[发明专利]土壤CO2、CH4和N2O通量协同测定装置

权利要求书

1.一种土壤CO₂、CH₄和N₂O通量协同测定装置主要包括采样系统(19)、控制系统(20)和分析系统(21)，其特征在于：所述采样系统(19)内设有多个气室(1)，所述控制系统(20)内设有主控板(15)、进气口电磁阀(3)和出气口电磁阀(5)，所述的每个气室(1)都分别与对应的进气口电磁阀(3)和出气口电磁阀(5)相连，所述气室(1)与进气口电磁阀(3)之间设有控制系统过滤器(2)，所述进气口电磁阀(3)总气管上设有与出气口电磁阀(5)总气管相连的同步泵(4)，所述分析系统(21)内设有CO₂/CH₄分析仪(7)和N₂O分析仪(9)，所述CO₂/CH₄分析仪(7)和N₂O分析仪(9)为并联方式连接，所述CO₂/CH₄分析仪(7)与N₂O分析仪(9)在与控制系统(20)连接的管路中设有分析系统过滤器(6)，在CO₂/CH₄分析仪(7)与N₂O分析仪(9)的后方设有分析仪泵(8)，所述分析仪泵(8)后连有与控制系统(20)相通的气路。

2.根据权利要求1所述的土壤CO₂、CH₄和N₂O通量协同测定装置，其特征在于：所述控制系统(20)设置在三防箱(32)内，所述三防箱(32)的一侧设有航空插头(11)和阀板(10)，所述阀板(10)上装有进气口电磁阀(3)和出气口电磁阀(5)，所述三防箱(32)内设有面板，所述面板上设有指示灯条(13)和SD卡座(14)，所述三防箱(32)设还设有在同步泵阀(12)、主控板(15)和副控制板(16)，所述同步泵阀(12)与同步泵(4)相连，用于控制同步泵(4)与分析仪进气口(17)和出气口(18)的气路通断，所述副控制板(16)作为接口板与主控板(15)共同实现对进气口电磁阀(3)和出气口电磁阀(5)的通断控制，以及对气室(1)的动作和气室传感器(33)数据采集的控制。

3.根据权利要求2所述的土壤CO₂、CH₄和N₂O通量协同测定装置，其特征在于：所述主控板(15)上设有SD卡座(14)，所述主控板(15)上设有数据传输单元(25)，所述数据传输单元(25)可通过有线传输(26)和无线传输(27)两种方式传输数据。

4.根据权利要求3所述的土壤CO₂、CH₄和N₂O通量协同测定装置，其特征在于：所述控制系统(20)内设有数据采集单元(22)和主控板(15)，所述CO₂/CH₄分析仪(7)和N₂O分析仪(9)通数据采集单元(22)与主控板(15)相连，所述气室(1)上设有气室传感器(33)，所述气室传感器(33)一方面与数据采集单元(22)连接，另一方面气室传感器(33)通过控制单元(23)与主控板(15)相连，所述主控板(15)上连有存储单元(24)，用于数据存储，通过数据采集单元(22)实现对CO₂/CH₄分析仪(7)和N₂O分析仪(9)发送的数据以及气室(1)温度传感器的数据的采集。

5.根据权利要求4所述的土壤CO₂、CH₄和N₂O通量协同测定装置，其特征在于：所述主控板(15)上设有指示灯条(13)，用于显示土壤CO₂、CH₄和N₂O通量协同测定装置的工作状态，通过控制单元(23)实现对气室(1)开启关闭动作及进气口电磁阀(3)和出气口电磁阀(5)的控制，以切换不同的采集通道。

6.根据权利要求5所述的土壤CO₂、CH₄和N₂O通量协同测定装置，其特征在于：所述主控板(15)上设有数据传输单元(25)，用于对传输数据，数据传输单元(25)可以通过有线传输(26)和无线传输(27)两种方式实现数据的传输。

7.根据权利要求1-6任一所述的土壤CO₂、CH₄和N₂O通量协同测定装置，其特征在于：所述主控板(15)对CO₂，NH4，N₂O的浓度进行动态分析计算气体通量的公式为：

（1）

式中：

Fc为土壤中CO₂通量，单位为umol/(m2×s)； 

V为系统内部总体积，单位为cm3； 

P0为初始气压，单位为kPa；

W0为初始水汽浓度，单位为mmol/mol； 

R为气体常数，单位为8.314 cm³ · MPa / (k×mol) 

S为土壤表面积，单位为cm2； 

T0为初始气温，单位为℃；

其中为水校正后CO₂摩尔浓度的初始变化速率，其单位为1/μmol×s。