CN103293291B - 田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置，其包括：顶部气体采集筒，顶部气体采集筒包括依次嵌套的三个筒体、两个盖板、两个气囊、两个隔板，隔板将筒体的内部空间分割为互不连通的用于采集温室气体的气室和用于容纳管线的管线室，气囊套设于筒体的外壁上端和内壁上端，用于阻断不同层次间气体的上下交混且便于该装置的放入和取出，盖板水平且密闭地设于气室的上端，气室的侧壁设有透气孔以获取土壤逸出的温室气体；至少一个中部气体采集筒；底盖；连接机构，用于将顶部气体采集筒、中部气体采集筒、底盖连接为一个可拆卸的整体。本发明可以精确、连续地采集田间作物根系不同深度的温室气体，并且结构简单，操作简易。

Description

田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置

技术领域

本发明涉及一种土壤溢出气体采集装置，尤其涉及一种田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置。

背景技术

全球变暖一直是人类关注的热点，其对地球的影响也在日益显现。目前，普遍认为全球变暖是全球碳循环（C循环）发生变化的结果。土壤是地球上最大的陆地C库，是大气中CO₂的重要源或汇，全球约有2/3（1400～1500Gt）C以有机态形式储存于土壤中，是陆地植被C库的2～3倍，是全球大气C库的2倍多，通过土壤呼吸释放的CO₂占全球交换的CO₂的25%。

土壤呼吸是土壤与大气交换CO₂的过程，是土壤碳素同化和异化平衡的结果。土壤呼吸的一般定义为未受扰动土壤中产生CO₂的所有代谢过程，其中包括三个生物学过程和一个化学氧化过程：一、微生物的呼吸和土壤有机质的分解；二、植物根和根际有机体呼吸；三、土壤动物呼吸；四、含碳物质的化学氧化过程。研究土壤呼吸及其三个生物学过程是当前C循环研究中的热点和难点问题，明确各组分在土壤CO₂总排放中的贡献对于定量研究陆地生态系统地下C通量和C分配格局具有重要意义，也有助于认识目前C平衡中的“Missing Sink”（未探明的汇）问题。

不同深度土壤CO₂通量的原位测定，是指在野外条件下对不同深度土壤层次在单位时间、单位面积释放出CO₂量的测定，是土壤表面和垂直剖面两个方向CO₂通量的测定。土壤表面CO₂通量的原位测定方法及装置已有很多，如静态箱法、涡度相关法、碱液吸收法等，取得了大量的数据。

但是，目前尚无测定田间作物根系不同深度呼吸强度的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置，以解决现有技术存在的难以测定田间作物根系不同深度呼吸强度等问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置，其包括：顶部气体采集筒，呈圆筒状，所述顶部气体采集筒的上端外壁、上端内壁分别设有第一气囊、第二气囊，所述第一气囊、第二气囊均呈环形；所述顶部气体采集筒的筒壁中设有第一管线室、第一气室和第二气室，所述第一管线室沿所述顶部气体采集筒的轴向设置并上下贯通；所述第一气室和第二气室相互隔离且均呈空腔结构，所述第一气室靠近所述顶部气体采集筒的内壁，且所述第一气室通过位于所述顶部气体采集筒内壁的多个第一透气孔和所述顶部气体采集筒的内部空间连通；所述第二气室靠近所述顶部气体采集筒的外壁，且所述第二气室通过位于所述顶部气体采集筒外壁的多个第二透气孔和所述顶部气体采集筒的外部空间连通；所述第一气室中设有第一温度传感器、第一扰动风扇和第一气体采集管的采集端，所述第一温度传感器和第一扰动风扇的线缆、所述第一气体采集管的输出端密封地进入所述第一管线室并经由所述第一管线室引出；所述第二气室中设有第二温度传感器、第二扰动风扇和第二气体采集管的采集端，所述第二温度传感器和第二扰动风扇的线缆、所述第二气体采集管的输出端密封地进入所述第一管线室并经由所述第一管线室引出；所述第一气囊与用于对所述第一气囊充气放气的一第一气囊充放导管连接，所述第一气囊充放导管密封地穿过所述顶部气体采集筒的上端外壁进入所述第一管线室并经由所述第一管线室引出；所述第二气囊与用于对所述第二气囊充气放气的一第二气囊充放导管连接，所述第二气囊充放导管密封地穿过所述顶部气体采集筒的上端内壁进入所述第一管线室并经由所述第一管线室引出；至少一个中部气体采集筒，所述中部气体采集筒呈圆筒状，所述中部气体采集筒的上端外壁、上端内壁分别设有第三气囊、第四气囊，所述第三气囊、第四气囊均呈环形；所述中部气体采集筒的筒壁中设有第二管线室、第三气室和第四气室，所述第二管线室沿所述中部气体采集筒的轴向设置并上下贯通；所述第三气室和第四气室相互隔离且均呈空腔结构，所述第三气室靠近所述中部气体采集筒的内壁，且所述第三气室通过位于所述中部气体采集筒内壁的多个第三透气孔和所述中部气体采集筒的内部空间连通；所述第四气室靠近所述中部气体采集筒的外壁，且所述第四气室通过位于所述中部气体采集筒外壁的多个第四透气孔和所述中部气体采集筒的外部空间连通；所述第三气室中设有第三温度传感器、第三扰动风扇和第三气体采集管的采集端，所述第三温度传感器和第三扰动风扇的线缆、所述第三气体采集管的输出端密封地进入所述第二管线室并经由所述第二管线室引出；所述第四气室中设有第四温度传感器、第四扰动风扇和第四气体采集管的采集端，所述第四温度传感器和第四扰动风扇的线缆、所述第四气体采集管的输出端密封地进入所述第二管线室并经由所述第二管线室引出；所述第三气囊与用于对所述第三气囊充气放气的一第三气囊充放导管连接，所述第三气囊充放导管密封地穿过所述中部气体采集筒的上端外壁进入所述第二管线室并经由所述第二管线室引出；所述第四气囊与用于对所述第四气囊充气放气的一第四气囊充放导管连接，所述第四气囊充放导管密封地穿过所述中部气体采集筒的上端内壁进入所述第二管线室并经由所述第二管线室引出；所述第一管线室和第二管线室上下贯通，所述顶部气体采集筒的下端面和所述中部气体采集筒的上端面密封地对接；底盖，呈板状，所述中部气体采集筒的下端面与所述底盖的边缘密封地对接；连接机构，设于所述顶部气体采集筒和中部气体采集筒之间、所述中部气体采集筒和底盖之间，用于使所述顶部气体采集筒和中部气体采集筒之间、所述中部气体采集筒和底盖之间为可拆卸连接。

根据上述田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置的一种优选实施方式，其中，所述顶部气体采集筒包括均呈圆筒形的第一外筒、第一中筒和第一内筒，所述第一外筒、第一中筒和第一内筒高度相等并依次嵌套，所述第一外筒和所述第一中筒之间设有纵向设置的第一隔板和第二隔板，所述第一中筒和所述第一内筒之间设有纵向设置的第三隔板和第四隔板；所述第一外筒、第一中筒、第一内筒、第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板包围的空间形成所述第一管线室；所述第一内筒上端和所述第一中筒上端之间设有第一盖板，所述第一内筒、第一中筒、第一盖板包围的空间形成第一气室；所述第一外筒上端和所述第一中筒上端之间设有第二盖板，所述第一外筒、第一中筒、第二盖板包围的空间形成第二气室；所述中部气体采集筒包括均呈圆筒形的第二外筒、第二中筒和第二内筒，所述第二外筒、第二中筒和第二内筒高度相等并依次嵌套，所述第二外筒和所述第二中筒之间设有纵向设置的第五隔板和第六隔板，所述第二中筒和所述第二内筒之间设有纵向设置的第七隔板和第八隔板；所述第二外筒、第二中筒、第二内筒、第五隔板、第六隔板、第七隔板和第八隔板包围的空间形成所述第二管线室；所述第二内筒上端和所述第二中筒上端之间设有第三盖板，所述第二内筒、第二中筒、第三盖板包围的空间形成第三气室；所述第二外筒上端和所述第二中筒上端之间设有第四盖板，所述第二外筒、第二中筒、第四盖板包围的空间形成第四气室。

根据上述田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置的一种优选实施方式，其中，所述第二外筒、第二中筒、第二内筒的上端面均设有第一环形凹槽，所述第一外筒、第一中筒、第一内筒的下端分别嵌入相应的所述第一环形凹槽中；所述底盖的上表面边缘设有第二环形凹槽，所述第二外筒、第二中筒、第二内筒的下端分别嵌入相应的所述第二环形凹槽中。

根据上述田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置的一种优选实施方式，其中，所述第一环形凹槽和第二环形凹槽中均设有密封垫。

根据上述田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置的一种优选实施方式，其中，所述底盖上还设有浸水传感器，所述浸水传感器包括浮球、电极，所述浮球采用导电橡胶材料制作且内部为空心结构，当所述底盖上浸水时，所述浮球上升，位于所述浮球上部两侧的所述电极导通引发报警。

根据上述田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置的一种优选实施方式，其中，所述第一盖板、第二盖板、第三盖板、第四盖板上设有隔热垫。

根据上述田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置的一种优选实施方式，其中，所述第一透气孔、第二透气孔、第三透气孔、第四透气孔上覆盖有防水透气膜。

根据上述田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置的一种优选实施方式，其中，所述第一气室和第二气室的容积之和大于所述第一管线室的容积，以及所述第三气室和第四气室的容积之和大于所述第二管线室的容积。

根据上述田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置的一种优选实施方式，其中，所述第一气室中设有横向的第一固定杆，所述第一温度传感器、第一气体采集管的采集端固定于所述第一固定杆上；所述第一扰动风扇固定于所述第一固定杆端部；所述第二气室中设有横向的第二固定杆，所述第二温度传感器、第二气体采集管的采集端固定于所述第二固定杆上；所述第二扰动风扇固定于所述第二固定杆端部；所述第三气室中设有横向的第三固定杆，所述第三温度传感器、第三气体采集管的采集端固定于所述第三固定杆上；所述第三扰动风扇固定于所述第三固定杆端部；所述第四气室中设有横向的第四固定杆，所述第四温度传感器、第四气体采集管的采集端固定于所述第四固定杆上；所述第四扰动风扇固定于所述第四固定杆端部。

根据上述田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置的一种优选实施方式，其中，所述连接机构包括挂钩和沟槽，所述挂钩插入所述沟槽中。

由上分析，本发明可以同时采集两个土壤剖面逸出的温室气体，借此，本发明可以连续而精确的采集、分析、比较不同土壤剖面的呼吸强度，进而对作物生长过程中不同深度呼吸通量进行测定。

附图说明

图1为本发明优选实施例应用时的结构剖面结构示意图；

图2为图1中土壤及坑穴的俯视结构示意图；

图3为本发明优选实施例的顶部气体采集筒的立体结构示意图；

图4为图3所示的顶部气体采集筒的横截面结构示意图；

图5为图3所示的顶部气体采集筒的外筒结构示意图；

图6为图3所示的顶部气体采集筒的内筒结构示意图；

图7为本发明优选实施例的连接机构的结构示意图。

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。

如图1、图2-图7所示，本发明优选实施例包括顶部气体采集筒1、中部气体采集筒2、中部气体采集筒3、底盖4和连接机构7。需要提前说明的是，虽然图1所示的本优选实施例包括两个中部气体采集筒：中部气体采集筒2、中部气体采集筒3，但是本发明的保护范围并不局限于此，顶部气体采集筒1和中部气体采集筒2之间、中部气体采集筒2和中部气体采集筒3之间以及中部气体采集筒3和底盖4之间都是可拆卸连接，在实际应用时，可以根据气体采集的需要、坑穴60的深度、作物61和作物62的根系生长情况，设置一个或多个中部气体采集筒。为了使测试结果具有可比性，可以选择土壤质地属性较为均一的区域布设本优选实施例。

顶部气体采集筒1和各中部气体采集筒的高度可以根据科研需要设计为相同，也可以不同。中部气体采集筒2和中部气体采集筒3的高度也可以相同，也可以不同。在本优选实施例中，顶部气体采集筒1、中部气体采集筒2和中部气体采集筒3的结构基本相似。与顶部气体采集筒1相比，中部气体采集筒2、中部气体采集筒3主要增加了位于其外筒、中筒、内筒上端面两侧的环形挡板，例如图1所示，中部气体采集筒2的外筒21、中筒22、内筒23的上端面两侧均设有环形挡板271、272。环形挡板271、272之间形成环形凹槽，顶部气体采集筒1的外筒11、中筒12、内筒13的下端面分别嵌入相应的环形凹槽中。

鉴于各中部气体采集筒2、3的结构和顶部气体采集筒1的结构非常相似，在此仅对顶部气体采集筒1的结构进行详细说明，中部气体采集筒2、3的结构不再赘述。

如图1、图2-图6所示，顶部气体采集筒1呈圆筒状，其上端外壁、上端内壁分别设有气囊14、气囊15，气囊14、气囊15均呈环形。顶部气体采集筒1的上端外壁设有两个平行的环形凸缘141，两环形凸缘141之间形成一安装槽，气囊14嵌入并固定于该安装槽中。相应地，顶部气体采集筒1的上端内壁设有两个平行的环形凸缘151，两环形凸缘151之间形成一安装槽，气囊15嵌入并固定于该安装槽中。顶部气体采集筒1的筒壁中设有管线室101、管线室102、气室103和气室104。其中，管线室101和管线室102可以为一个整体的管线室。由于本优选实施例的管线室被中筒11分割，因此为两个相对独立的管线室101、102。管线室101、102沿顶部气体采集筒1的轴向设置并上下贯通。气室103和气室104相互隔离且均呈空腔结构，气室103靠近顶部气体采集筒1的内壁，且气室103通过位于顶部气体采集筒1内壁的多个透气孔130和顶部气体采集筒1的内部空间（也即土柱600的侧壁602和内筒11之间的空隙）连通。气室104靠近顶部气体采集筒1的外壁，且气室104通过位于顶部气体采集筒1外壁的多个透气孔110和顶部气体采集筒1的外部空间（也即坑穴60的内壁601和外筒13之间的空隙）连通。气室103中设有温度传感器512、扰动风扇511和气体采集管53的采集端530，温度传感器512的线缆514、扰动风扇511的线缆513、气体采集管53的输出端密封地进入管线室102并经由管线室102引出。气室104中设有温度传感器522、扰动风扇521和气体采集管54的采集端540，温度传感器522的线缆524、扰动风扇521的线缆523、气体采集管54的输出端密封地进入管线室101并经由管线室101引出。气囊14与用于对气囊14充气放气的一气囊充放导管140连接，气囊充放导管140密封地穿过顶部气体采集筒1的上端外壁进入管线室101并经由管线室101引出。气囊15与用于对气囊15充气放气的一气囊充放导管150连接，气囊充放导管150密封地穿过顶部气体采集筒1的上端内壁进入管线室101并经由管线室101引出。气囊14、15可以是类似于自行车轮胎一样的形状，气囊充放导管140接通气体装置，对气囊14冲入气体使之膨胀，或者从气囊14吸出气体使之萎缩，气体可以是普通空气，也可以是氮气。

顶部气体采集筒1的管线室101与中部气体采集筒2的管线室201、中部气体采集筒3的管线室301上下贯通，顶部气体采集筒1的管线室102与中部气体采集筒2的管线室202、中部气体采集筒3的管线室302上下贯通，便于中部气体采集筒2、3的各气室中的传感器的线缆、扰动风扇的线缆、气囊充放导管、气体采集管引出在土壤6的外部。

另外，顶部气体采集筒1的下端面和中部气体采集筒2的上端面密封地对接、中部气体采集筒2的下端面和中部气体采集筒3的上端面密封地对接，以防止各气室发生气体泄漏。

底盖4呈板状，中部气体采集筒3的下端面与底盖4的边缘密封地对接。

连接机构7设于顶部气体采集筒1和中部气体采集筒2之间、中部气体采集筒2和中部气体采集筒3之间、中部气体采集筒3和底盖4之间，使它们之间为可拆卸连接，以根据需要增减或更换顶部气体采集筒1、中部气体采集筒、底盖4。

顶部气体采集筒1形成管线室和气室的结构多种多样，本优选实施例的顶部气体采集筒1则包括均呈圆筒形的外筒11、中筒12和内筒13，外筒11、中筒12和内筒13高度相等并依次嵌套。如图3和图4所示，外筒11和中筒12之间设有纵向设置的隔板171和隔板173，中筒12和内筒13之间设有纵向设置的隔板172和隔板174；外筒11、中筒12、隔板171、隔板173包围的空间形成管线室101。中筒12、内筒13、隔板172、隔板174包围的空间形成管线室102。

内筒13上端和中筒12上端之间设有（例如采用焊接、粘接等方式设置）盖板162，内筒13、中筒12、盖板162包围的空间形成气室103。外筒11上端和中筒12上端之间设有盖板164，外筒11、中筒12、盖板164包围的空间形成104气室。

如前所述，中部气体采集筒2的外筒21、中筒22、内筒23的上端面两侧均设有环形挡板271、272，以形成容纳顶部气体采集筒1的外筒11、中筒12、内筒13下端面的环形凹槽。为了使中部气体采集筒3与底盖4严密而且稳定的结合，底盖4的上表面边缘沿底盖4的径向设有三对环形挡板471、472，三对环形挡板471、472形成三个环形凹槽，中部气体采集筒3的外筒、中筒、内筒的下端分别嵌入这三个环形凹槽中。

如图7所示，连接机构7包括挂钩72和沟槽块71，挂钩72包括上端的钩形部721和下端的活动轴722，沟槽块71包括一个深槽711，在应用时，钩形部721插入深槽711中。活动轴722可以设于外筒21的上端外壁，沟槽块71固定于外筒11的下端外壁，根据需要可以设置多个，这样即可以把顶部气体采集筒1和中部气体采集筒2连接为一体，以此类推。为了增加连接强度，还可以在内筒13的下端内壁另行设置沟槽块71，内筒23的上端内壁另行设置活动轴722，钩形部721插入深槽711中，即可实现内筒13、23的连接。

为了增加密封效果，本优选实施例的各对接处尽量使用密封垫，例如环形挡板271、272以及环形挡板471、472形成的环形凹槽中均设有密封垫。

为了及时获知地下水或雨水对本优选实施例的影响，底盖4上设有浸水传感器53、54，浸水传感器53、54分别位于中部气体采集筒3的两个气室中。浸水传感器53、54可以采用浮球和电极组成，浮球采用导电橡胶材料制作，内部为空心结构，一旦筒内浸水，浮球上升，安装在浮球上部两侧的电极导通，引发报警。

为了隔绝不同层次之间以及与外界的温度交换，各盖板上均设有隔热垫，例如图1所标记，盖板162、盖板164上分别设有隔热垫161、163。为了尽可能的减少热量传导，各筒体避免使用金属材料，优先使用PVC/PC/PE/ABS材料制作，更优选地，例如采用PVC材料。

为了防止外部水分对气室的影响，各透气孔，例如透气空110、160上，均设有防水透气膜（未示出）。

气室103、气室104的容积之和大于管线室101、102的容积之和，这样可以提升气体数据的代表性。

在本优选实施例中，气室103中设有横向的固定杆51，温度传感器512固定于固定杆51上；扰动风扇511固定于固定杆51端部。气体采集管53的采集端530也可以固定于固定杆51上。气室104中设有横向的固定杆52，温度传感器522固定于固定杆52上；扰动风扇521固定于固定杆52端部。气体采集管54的采集端540也可以固定于固定杆52上。

在应用本优选实施例时，可以在土壤6中挖掘一个环形的坑穴60，坑穴60的中心区域为圆筒形的土柱600。在地面将本优选实施例装配完毕之后，将本优选实施例放入坑穴60中，然后通过气囊充放导管向各气囊冲入气体，使各气囊膨胀贴近坑穴60的内壁601、土柱600的侧壁602。启动扰动风扇，稳定之后，即可通过气体采集管从各气室获得温室气体，然后将温室气体存储容器带回实验室进行分析或者现场分析。

进行观测时，可以在土柱600上种植作物62和/或在土壤6上种植作物61。这样，本优选实施例可以用于进行如下情形的温室气体测量：

坑穴60内外（即土柱600、土壤6）均种植同一种作物，或者均为裸地，可以作为土壤剖面不同深度的CO₂排放量的测定装置。

坑穴60内外只有一侧种植植物，另外一侧为裸地，可以计算出植物根系不同深度下CO₂排放量。

坑穴60内外种植不同的植物，可以计算出两种不同植物在不同深度CO₂排放量的强度，以进行对比。

坑穴60内外分别种植多年生牧草，一侧进行刈割，一侧不刈割，计算二者的差值，可以用于多年生牧草刈割后不同深度根系呼吸变化的研究。

可以完成同位素或其他示踪气体的监测，比如在土壤的一定深度埋设同位素CO₂缓释装置后，测定不同时间、不同深度同位素CO₂的排放量，即可计算出该层次温室气体的扩散效率或扩散梯度。

综上所述，本发明可以进行包括测定田间作物根系不同深度呼吸强度在内的多项研究，并且精确、连续。此外，具体而言，本发明还具有以下特点：

层次分隔，由于土壤中各层次根系分布、微生物活动的不同，导致层次间碳通量存在着差异。根据试验要求，本发明实现了通过连接嵌套多个采集筒达到在不同深度、多个层次上采集分析碳通量的能力。层与层之间通过设置在筒体内侧、外侧的气囊进行分隔，从而使得各筒体在与土壤侧壁不接触的情况下，利用气囊营造出独立的空间，避免了气体沿筒壁与土壤侧壁上下交混的可能，提高了数据质量。

自保护性，由于该发明需要长期置于土壤中，受地下水、农田灌水和降雨的影响较大，故该发明首先在选材上具备防水、防锈蚀能力，保证各部件运行的可靠性和稳定性。底部安装有浸水传感器，一旦运行中水流通过透气孔进入到气室内部，则浸水传感器发出报警信息。

便携易用，该发明主要应用于野外条件下，运输与安装的环境条件较为复杂，故该发明采用简单紧凑的设计和坚固稳定的结构体现其便携性能。筒体采用嵌套设计，安装方便且有较好的密封性能；筒外设有弹性挂扣，可以将筒与筒之间进行稳固连接；筒体表面光洁，方便在野外环境下埋设与清理；筒内各部件采用挂接式或插接式安装，方便进行部件的检修更换。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置，其特征在于，包括：

顶部气体采集筒，呈圆筒状，所述顶部气体采集筒的上端外壁、上端内壁分别设有第一气囊、第二气囊，所述第一气囊、第二气囊均呈环形；所述顶部气体采集筒的筒壁中设有第一管线室、第一气室和第二气室，所述第一管线室沿所述顶部气体采集筒的轴向设置并上下贯通；所述第一气室和第二气室相互隔离且均呈空腔结构，所述第一气室靠近所述顶部气体采集筒的内壁，且所述第一气室通过位于所述顶部气体采集筒内壁的多个第一透气孔和所述顶部气体采集筒的内部空间连通；所述第二气室靠近所述顶部气体采集筒的外壁，且所述第二气室通过位于所述顶部气体采集筒外壁的多个第二透气孔和所述顶部气体采集筒的外部空间连通；所述第一气室中设有第一温度传感器、第一扰动风扇和第一气体采集管的采集端，所述第一温度传感器和第一扰动风扇的线缆、所述第一气体采集管的输出端密封地进入所述第一管线室并经由所述第一管线室引出；所述第二气室中设有第二温度传感器、第二扰动风扇和第二气体采集管的采集端，所述第二温度传感器和第二扰动风扇的线缆、所述第二气体采集管的输出端密封地进入所述第一管线室并经由所述第一管线室引出；所述第一气囊与用于对所述第一气囊充气放气的一第一气囊充放导管连接，所述第一气囊充放导管密封地穿过所述顶部气体采集筒的上端外壁进入所述第一管线室并经由所述第一管线室引出；所述第二气囊与用于对所述第二气囊充气放气的一第二气囊充放导管连接，所述第二气囊充放导管密封地穿过所述顶部气体采集筒的上端内壁进入所述第一管线室并经由所述第一管线室引出；

至少一个中部气体采集筒，所述中部气体采集筒呈圆筒状，所述中部气体采集筒的上端外壁、上端内壁分别设有第三气囊、第四气囊，所述第三气囊、第四气囊均呈环形；所述中部气体采集筒的筒壁中设有第二管线室、第三气室和第四气室，所述第二管线室沿所述中部气体采集筒的轴向设置并上下贯通；所述第三气室和第四气室相互隔离且均呈空腔结构，所述第三气室靠近所述中部气体采集筒的内壁，且所述第三气室通过位于所述中部气体采集筒内壁的多个第三透气孔和所述中部气体采集筒的内部空间连通；所述第四气室靠近所述中部气体采集筒的外壁，且所述第四气室通过位于所述中部气体采集筒外壁的多个第四透气孔和所述中部气体采集筒的外部空间连通；所述第三气室中设有第三温度传感器、第三扰动风扇和第三气体采集管的采集端，所述第三温度传感器和第三扰动风扇的线缆、所述第三气体采集管的输出端密封地进入所述第二管线室并经由所述第二管线室引出；所述第四气室中设有第四温度传感器、第四扰动风扇和第四气体采集管的采集端，所述第四温度传感器和第四扰动风扇的线缆、所述第四气体采集管的输出端密封地进入所述第二管线室并经由所述第二管线室引出；所述第三气囊与用于对所述第三气囊充气放气的一第三气囊充放导管连接，所述第三气囊充放导管密封地穿过所述中部气体采集筒的上端外壁进入所述第二管线室并经由所述第二管线室引出；所述第四气囊与用于对所述第四气囊充气放气的一第四气囊充放导管连接，所述第四气囊充放导管密封地穿过所述中部气体采集筒的上端内壁进入所述第二管线室并经由所述第二管线室引出；所述第一管线室和第二管线室上下贯通，所述顶部气体采集筒的下端面和所述中部气体采集筒的上端面密封地对接；

底盖，呈板状，所述中部气体采集筒的下端面与所述底盖的边缘密封地对接；

连接机构，设于所述顶部气体采集筒和中部气体采集筒之间、所述中部气体采集筒和底盖之间，用于使所述顶部气体采集筒和中部气体采集筒之间、所述中部气体采集筒和底盖之间为可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置，其特征在于，所述顶部气体采集筒包括均呈圆筒形的第一外筒、第一中筒和第一内筒，所述第一外筒、第一中筒和第一内筒高度相等并依次嵌套，所述第一外筒和所述第一中筒之间设有纵向设置的第一隔板和第二隔板，所述第一中筒和所述第一内筒之间设有纵向设置的第三隔板和第四隔板；所述第一外筒、第一中筒、第一内筒、第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板包围的空间形成所述第一管线室；

所述第一内筒上端和所述第一中筒上端之间设有第一盖板，所述第一内筒、第一中筒、第一盖板包围的空间形成第一气室；所述第一外筒上端和所述第一中筒上端之间设有第二盖板，所述第一外筒、第一中筒、第二盖板包围的空间形成第二气室；

所述中部气体采集筒包括均呈圆筒形的第二外筒、第二中筒和第二内筒，所述第二外筒、第二中筒和第二内筒高度相等并依次嵌套，所述第二外筒和所述第二中筒之间设有纵向设置的第五隔板和第六隔板，所述第二中筒和所述第二内筒之间设有纵向设置的第七隔板和第八隔板；所述第二外筒、第二中筒、第二内筒、第五隔板、第六隔板、第七隔板和第八隔板包围的空间形成所述第二管线室；

所述第二内筒上端和所述第二中筒上端之间设有第三盖板，所述第二内筒、第二中筒、第三盖板包围的空间形成第三气室；所述第二外筒上端和所述第二中筒上端之间设有第四盖板，所述第二外筒、第二中筒、第四盖板包围的空间形成第四气室。

3.根据权利要求2所述的田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置，其特征在于，所述第二外筒、第二中筒、第二内筒的上端面均设有第一环形凹槽，所述第一外筒、第一中筒、第一内筒的下端分别嵌入相应的所述第一环形凹槽中；

所述底盖的上表面边缘设有第二环形凹槽，所述第二外筒、第二中筒、第二内筒的下端分别嵌入相应的所述第二环形凹槽中。

4.根据权利要求3所述的田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置，其特征在于，所述第一环形凹槽和第二环形凹槽中均设有密封垫。

5.根据权利要求1所述的田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置，其特征在于，所述底盖上还设有浸水传感器，所述浸水传感器包括浮球、电极，所述浮球采用导电橡胶材料制作且内部为空心结构，当所述底盖上浸水时，所述浮球上升，位于所述浮球上部两侧的所述电极导通引发报警。

6.根据权利要求2所述的田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置，其特征在于，所述第一盖板、第二盖板、第三盖板、第四盖板上设有隔热橡胶垫。

7.根据权利要求1所述的田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置，其特征在于，所述第一透气孔、第二透气孔、第三透气孔、第四透气孔上覆盖有防水透气膜。

8.根据权利要求1所述的田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置，其特征在于，所述第一气室和第二气室的容积之和大于所述第一管线室的容积，以及所述第三气室和第四气室的容积之和大于所述第二管线室的容积。

9.根据权利要求1所述的田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置，其特征在于，所述第一气室中设有横向的第一固定杆，所述第一温度传感器、第一气体采集管的采集端固定于所述第一固定杆上；所述第一扰动风扇固定于所述第一固定杆端部；

所述第二气室中设有横向的第二固定杆，所述第二温度传感器、第二气体采集管的采集端固定于所述第二固定杆上；所述第二扰动风扇固定于所述第二固定杆端部；

所述第三气室中设有横向的第三固定杆，所述第三温度传感器、第三气体采集管的采集端固定于所述第三固定杆上；所述第三扰动风扇固定于所述第三固定杆端部；

所述第四气室中设有横向的第四固定杆，所述第四温度传感器、第四气体采集管的采集端固定于所述第四固定杆上；所述第四扰动风扇固定于所述第四固定杆端部。

10.根据权利要求1所述的田间作物根系不同深度呼吸强度测定装置，其特征在于，所述连接机构包括挂钩和沟槽，所述挂钩插入所述沟槽中。

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