[发明专利]压力平衡式土壤气体采集便携装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用于实验室控制条件、野外、农田的土壤呼吸通量的采集和观测系统，尤其涉及一种适用于普通农田土壤、坡面土壤、温室大棚等设施农业土壤和盆栽环境压力的平衡式土壤气体采集装置。

背景技术

通量是指单位时间内通过单位面积的物质的量。土壤呼吸通量则是指单位面积和单位时间内土壤排放的气体质量的变化。土壤呼吸通量是研究土壤微生物过程、温室气体排放和气候变化的重要依据。

土壤呼吸的研究多采用密闭式静态箱。传统意义上的静态箱法是：利用气体通量原理，采用容积和底面积均已知的化学性质稳定的箱体直接插入地面或嵌套在底座上，每隔一段时间对箱内待测气体的浓度测量一次，根据浓度随时间的变化率来计算被罩地面待测气体的排放通量。静态箱法相对操作简便、造价适中、测试简单，目前被广泛应用于地表不同植被类型条件下温室土壤呼吸通量的测定。

观测装置的体积、密闭性等特性与应用静态箱法进行气体通量的采集和观测精度密切相关。箱体的体积大小与采样的代表性和采样时间长短密切相关，箱体体积大虽然采样的代表性好，然而操作时间的延长造成观测界面和箱体内环境的变化同样会引起一定的实验误差。箱体法的底座与箱体密封，控制外界气体不得进入观测箱体内，然而，如果箱体较大且观测时间长，及或者在高温季节注水槽内水分的蒸发都会造成箱体密闭性变差从而影响实验精度，例如申请号为971119015的中国发明专利申请提供的“一种测量农田温室气体排放量的方法”。由于用水进行密封，在有坡度的地面进行观测时也会带来操作不便，例如专利号为2009200993964的中国专利提供的“农田温室气体采样装置”。此外，若采用直接插入地面的箱体进行观测，这类观测箱往往在压入地面后箱体与土壤接触面在夯入时造成土壤挤压，观测微环境发生改变也会造成实验误差，例如申请号为20111011591185的中国发明专利申请提供的“一种缓冲式土壤气体采样装置”。因此，有必要对原静态箱法的气体通量的采集和观测系统进行改进，使之操作更加简便、灵活、高效，降低实验误差，提高工作效率和观测精度至关重要。

目前使用的箱法通量采集和观测装置通常包括底座和箱体两个部分，不锈钢底座在开始观测前埋入土壤中，箱体根据实验需要加在底座上安装观测。传统的静态箱除了体积大、较为笨重、搬运不便外、不锈钢箱体的加工成本较高之外，各种实验误差因素也降低了观测精度，例如箱体内外气压不平衡。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平衡式土壤气体采集装置，以解决现有技术存在的携带不变、实验误差因素较多等问题。

为了实现上述目的，本发明提供的压力平衡式土壤气体采集便携装置包括气体收集箱和气体抽取装置，气体收集箱包括顶盖、采集箱和底座，顶盖包括顶板和呈圆柱状的第一筒体，顶板密封于第一筒体的上端，第一筒体的内部设有第一活塞，顶板的中心设有一通孔，一细绳的一端固定于第一活塞的中心，细绳的另一端穿过该通孔与一配重块连接，顶板上还设有立柱，立柱的上端设有定滑轮，细绳架设于定滑轮上，配重块受到的重力等于第一活塞受到的重力、第一活塞和第一筒体的内壁之间的摩擦力、细绳和定滑轮之间的摩擦力之和；采集箱为呈圆柱状的筒体，第一筒体的下端与采集箱的上端密封连接，采集箱的侧壁上穿过一抽气管，抽气管和气体抽取装置连接；采集箱的内部设有用于扰动气体的风扇；底座包括上底座和下底座，上底座和下底座也为呈圆柱状的筒体，上底座的上端面设有第一环形槽，采集箱的下端密封地插入第一环形槽中，上底座的下部外侧设有球台状的第一环形凸起；下底座上部的内侧设有球台状的第二环形槽，第一环形凸起密封且可转动地嵌入第二环形槽中，下底座下端的外侧为楔形面以便于底座插入土壤。

本发明用于土壤呼吸通量的观测，在气体采集过程中，通过第一活塞的上下移动使得采集箱内外压力平衡，可以减少采集箱内压力变化对土壤气体排放量的影响，保证观测精度，缩短观测时间，采样面积小、密封性能好。通过将底座设计为角度可调的上底座和下底座，本发明还可用于具有一定角度的坡面环境。此外，本发明还具有取材方便、易于拆卸和携带、操作简单、精度高等优点，适合于实验室和田间野外的气体通量的采集和观测，可用于田间试验、盆栽试验、温室控制试验和坡面环境。

附图说明

图1为本发明优选实施例的气体收集箱的结构示意图；

图2为本发明优选实施例的气体抽取装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。