[发明专利]一种多筒式湿地蒸散发分离监测装置

说明书

一种多筒式湿地蒸散发分离监测装置，属于植物生理、生态监测及湿地气象水文量测装置领域，包括蒸散发测筒、传感器数据采集单元、中央控制单元、远程发送单元、水位调节单元及太阳能电源管理单元。利用由三角支架固定于筒内水下的压力传感器进行水下原位监测，根据各测筒之间的补偿关系实现分离式组合监测。中央控制单元集配合其它单元实现蒸散发数据定时自动采集、处理、存储、无线传输并可定时自动实现各测筒水位初值设定，通过与远程端信息管理系统交互实现装置的远程控制。本发明在不破坏原生植物生长状态下，同时监测多筒的蒸散发，满足智能化自动采集、存储、及数据传输的监测需求，适用于多领域；装置精简、稳定性和可靠性高、野外适应性好、精度高等特点。

技术领域

本发明属于植物生理、生态监测及湿地气象水文量测装置领域，涉及到一种多筒式湿地蒸散发分离监测装置，特别涉及到对湿地环境下水生植物的蒸散发量、水面蒸发量、湿地环境中土壤垂向通量进行自动分离式组合监测、对比研究的装置。

背景技术

湿地广泛分布于世界各地，是自然界最富有生物多样性的生态景观，也是人类最重要的生存环境之一，与森林、海洋一起被并称为全球三大生态系统。湿地具有巨大的环境功能和经济效益，在涵养水源、净化水质、调蓄洪水、控制土壤侵蚀、保护生物多样性、调节气候、维持碳循环、防浪固岸和提供可利用资源等生态功能方面有其它系统不可代替的作用，被誉为“地球之肾”。但由于长期的人类活动及气候变化的影响，湿地面积减小，功能退化的趋势愈发严重。基于以上研究背景，当前对湿地效用和保护及湿地监测与管理研究已成为一个研究焦点，是水文、气象、农业、林业、土壤等相关学科共同关注的一个重点问题。

湿地生态系统监测是获取湿地生态系统以及环境信息的重要途径，其结果是对生态系统的变化做出科学预测和合理保护措施的重要依据。其中，湿地耗水是了解湿地的开发利用状况、受威胁状况以及管理现状的重要内容。现阶段湿地管理中，建设湿地生态监测站获取湿地蒸散发耗水量数据是非常重要的任务，为制定科学的湿地管理政策，进而采取有利的保护措施提供了关键的科学依据。

目前，对于植物蒸散发、水面蒸发、湿地垂向通量研究常用的量测方法主要包括气孔计法、称重式蒸渗仪法、涡动相关法、植物径流法、补偿式蒸渗仪法等，国内外已有学者通过上述有关方法建立专门蒸散发监测装置进行数据获取，但是目前的量测装置仍存在很多不足。例如，使用气孔计法制作的气孔表，其通过物理探测方法对植物叶片进行蒸腾测定，推广至整株植物或大面积蒸散发测算时产生的误差较大；刘士平等的《新型蒸渗仪及其在农田水文过程研究中的应用》中使用蒸渗仪进行观测，需要投入大量的人力物力资源，此外，设备需要长期维护，而且实际测量时要对植物进行采样、二次培养，只能近似模拟植物的生存环境；涡动相关法虽物理理论最为完善可靠、精度很高，但其需要昂贵的投入，很难进行普及应用；植物径流系统利用热平衡原理进行植物茎秆蒸散发的量测，实验过程中对植物茎秆粗细有所限制，且设备以进口为主，价格昂贵；许士国等的《多筒补偿式水面蒸渗仪及其使用方法》中使用补偿式方法进行量测，可实现蒸散发的分离监测，但装置忽略了降雨影响，且采用的超声波水位传感器，需配合水位转移装置和动力装置使用，结构复杂且灵敏度较差，精确性较低，易受温度影响，设备维护不便。

现有湿地耗水方面的测量装置，主要存在三个问题。其一，设备少且大多造价昂贵，普及难度大，广泛采用的理论推算方法仍存在较大误差，缺乏先进性。其二，目前针对现场蒸散发原位监测装置多为点上测量，尺度扩展时往往无法保证数据代表性，不能获取有效的区域资料，缺乏可行性。其三，现有装置自动化程度低，需投入大量人力物力进行后期维护，无法实现设备的远程控制，野外适应性较差。

综上所述，现存的湿地蒸散发监测装置不能满足当今智能化监测需求。考虑到湿地特殊的潮湿环境，急需一种装置精简、稳定性和可靠性高、野外适应性好的高精度多筒式湿地蒸散发分离监测装置。

本发明专利受到“国家自然科学基金仪器基础专项-水源水库水质多维保真采样设备项目(51327004)”的资助。

发明内容