[发明专利]树干CO2通量测量装置及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧化碳通量的测量装置，具体的说是一种针对乔木及大型灌木树种树干呼吸作用二氧化碳排放测定的测量装置及其测量方法。

背景技术

工业革命以来，伴随着经济和人口的快速增长，全球大气CO₂浓度不断攀升。由温室气体排放导致的气温升高、海平面上升、极端气象灾害事件增加等一系列全球气候变化问题已严重影响到自然生态系统健康以及人类的生存和生产生活。

相关研究表明，全球陆地生态系统中约一半的碳储量贮存于森林生态系统中，而树木的代谢呼吸消耗森林生态系统自身光合固定的碳，并以CO₂的形式排放到大气环境中。这其中，树干CO₂释放量与叶片呼吸通量相当。因此，开展树木树干呼吸观测对于研究植物个体碳素存量/流量耦合关系、森林生态系统碳代谢模式以及准确评估全球碳收支均有着重要意义。

近年来，随着人们对于树干呼吸作用生态学意义的逐步关注，国内外相关研究呈明显上升的趋势。但由于树干CO₂排放速率的实地测量环境相对苛刻且多变，对于数据的观察精度要求高，传统测量方法(如指标推算法、静态碱液吸收法等)难以有效保证精度和效率，而长期以来对于树干呼吸测定仪器及设备的研发相对滞后，以上诸多问题的存在，给前先一些研究的结果带来一定的不确定性，也给目前亟待深入开展的研究带来很大的不便。因此，相比于国内外土壤碳通量的研究，树干呼吸无论从研究数量还是研究深度均相对落后，很大程度上制约了人们对于森林生态系统源汇构成和碳平衡的认识。

随着红外气体分析仪测定碳通量方法的普及，目前在开展树干呼吸的研究中，比较常用的方法是将土壤碳通量测定系统的气室进行人工改装，其中以对LI-COR8100系列的气室改装应用最为广泛。然而目前国内外对于该系列仪器气室的改装仍存在一些问题：

1、对于树干全包围方法，可以消除树干不同朝向由于受水、热及太阳辐射程度的不同所带来的差异。例如公告号为CN 202676685U，名称为《一种原位连续测定树干表面CO₂释放通量检测装置》的发明专利，公开了一种气室，它包括弹性橡胶管、防水胶、密封薄膜；两根弹性橡胶管上下分别紧紧环绕树干，由防水胶将两根弹性橡胶管紧固粘接在树干上，形成气室两端支撑环；密封薄膜上下端环住树干，防水胶密封粘接密封薄膜周边与树皮结合处，防水胶并密封粘接密封薄膜与橡胶管结合处。但这种方法对于气室的密封性和材质要求较高，虽然此发明专利中采取一定的密封措施，但是由于气室本身和与气室相连的其他装置的自身重量，都会影响气室与树干之间的气密性，并且此种方法只限于胸径相对较小的树木，在应用上很难推广，因此该方法的实际运用较少。

2、对于环状气室的方法，如图1所示，主要是将土壤碳通量的气室(Collar)直接运用到了树干呼吸研究中，但由于待测树木胸径偏小、气室自重较大而导致固定困难等原因，目前多数改装是将气室缩小，材质变为轻质PVC材料，去除编程控制组件，只保留进出气口，这种方法虽然改装简单且成本较低，但由于去除了控制组件导致仪器自动化能力大大降低，加之多数改装缺乏支撑结构，导致人力投入较高，在野外难以开展针对树干呼吸过程的长期、高观测频率实验。

发明内容

根据上述不足之处，本发明的目的是提供一种自动化能力强、操作省时省力、且改装方便，可进行长时间树干CO₂通量持续测量装置及其测量方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案在于：一种树干CO₂通量测量装置，它包括红外气体分析仪和与红外气体分析仪相连的气体通道以及用于放置红外气体分析仪及其相连气体通道的升降架，所述的气体通道包括树干接触罩、碳通量气室接触罩和用于连接树干接触罩、碳通量气室接触罩的转向管，所述的转向管通过固定座设置于升降架上，所述的升降架包括桌面、水平指示仪表和位于桌面下方边角的桌腿，所述的桌脚包括固定段和位于固定段内部的伸缩段，所述的固定段与伸缩段之间通过锁紧装置相连，所述的桌腿之间设有承载平台，所述的承载平台外周设有围栏。

通过本测量装置中的气体通道及升降架与红外线气体分析仪的相互配合，解决了长期以来野外难以开展针对树干呼吸过程的长期、高观测频率试验的问题，极大的提高了树干呼吸测定过程中仪器的自动化能力，降低了人力投入，解决了针对树干呼吸过程难以开展长期、高频度的自动化观测过程。

优选的是：所述的树干接触罩为可伸缩式或者拼接式。可以根据地势条件或者树干条件调节树干接触罩的长度以更好的进行气体采集。