[发明专利]一种测定植物冠层光合、呼吸、蒸腾或/和土壤呼吸、蒸发的方法及其装置

权利要求书

1.一种测定植物冠层群体光合、呼吸、蒸腾和/或土壤呼吸、蒸发的装置，其特征在于包括箱体底座(1)、三个箱体(2)、多通道电磁阀(3)、红外气体分析仪(4)、数据采集器(5)、温度传感器(10)、气压传感器(11)和气泵(6)组合构成。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于还进一步包括：

箱体底座(1)的U型槽(12)内装有密封胶垫(13)，并以插入土壤部分(14)固定箱体底座(1)；箱体(2)的四壁(15)的底边卡在U型槽(12)内，密封胶垫(13)保证密闭；箱体(2)的顶盖(16)可以从一侧掀开，并能在关闭时保证密闭；在箱体(2)内后壁上安装风扇(17)，穿越后壁，在后壁外附风扇电池及开关(18)；在箱体(2)的两个侧壁上分别开孔，由胶管(7)与多通道电磁阀(3)连接，多通道电磁阀(3)与红外气体分析仪(4)连接，形成气体回路；红外气体分析仪(4)由数据线(9)与数据采集器(5)连接；在箱体(2)的侧壁上分别安装温度传感器(10)和气压传感器(11)，测定箱体内的温度和大气压，由数据线(9)与数据采集器(5)连接；在箱体(2)的后壁靠近底部3～5cm处开孔，由胶管(7)与气泵(6)连接。

3.一种利用权利要求1或2任一所述的装置测定植物冠层群体光合、呼吸、蒸腾和/或土壤呼吸、蒸发的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)：定点：田间选择A、B、C三点，A、B两点要求具有相同的植物冠层结构，C点为棵间裸地；在A、B、C三点分别安装箱体底座(1)和箱体(2)；A点箱体透光，简称明箱；B点箱体不透光，简称暗箱；C点为棵间裸地，其箱体简称裸箱；

2)：箱体安装：分别将明箱、暗箱、裸箱安装在相应底座(1)的卡槽(12)里，保证箱体(2)密闭；

3)：换气：打开明箱、暗箱、裸箱顶盖(16)，开启气泵(6)，抽出箱体(2)内空气，大气从打开的顶盖进入箱体(2)，使箱体(2)内空气与大气交换；

4)：明箱测定：

打开明箱风扇(6)，关闭明箱顶盖(16)，关闭气泵(6)，切换电磁阀(3)到明箱通道，开启红外气体分析仪(4)，开始测定，由数据采集器(5)记录箱体内空气CO₂和水汽浓度、温度、大气压，以及时间；

经过时间Δt后，由数据采集器(5)记录箱体内空气CO₂和水汽浓度、温度、大气压，以及时间，结束明箱测定；

5)：按照上述4)步骤操作进行暗箱和裸箱测定；

6)箱体内CO₂、H₂O的通量计算：每个箱体内的CO₂通量Fc、H₂O通量Fw均由箱体的高度h、测定经历的时间Δt以及该期间CO₂浓度的变化ΔC和水汽浓度的变化ΔW、箱体内温度Tc和大气压P决定：

Fc＝(ΔC×h×P)/[8.314×(Tc+273)×Δt]

Fw＝(ΔW×h×P)/[8.314×(Tc+273)×Δt]

7)植物冠层光合、呼吸、蒸腾和土壤呼吸、蒸发的计算：

明箱测定的Fc为该生态系统的净初级生产力NEP，暗箱测定的Fc为该生态系统的总呼吸Re，裸箱测定的Fc为土壤呼吸Rs；由此可以计算出：

植物冠层总光合速率GPP：GPP＝NEP+Re

植物冠层净光合速率NPP：NPP＝NEP+Re-Rs

植物冠层呼吸速率Rp：Rp＝Re-Rs

明箱测定的Fw为该生态系统的蒸散ET，裸箱测定的Fw为该生态系统的土壤蒸发E；由此可以计算出：

植物冠层蒸腾速率Tr：Tr＝ET-E。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述的明箱、暗箱、裸箱测定顺序可以任意调换。

5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于明箱箱体通过加遮光布的方式实现明箱与暗箱之间的转换。

6.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于测定经历的时间Δt控制在10～90秒。

7.如权利要求2所述的装置，其特征在于电磁阀与箱体连接点在箱体高度1/3～2/3之间调整。

8.如权利要求2所述的装置，其特征在于温度传感器(10)、气压传感器(11)的感应端安装于箱体(2)内。

9.如权利要求1、2、7、8任一所述的装置，其特征在于箱体(2)及其底座(1)的形状、规格或大小组合方式均可以变化。