[发明专利]一种模拟间歇水动力条件下排水沟渠温室气体排放的装置及其实验方法

说明书

本发明公开了一种模拟间歇水动力条件下排水沟渠温室气体排放的装置及其实验方法，包括稻田系统、沟渠水槽、水‑底泥采集系统、气体采集系统、供水系统、尾门、排水槽；供水系统位于稻田系统的侧面并通过水路管道连接，稻田系统中的矩形塑料盆钵在设有田埂的一侧与沟渠水槽相连接，稻田系统通过供水系统实现灌溉，通过田埂实现向沟渠水槽排水，气体采集装置和水‑底泥采集系统等间距的置于沟渠水槽中，水槽的尾部设有尾门，尾门后接排水槽；本发明可实现间歇式水动力可控条件下，排水沟渠中不同空间深度的温室气体及水和底泥的共同取样，对精确测定稻田排水沟渠中温室气体的排放通量及浓度分布，揭示其影响机制、控制因子具有重要理论和现实意义。

技术领域

本发明涉及一种模拟间歇水动力条件下排水沟渠温室气体排放的装置及其实验方法，属于环境保护系统领域。

背景技术

稻田周边的排水沟渠是农业工程建设的重要组成部分，具有及时除涝排渍的重要作用，同时也将稻田大量的污染物输送至下游的河流、湖泊等水体中，进一步加剧了农业面源污染，导致水体严重富营养化，所以排水沟渠对污染物的生物截留和去除方面的研究引发了大量学者的关注，如通过沟渠内的底泥吸附、微生物降解和植物吸收等作用减少排入下游水体的污染物。

稻田排水沟渠不仅受到周边稻田间歇式排水的影响，而且在过度化肥施用的背景下，大量的稻田污染物如氮磷等随着稻田退水进入排水沟渠，为温室气体尤其是CH₄和N₂O产生所需的反应提供了充足的底物和有利的环境条件，亦是温室气体的重要排放源；但目前关于排水沟渠的研究多集中于污染物的生物截留和去除方面，对于温室气体的产生研究仍较为缺乏。排水沟渠中温室气体的排放受到水动力、气象、水文等环境条件的影响，常用于湿地和稻田土壤温室气体的监测方法已经不适用于排水沟渠尤其受到间歇式水动力条件的影响下，且排水沟渠中温室气体的野外监测具有很大的不确定性，原位观测难以准确捕捉和明确温室气体排放的影响机制和关键控制因子，但这对于减缓排水沟渠温室气体的排放具有重要意义；因此，亟待提出一种模拟间歇式水动力条件下排水沟渠温室气体排放的实验装置及方法，实现水动力可控条件下，共同测量排水沟渠中温室气体及水和底泥中主要污染物种类及含量的室内实验装置及方法。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题，提供一种模拟间歇水动力条件下排水沟渠温室气体排放的装置及其实验方法，实现间歇式水动力可控条件下，排水沟渠中不同空间深度的温室气体及水和底泥的共同取样；本发明不受野外环境干扰，操作简便，为定量研究间歇式水动力条件对沟渠中温室气体排放的影响及其与环境因子之间的关系提供了实验方法，对精确测定稻田排水沟渠中温室气体的排放通量及浓度分布，揭示其影响机制、控制因子具有重要理论和现实的意义。

本发明的目的是这样实现的，一种模拟间歇式水动力条件下排水沟渠温室气体排放的装置，其特征是，包括供水系统、稻田系统、沟渠水槽、气体采集系统、水-底泥采集系统、排水槽；

所述供水系统位于稻田系统的侧面，供水系统包括供水池、水路管道和计量泵，水路管道与供水池贯通，且供水池经水路管道与稻田系统贯通，所述计量泵设置于水路管道上；

所述稻田系统包括塑料盆钵，供水池经水路管道与塑料盆钵贯通，塑料盆钵与沟渠水槽贯通，且塑料盆钵与沟渠水槽相连接的塑料盆钵一侧设有田埂；

所述气体采集系统、水-底泥采集系统等间距的置于沟渠水槽中，沟渠水槽的一端与塑料盆钵贯通，另一端与排水槽贯通，且沟渠水槽与排水槽贯通的一端设有用以调节水槽内水位的尾门；

所述气体采集系统包括气体采集箱、气样取样管、温度传感器探头、压力平衡管和气压计；压力平衡管上塞有橡胶塞帽，温度传感器探头、压力平衡管和气压计分别穿过气体采集箱并延伸至气体采集箱内；所述气样取样管的数量为若干个，若干个气样取样管等间距设置在气体采集箱的侧面，且气样取样管上设有采气阀；