[发明专利]一种在线测定局部灌溉土壤温室气体的系统

说明书

本发明公开了一种在线测定局部灌溉土壤温室气体的系统，包括静态箱、数据采集系统和移动终端，所述静态箱包括箱体与底座，所述箱体安装于所述底座上，所述箱体由多个互不连通的独立腔室组成；还包括设置于每个所述独立腔室的内部顶端的温室气体传感器，所述温室气体传感器的输出端与所述数据采集系统的输入端连接，所述数据采集系统的输出端与所述移动终端的输入端连接。本系统可以实现对多种温室气体的连续、同步在线测定分析，操作简单，使用方便；多腔室的静态箱可在同一位点上测定水分非均匀分布状态下、不同含水率分区的土壤温室气体，可广泛应用于滴灌、微润灌溉等局部高效灌溉农田土壤温室气体的测定。

技术领域

本发明涉及土壤温室气体测定系统，尤其涉及一种在线测定局部灌溉土壤温室气体的系统。

背景技术

CO₂、CH₄和N₂O是全球三大主要温室气体，温室气体导致全球变暖是人们一直关注的问题，农田土壤是温室气体的重要排放源，土壤水分是影响土壤温室气体的排放主要因素之一。研究土壤温室气体通量变化是全球变暖研究的重要内容。因水资源的短缺，发展节水灌溉技术成为现代农业的核心，现有局部灌溉技术如滴灌、微润灌溉等，因其高效、节能而被广泛应用于农业发展，局部灌溉技术在解决农业用水危机的同时，也引起了农田土壤水分分布的变化。相比于水分分布均匀的传统灌溉技术，局部灌溉技术使得农田土壤水分在水平和垂直方向上均呈现非均匀分布状态，土壤水分分布状态的改变势必会影响土壤温室气体的排放的变化。

静态箱法已被广泛地应用于测定土壤温室气体的排放，现有技术采用静态箱法与气相色谱法相结合的技术，先在现场采集气体，再将采集到的气体带回实验室，用气相色谱仪测定温室气体的浓度，这样不仅耗时长、无法快速及时获取气体浓度，而且在将气体带回的过程，外界环境也会对气体产生影响，导致测试结果不准确；除此之外，现有的静态箱均是单一腔室，只能针对水分分布均匀的均匀灌溉的土壤进行测定，应用受限。

也有研究学者通过监测局部灌溉土壤湿润体的水分分布特征，设置多组含水率水平(与湿润体含水率相当)的平行试验，并借助静态箱(单一腔室)-气相色谱仪系统对比不同含水率水平的温室气体排放差异，虽然能够实现对局部灌溉土壤的温室气体测定，但测试过程所需静态箱的数目较多，成本增加、且使用耗时耗力。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种用于在线测定局部灌溉土壤温室气体的系统，该系统可在同一点位上及时、准确的测定不同含水率分区的土壤气体浓度。

技术方案：本发明所述的在线测定局部灌溉土壤温室气体的系统，包括静态箱、数据采集系统和移动终端，所述静态箱包括箱体与底座，所述箱体安装于所述底座上，所述箱体由多个互不连通的独立腔室组成；还包括设置于每个所述独立腔室的内部顶端的温室气体传感器，所述温室气体传感器的输出端与所述数据采集系统的输入端连接，所述数据采集系统的输出端与所述移动终端的输入端连接，移动终端含分析计算软件，可以对温室气体的浓度进行计算分析，并可进行连续监测，监测数据可以直接从移动终端中查看、分析。

进一步的，为了验证本发明在线测定方法的准确性，所述箱体还设有密封隔断，将每个所述独立腔室分成均匀的两侧，形成取样侧和压力补偿侧；所述温室气体传感器设置于每个所述独立腔室的取样侧的内部顶端，每个所述独立腔室的取样侧的顶端设有采样口，打开采样口，通过传统的抽气装置进行采气，利用气相色谱仪测定温室气体的浓度，将传统方法测定结果与本发明在线测定结果相比较；另外，每个所述独立腔室的取样侧和压力补偿侧通过压力平衡管连接，以平衡独立腔室两侧的气压差；每个所述独立腔室的取样侧的内部顶端还设有温度传感器，所述温度传感器的输出端与所述数据采集系统的输入端连接。

进一步的，当局部灌溉所用的是线型灌水器时，将所述静态箱设计为长方体形状，每个所述独立腔室为长方体形状。

进一步的，当局部灌溉所用的是点源灌水器时，将所述静态箱设计为圆柱体形状，位于中间的独立腔室为圆柱体形状，其他位于外圈的独立腔室为横截面呈环形的圆柱体形状。