[发明专利]一种快速测定土壤二氧化碳通量的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于生态与气象环境调控领域，具体涉及一种快速测定土壤二氧化碳通量的装置及方法。

背景技术

土壤CO₂通量是碳循环中1个重要过程，全球每年因土壤CO₂排放向大气中释放的碳的估算值约为50~120 Pg（1 Pg=1×10¹⁵g），其量值仅次于全球陆地总初级生产力（GPP）的估算值。目前，人们对生态系统中“地上”过程的研究已相对较多，而对“地下”过程的研究尚不透彻，土壤呼吸对生态系统碳平衡具有重要影响，阐明土壤CO₂通量的过程及其影响因子对理解陆地碳循环极为关键。

由于土壤CO₂通量在碳循环中的重要作用，国内外科学家已就土壤CO₂通量的观测方法、过程与影响机制、定量评估方面开展了一些研究。以往关于土壤CO₂通量的观测方法和设备主要针对野外土壤CO₂排放的观测，其观测仪器主要有静态箱–气相色谱、便携式土壤呼吸仪，但这些研究方法存在一些问题：当观测地点在野外，观测的土壤CO₂通量包含了根呼吸和土壤异养呼吸，不能重点针对土壤CO₂排放的影响因素和机制开展研究；把土壤样品采集回实验室分析CO₂通量时，若采气口设计不合理会造成密闭容器中的压力过大，进而影响气体通量测定效果，实验结果的可靠性也大大降低，不能达到预期的实验目的。因此，需要采用新型方法来解决土壤CO₂通量不能准确测定的问题，为开展农田土壤碳循环研究工作提供必需的实验装置。

发明目的

本发明的目的是提供一种快速测定土壤CO₂通量的装置及方法，实现不同土壤、不同外源营养源添加、不同温度、不同湿度处理下土壤CO₂通量的快速检测。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术手段是：

一种快速测定土壤二氧化碳通量的装置，该装置包括玻璃瓶1、带有导气口3的瓶盖2，导气管4、CO₂分析仪5，瓶盖2拧到玻璃瓶1上，通过导气口3和导气管4连接到CO₂分析仪5上，所述瓶盖2上设置钻孔6，钻孔内插入螺纹螺丝7，以垫圈8密封螺纹螺丝与瓶盖接触面，螺纹螺丝上方露出瓶盖部分有一个圆形突出部9，突出部9上设置有内凹槽10，设置内凹槽的作用为增强该螺纹螺丝与外接橡胶管的气密性。

所述钻孔6为两个，两个钻孔在同一直径上对称分布。

所述瓶盖2材质为不锈钢。

所述螺纹螺丝7的材质为铜。

所述垫圈8为六角形钢制垫圈或者圆形塑料垫圈。

一种利用上述装置测定土壤二氧化碳通量的方法，其特征在于：打开CO₂分析仪进行预热，并将带有气体采集接口的不锈钢瓶盖通过集气口和导气管连接到CO₂分析仪上，在玻璃瓶内平铺一层土壤，再将不锈钢瓶盖拧到玻璃瓶上，形成一个循环闭合的通路，开始测定。

所述在玻璃瓶内平铺一层土壤，土壤量为60~150g，土壤含水量保持为25%。

 

有益效果：

本发明取得的有益效果：

（1）气体形成一个在密闭管路内的动态循环过程（见附图1），避免了气体不流动的情况，有利于提高测定结果的准确性。

（2）导气口为金属材质，采用多皱褶设计（见附图2、3、4、5），使导气管与导气口能够紧密结合；金属导气口与瓶盖接触面采用垫圈缓冲和密封，这些措施保证了气密性，能提高气体通量测定精度。

（3）玻璃瓶为透明材质，也可刷上黑漆以使玻璃瓶内黑暗，这样可模拟土壤在白天和黑夜下的条件，这能是测定结果接近真实情况。

（4）测定时间较短，最短时长可设定为1分钟至3分钟之内，测定完一个土壤样品后，可以立刻测定下一个样品，从而能够实现大批量土壤样品的快速测定。

附图说明

图1. 测定方法流程简图 

图2. 瓶盖及导气口装置插孔俯视图 

图3. 瓶盖及导气口装置侧视图 

图4. 瓶盖及导气口装置外侧俯视图 

图5. 瓶盖及导气口装置内侧俯视图