第二环形槽（730）中，下底座（73）下端的外侧为楔形面（74）以便于下底座（73）插入土壤。...
【技术特征摘要】
1.一种压力平衡式土壤气体采集便携装置，其特征在于，包括气体收集箱和气体抽取装置(5)，气体收集箱包括顶盖(I)、采集箱(3)和底座(7)，顶盖(I)包括顶板(11)和呈圆柱状的第一筒体(12)，顶板(11)密封于第一筒体(12)的上端，第一筒体(12)的内部设有第一活塞(2)，顶板(11)的中心设有一通孔，一细绳(24)的一端固定于第一活塞(2)的中心，细绳(24)的另一端穿过该通孔与一配重块(26)连接，顶板(11)上还设有立柱(22)，立柱(22)的上端设有定滑轮(23)，细绳(24)架设于定滑轮(23)上，配重块(26)受到的重力等于第一活塞(2)受到的重力、第一活塞(2)和第一筒体(12)的内壁之间的摩擦力、细绳(24)和定滑轮(23)之间的摩擦力之和； 采集箱(3)为呈圆柱状的筒体，第一筒体(12)的下端与采集箱(3)的上端密封连接，采集箱(3)的侧壁上穿过一抽气管(51 )，抽气管(51)和气体抽取装置(5)连接；采集箱(3)的内部设有用于扰动气体的风扇(65,66)； 底座(7)包括上底座(71)和下底座(73)，上底座(71)和下底座(73)也为呈圆柱状的筒体，上底座(71)的上端面设有第一环形槽(701)，采集箱(3)的下端密封地插入第一环形槽(701)中，上底座(71)的下部外侧设有球台状的第一环形凸起(72);下底座(73)上部的内侧设有球台状的第二环形槽(730)，第一环形凸起(72)密封且可转动地嵌入第二环形槽(730)中，下底座(73)下端的外侧为楔形面(74)以便于下底座(73)插入土壤。2.根据权利要求I的压力平衡式土壤气体采集便携装置，其特征在于，还包括直尺(21)，直尺(21)的一端垂直地固定于第一活塞(2)的中心，直尺(21)的另一端穿过该通孔并连接于细绳(24)的一端。3.根据权利要求I的压力平衡式土壤气体采集便携装置，其特征在于，还包括第一导向管(25)，第一导向管(25)垂直地固定于顶板(11)上，配重块(26)位于第一导向管(25)中以防止配重块(26 )受风吹而摆动。4.根据权利要求I的压力平衡式土壤气体采集便携装置，其特征在于，顶板(11)上还设有气泡水平仪(111)。5.根据权利要求I的压力平衡式土壤气体采集便...
【专利技术属性】
技术研发人员：武兰芳，娄金勇，马军花，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，
类型：发明
国别省市：
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