[发明专利]一种不同深度土壤的温室气体采集装置和原位观测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不同深度土壤的温室气体采集装置和原位观测方法。

背景技术

全球环境变化，特别是气候变暖已引起全世界的广泛关注。CO₂、CH₄和N₂O是主要的温室气体，大气中CO₂、CH₄和N₂O除来自人类活动排放外，陆地生态系统也是重要的排放源。关于温室气体排放的监测主要集中在植物生长季，多采用静态箱法采集温室气体，所采集的气体是植被及地表气体的释放。这种采集气体的方法没有区分土壤不同深度处温室气体的产生和排放特征。因此，研制一套适用于不同土壤深度的温室气体采集的装置和采集方法，观测温室气体排放特征及其与土壤性质的关系，对控制和调节温室气体具有重要意义，也对全面认识温室气体的排放通量和影响机理至关重要。（参考文献：① Dong Y S, Zhang S, Qi Y C, et al. Fluxes of CO₂, N₂O and CH₄ from a typical temperate grassland in Inner Mongolia and its daily variation [J]. Chinese Science Bulletin, 2000, 45(17): 1590-1594. ② 宋长春, 张丽华, 王毅勇, 等. 淡水沼泽湿地CO₂、CH₄和N₂O排放通量年际变化及其对氮输入的响应[J]. 环境科学, 2006, 27(12): 2369-2375.）。

发明内容

为了解决已有技术存在的仅能够采集植被及土壤表面温室气体的问题，本发明提供了一种不同深度土壤的温室气体采集装置和原位观测方法。该方法适用于生长季水分不饱和土壤以及非生长季水分饱和土壤不同深度的温室气体的采集与观测。

一种不同深度的土壤温室气体排放采集装置，其包括2个以上的采集器，每个采集器的圆储气管的长度不同，长度依据采集气体的土壤深度确定；

采集器的构成如下：圆储气管，接口管箍通过螺纹把顶盖与圆储气管的上端密闭连接；导管穿过顶盖并与顶盖密封，风扇固定在导管的一端并置于圆储气管内前取气管进口的下部，电线穿过导管与风扇连接，用蓄电池通过风扇电线向风扇16供电，导管上端连同电线密封；上端开口的温度测量管穿过顶盖并与顶盖密封，该温度测量管内置入温度计，测量圆储气管内的温度；

前取气管18穿过顶盖并与顶盖密封，并且，前取气管进口深入到圆储气管的中上部；前取气管的另一端与后取气管密闭连接；前取气管与后取气管连接的一端装有截止阀，该截止阀可以打开或关闭前取气管；后取气管的出气端与负压单向阀连接；三通管的三个端口分别与负压单向阀出气口、气泵进出气共用口和正压单向阀进气口密闭连接相通；正压单向阀进口安装气体流量计，真空铝塑复合气袋与正压单向阀出气口密闭连通；圆储气管的下部有多个集气孔，集气孔的外面缠绕尼龙纱网；圆储气管的下端通过螺纹与锥形管密闭连接；锥形管可以使圆储气管顺畅的进入土壤中。

本发明提供的一种不同深度土壤的温室气体排放采集装置的原位观测的方法，其步骤如下：

（1）依据采集气体的土壤深度，用与圆储气管直径相同的金属管打孔，然后将多个圆储气管长度不同的采集器分别安插到待测土壤的相应位置，圆储气管的管壁四周用土封严；

（2）打开电源，用蓄电池向风扇供电，开启截止阀，使土壤温室气体排放采集装置的风扇处于工作状态；运行10 min后开始采集气体；

（3）采集气体样时，在30 min时段内，分别于0 min、10 min、20 min和30 min，分别进行以下操作：启动气泵，负压单向阀开启，气泵运行1分钟，把截止阀至的气体，通过气泵的排气阀排放；关闭气泵的排气阀，通过气泵使得取气管，以及三通管内充满圆储气管内的气体，并使内压力为正压，负压单向阀关闭，正压单向阀开启，如此反复，通过气泵向真空铝塑复合气袋注入气体200 mL；注入气体量由正压单向阀进口的流量计确定；气体样品密封储存，立即带回实验室，用岛津GC-14A气相色谱仪测定，结果在显示器上显示或打印；

（4）采样频次为每月2次以上；

（5）同步通过置入上端开口的温度测量管内的温度计测量圆储气管内的温度；还通过温度计测量环境气温和土壤温度。