[发明专利]一种用于稻田土壤甲烷氧化率测定的试验装置及测定方法

说明书

本发明涉及一种用于稻田土壤甲烷氧化率测定的试验装置及测定方法，试验装置包括培养瓶组件以及并列插设在培养瓶组件顶部并分别与培养瓶组件的内部相连通的进气组件及抽气组件，进气组件的底部设有气体扩散组件；测定方法包括以下步骤：1)称取土水混合物并置于培养瓶组件内；2)通过进气组件向培养瓶组件内通入O₂/N₂气体混合物，并通过抽气组件排出培养瓶组件内的空气；3)通过进气组件向培养瓶组件内注入甲烷气体，之后关闭进气组件及抽气组件；4)将培养瓶组件置于培养箱中培养，并定期取样进行检测。与现有技术相比，本发明不需要用同位素示踪的方法，采用普通的纯甲烷气体便可研究甲烷的氧化率，节约成本，适用范围广泛，结果可靠。

技术领域

本发明属于稻田土壤甲烷氧化率测定技术领域，涉及一种用于稻田土壤甲烷氧化率测定的试验装置及测定方法。

背景技术

我国稻田的甲烷排放量在世界范围内比重最大，约占全球稻田甲烷排放量的29.2％。稻田甲烷的减排已经纳入我国政府的减排总目标。在自然环境中，土壤甲烷排放包括产生和氧化两大过程，且这两个过程是同时进行的。因此，提高甲烷氧化效率能极大促进稻田甲烷减排任务的完成。目前单独研究稻田甲烷氧化过程的方法只能在室内培养瓶中进行，然而室内装置营造的培养环境与野外真实稻田环境相差甚远，容易造成与真实条件要求偏离较大的情况(不足或者过量)。因此，需要一种能够最大化模拟野外自然状况稻土环境，并对稻田土壤甲烷氧化量进行精准测定的装置。

徐华等(土壤(Soils),2006,38(6),671-675)披露了一种测试水稻土甲烷氧化性的试验装置，该装置结构为：选用120mL培养瓶，用硅橡胶塞塞住瓶口，瓶塞周围以704胶密封；硅橡胶塞中间打一小孔，内插玻璃管，管外再套一段硅橡胶软管，以配套的硅橡胶塞塞紧硅橡胶软管通气口，作为气体取样口。试验时，通过气体取样口向培养瓶注入一定体积的纯甲烷，然后将培养瓶放入28℃培养箱中培养，根据瓶内甲烷浓度的变化情况每隔一定时间测定1次瓶中剩余的甲烷浓度，以此来计算甲烷的氧化率。然而，由于普通空气中含有2ppm左右的甲烷，该试验装置无法排除空气中甲烷对实验结果的影响；此外，该装置不能很好地模拟野外稻田中甲烷氧化的真实情况，纯甲烷经长玻璃管导入到培养瓶内后，其扩散不均匀，甲烷在土壤中分布具有较强异质性，会对试验结果产生影响。

Lichao Fan等(Science of the Total Environment,657(2019),893-901)报道了一种对传统研究甲烷氧化的装置进行改进的方法。相关装置结构为：设置培养瓶系统和抽气系统，培养瓶系统包括瓶身和瓶盖(配套，可旋转)；抽气系统包括长针管，上部连有一个三通阀，三通阀上接有注射器，长针管的尖端连有一小段硅胶管，硅胶管绕成弯曲的一段。试验时，通过硅胶管将¹³C标记的甲烷直接注入到瓶身内的水土混合物中，以替代震荡处理，模拟土壤自产甲烷的扩散过程。该方法通过采用同位素标记甲烷的方式排除了空气中甲烷对实验结果的影响，但由于其需要使用同位素标记，成本昂贵，因而应用范围较窄，普适性差；而且由于其只设有一根长针管，瓶内气体无法顶空采样。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于稻田土壤甲烷氧化率测定的试验装置及测定方法，不仅消除了空气中甲烷的干扰，且成本较低，应用范围广。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于稻田土壤甲烷氧化率测定的试验装置，该装置包括培养瓶组件以及并列插设在培养瓶组件顶部并分别与培养瓶组件的内部相连通的进气组件及抽气组件，所述的进气组件的底部设有气体扩散组件。

进一步地，所述的培养瓶组件包括顶部开口的培养瓶以及设置在培养瓶顶部并与培养瓶的顶部开口相适配的橡胶塞，所述的进气组件及抽气组件分别由上而下贯穿橡胶塞。