[发明专利]土壤增温装置与方法

说明书

本发明土壤增温装置与方法涉及一种土壤温度试验设备和方法。其目的是为了提供一种能够适用于野外原位实验，在无扰动条件下，实现地表气温升高的土壤增温装置与方法。本发明土壤增温装置包括开顶箱，开顶箱采用圆台结构，开顶箱的上方设置有三脚架，三脚架上设置有第一温湿度记录仪，开顶箱内部的底面上设置有下端开口的导管，导管内设置有第二温湿度记录仪，第二温湿度记录仪与地下土壤环境相接触。本发明土壤增温方法，采用在增温样地上设置一个由PC板拼接而成的开顶箱；在开顶箱的上方假设三脚架，并在三脚架上放置第一温湿度记录仪，测定底面温度；在开顶箱内部的地面上放置下端开口的导管，导管内放置第二温湿度记录仪，测定地下温度。

技术领域

本发明涉及土壤试验技术领域，特别是涉及一种土壤增温装置与方法。

背景技术

气候变化已经成为不争的事实，全球变暖的趋势引起了社会各界的广泛关注。IPCC第五次评估报告指出，1880-2012年间全球地表升温幅度在0.65～1.06℃之间，平均升温0.85℃。当前全球气候系统存在持续变暖的趋势，到21世纪末全球平均气温还将增加1.5～2.0℃，最高可达4℃。气温升高必然导致陆地土壤生态系统一系列的反馈效应。

作为陆地生态系统碳循环的重要环节，土壤碳排放是生物圈向大气释放CO₂的主要途经之一。全球各地已开展了对各种不同类型生态系统土壤碳排放的监测，并对全球土壤碳排放总量进行了十分有意义的估算。然而，目前对于控温条件下不同生态系统土壤碳排放规律的研究仍有不足，其土壤CO₂通量特征及其控制因素尚不清楚，急需借助人工设备开展相关研究。

现有人工增温方式主要包括被动增温和主动增温两种方式。被动增温技术主要适用于偏远的没有电力供应的生态系统，比如北极或者高山苔原。这种技术的主要优点是操作简单、成本较低、可以有多个重复，主要缺点是样方较小、只适用于植物较矮的生态系统而且只能对生态系统的部分进行增温。被动增温技术主要有三种，即土壤移位、温室和开顶箱，但也存在其他的被动增温方式，比如利用雪墙进行增温。主动增温技术主要是在有电力供应的生态系统，采用悬挂在植物上方的红外灯管或埋入土壤中的加热电缆，对生态系统进行原位增温。这种技术的主要优点是可以控制能量输出和增温幅度，扰动相对较小(红外灯管)，对土壤的增温效果较好(加热电缆)，主要缺点是成本相对较高，样地面积较小，适用于植物较矮的生态系统，且只能对生态系统的部分进行增温。

现有的开顶箱增温技术多采用塑料、纤维板和玻璃等材料，设计成方形、圆形或六边形等，其主要缺点包括：(1)塑料和纤维板透光性较差，影响样方内光照条件；(2)玻璃材料透光性好，当易碎，不便于运输；(3)前人常用的方形、圆形或六边形开顶箱多设计成基部和顶部直径相同，导致增温效果较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够适用于野外原位实验，在无扰动条件下，实现地表气温升高的土壤增温装置与方法。

本发明提供的一个技术方案，土壤增温装置，包括开顶箱，开顶箱采用圆台结构，开顶箱的上方设置有三脚架，三脚架上设置有第一温湿度记录仪，开顶箱内部的底面上设置有下端开口的导管，导管内设置有第二温湿度记录仪，第二温湿度记录仪与地下土壤环境相接触。

本发明土壤增温装置，其中所述开顶箱的主体结构为PC板拼接而成。

本发明土壤增温装置，其中所述PC板的拼接处通过螺丝固定。

本发明土壤增温装置，其中所述第一温湿度记录仪距离地面的高度为10cm。

本发明土壤增温装置，其中所述三脚架上方设置有反光板，反光板位于第一温湿度记录仪的上方。

本发明土壤增温装置，其中所述反光板为两端开口的V型板。

本发明土壤增温装置，其中所述第二温湿度记录仪位于土壤5cm深度处。