[发明专利]全自动多通量箱系统

说明书

技术领域

本发明涉及陆地生态系统监测领域，具体的说是一种监测陆地生 态系统与大气间的CO₂交换通量的全自动多通量箱系统。

背景技术

陆地生态系统与大气间CO₂交换是全球碳循环的最重要组成部 分，是判断陆地生态系统是“碳源”或“碳汇”的重要指标。科学地 测定其CO₂交换通量一直是陆地生态系统碳循环研究的核心工作之 一。提高观测的效率和减少观测对自然的干扰，是科学精确地估算区 域和全球尺度上的陆地生态系统与大气间CO₂交换量的关键。目前较 好的是采用动态通量箱红外CO₂分析仪法进行监测，而采用多个通量 箱进行多点连续监测，是监测技术的发展方向。自动通量箱的自动开 启系统一般采用电动机驱动或汽缸驱动，目前的大部分通量箱只能够 在一个地点进行相对连续的观测(Fang and Moncrieff 1998)，或者在有 限的几个地点用若干小通量箱进行相对连续的观测(Law et  al2001，Drewitt，2002)。土壤呼吸存在空间变异(Rochette et al.1991， McGinn et al.1998，Kelliher et al.1999，Rayment and Jarvis2000)，而且小 的通量箱边缘效应明显，易于造成较大的误差(Norman et al.1997)。 所以，全自动、大尺寸、多通量箱系统对于CO₂的测定变得很有意义。 Jill Bubier利用由10个大尺寸通量箱组成的闭路循环观测系统对冬季 积雪情况下的CO₂释放特征进行了研究，实现了相对连续的半自动监 测，但是每个通量箱的测定需要18分钟，3个小时后才能够对同一个 点进行第二次测定，连续性受到影响，同时，其通量箱自动控制技术 有待提高，没有实现全天候自动循环监测。梁乃申开发出一套由16 个大尺寸通量箱组成的开放气路循环系统，并应用此系统对林地CO₂释放作了研究，证明了该系统的可靠性。然而该系统所需平衡时间较 长，每个箱需要20分钟，这可能阻碍了雨水和凋落物的进入，同时， 因为闭合时间长通量箱内部环境会有较大改变，特别是温度升高效 应，这不利于农田生态系统、草原生态系统、林业生态系统内部的林 窗等光照充分的地方的测定(Naishen Liang，2003)。此外，通量箱的 开闭用数据采集器控制，控制能力不够，每次需要6个箱一起关闭才 能循环，在反映空间变异时有很大的局限。目前已有系统主要问题与 不足是，自动控制技术落后，不能全天候在多个地点快速连续监测， 并且对被观测对象的扰动较大，进而影响测量的精确性。

发明内容

本发明的目的为提供一种反应速度快、高频率、能在多个地点进 行全天候连续循环监测，对被监测对象扰动小的全自动多通量箱系 统。

实现上述发明目的的技术方案如下：

全自动多通量箱系统，包括空气压缩机、红外CO₂分析仪、缓冲 器、干燥器、过滤器、流量计、气泵、数据采集器和多个通量箱，每 一通量箱侧壁及上盖间装有一气缸，空气压缩机连接第一多通阀，该 第一多通阀分出若干支路，第一多通阀的每一支路上设有一第一电磁 阀，第一多通阀的每一支路与一通量箱内的气缸连接；每一通量箱由 设有一第二电磁阀的气路管道连接第二多通阀，第二多通阀的总管依 次连接缓冲器、干燥器、过滤器、流量计、红外CO₂分析仪、气泵后 与第三多通阀的总管连接，该第三多通阀分出的每一支路连接一通量 箱，第三多通阀的每一支路上设有一第三电磁阀，形成循环气路，红 外CO₂分析仪通过电路与一数据采集器连接，所述系统中和气缸相 连，用于控制气缸伸缩的第一电磁阀，以及通量箱上用于控制循环气 路的第二电磁阀和第三电磁阀皆通过电路与一逻辑控制器连接。所述 通量箱内还安装有一风扇，该风扇通过电路与上述逻辑控制器连接。

所述通量箱的个数可根据实际情况来确定，一般在6个以上，30 个一下就能达到要求，效果较好的采用18-20个即可。

所述通量箱上盖上设有一气管，连通通量箱内外。

所述通量箱的上盖上固定有“U”形加强筋，加强筋可采用金属 或高强度材料制作。