CN104677694B - 一种用于采集农田温室气体的静态暗箱 - Google Patents

一种用于采集农田温室气体的静态暗箱 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于采集农田温室气体的静态暗箱，属于温室气体测量技术领域。所述的静态暗箱在箱体内部设置定向隔段；所述定向隔段与箱体内壁相连，将箱体分为上下两部分，其中箱体上部设置两台风扇，其中一台固定设置于箱体上部一侧的顶部，在箱体上部另一侧的底部固定设置另一台风扇，在箱体下部侧面设置取样孔；所述定向隔段上设置多个气流交换孔。本发明通过在静态暗箱内部设置定向隔段来优化箱内的气体流动，既能满足气体混匀的目的，又从根本上解决了风扇的搅动对农田温室气体排放的影响，从而保证了土壤气体与大气气体的自然交换，提高了采气的精确性。

Description

一种用于采集农田温室气体的静态暗箱
技术领域
本发明属于温室气体测量技术领域，涉及一种用于采集农田温室气体的静态暗箱。
背景技术
随着人类活动的加剧和化石燃料使用的增多，大气中CO2、CH4以及N2O等温室气体不断增加，全球气候表现出不断变暖的趋势，全球大气的平均温度在过去100年间增加了约0.5-0.6℃。据推测，如果继续维持现状而不对此采取行动，气温有可能每年上升0.02℃，全球平均温度将在100年以后增加约2℃。农田是受人类活动影响最大的区域，同时也是支撑人类持续发展的最大温室气体排放系统。农田温室气体的排放由于受多种环境因素的影响，测量工作难度较大，如果想高精度、准确测量难度更大。当前在农田生态系统温室气体通量测量中使用的静态箱法是主要农田取气方法之一。
静态箱法是指用特制箱子罩在一定面积的下垫面上方，隔绝箱内外气体的交换，随时间的变化测定箱内温室气体，根据计算得出气体交换通量。使用静态箱取样后的测试方法包括碱液吸收法和气相色谱法，碱液吸收法是用碱性溶液吸收CO2形成碳酸根，主要是NaOH或KOH溶液，吸收结束后进行滴定，计算出土壤单位时间内的CO2排放量；气相色谱法是指每隔一定时间抽取箱内气体，利用气相色谱仪测定该气体浓度，从而计算出被测气体的交换通量。
用静态箱法采气时通常需要在箱体的顶部安装1个风扇，以混匀箱体内空气，但是由于风扇的搅动，空气在箱体内部的无序流动随土壤地表的起伏变化产生了杂乱无序的乱流，改变了土壤自然状态下的温室气体排放特征。这主要是由于地表受压力不匀气流的影响所致，因此土壤温室气体的排放与原始状态产生了差异，同时还会增加土壤汇的吸收情况影响温室气体排放量测定的精度。
发明内容
本发明的目的在于，克服上述现有技术的缺陷，提供一种用于采集农田温室气体的静态暗箱。本发明针对静态箱法测量农田温室气体排放时的取样误差，通过设置定向隔段对箱内气流流动进行优化，以满足农田温室气体取样的精确性要求。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于采集农田温室气体的静态暗箱，在箱体内部设置定向隔段；所述定向隔段与箱体内壁相连，将箱体分为上下两部分，其中箱体上部设置两台风扇，其中一台固定设置于箱体上部一侧的顶部，在箱体上部另一侧的底部固定设置另一台风扇，在箱体下部侧面设置取样孔；所述定向隔段上设置多个气流交换孔。
进一步地，所述定向隔段位于距箱体底部1/2～3/4高度处。
进一步地，所述定向隔段的材质为金属、木材或塑料。
进一步地，所述金属为铁、铝或铜。
进一步地，所述风扇为12V风扇。
进一步地，所述气流交换孔为弧状。
本发明定向隔段以位于距箱体底部1/2～3/4高度处为宜，若过低会影响箱内气体混匀的效果，过高则会产生乱流，不仅不利于取样的稳定，还会对土壤温室气体的自然排放速率造成影响。
本发明通过在暗箱内部设置定向隔段和两台12V风扇，依靠定向隔段的阻碍作用及对风扇气流的定向控制达到了既避免箱内气流的无序运动又满足气体充分混匀的目的，从气流流动的角度避免了风扇的搅动对农田温室气体排放的影响。
本发明的有益效果：
本发明通过在静态暗箱内部设置定向隔段来优化箱内的气体流动，既能满足气体混匀的目的，又从根本上解决了风扇的搅动对农田温室气体排放的影响，从而保证了土壤气体与大气气体的自然交换，提高了采气的精确性。
附图说明
图1为静态暗箱结构及箱体内气流流动示意图。
图2为定向隔段结构示意图。
图中编号：1-箱体，2-风扇，3-定向隔段，4-取样孔，5-农田表土，6-气流交换孔。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制。任何熟悉该领域的技术人员根据上述本发明内容对本发明所做的一些非本质的改进和调整，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
一种用于采集农田温室气体的静态暗箱，如图1所示，在箱体1内部设置定向隔段3；所述定向隔段3与箱体1内壁相连，将箱体1分为上下两部分，其中箱体1上部设置两台12V风扇2，其中一台固定设置于箱体1上部一侧的顶部，在箱体1上部另一侧的底部固定设置另一台风扇2，在箱体1下部侧面设置取样孔4；如图2所示，所述定向隔段3为设置多个弧状气流交换孔6的铁板；所述定向隔段位于距箱体1顶部36cm(距底部2/3高度)处。
在使用时，将静态暗箱置于农田表土5上，打开箱体1内两台风扇2的开关，右侧风扇吹动气流向左侧流动，左侧风扇则吹动气流向右侧流动，使得箱体1上部的气流流动形成一个循环(如图1中箭头所示)。由于上部的气流流动快，上部气流通过气流交换孔6流入下部，与下部气体发生交换，并对箱内气体起到混匀的作用，农田表土5排放的温室气体由地表向上流动。每隔一段时间，从取样孔4采气，然后利用气相色谱法测试农田土壤单位时间内的温室气体排放量。
采用上述静态暗箱分别对3块不同施肥量的小麦地块进行取样，然后测试土壤N2O的排放量，在每个地块分别取3个不同位置进行测试，并与不带定向隔段的传统取样箱的测试结果进行比较。其中高施肥量地块的尿素用量为320kg/hm2，中施肥量地块的尿素用量为240kg/hm2，低施肥量地块的尿素用量为120kg/hm2。测试结果见表1。
表1 两种取样箱测试结果
由表1测试结果可见，对于高、中、低施肥量地块，本发明的静态暗箱的取样测量数据均更为集中，重复性更好，而传统取样箱的测试数据重复性差，有时还会出现较大差异(如高施肥量地块测试数据中的867.38和1234.18)，这个差异甚至能够掩盖试验处理的对温室气体排放所造成的影响。以上测试结果表明，静态暗箱中定向隔段的设置，在很大程度上降低了风扇搅动造成的乱流对土壤温室气体排放的影响，大大提高了静态暗箱的取样精度，改善了测试结果的可重复性。

Claims (6)

1.一种用于采集农田温室气体的静态暗箱，其特征在于，在箱体内部设置定向隔段；所述定向隔段与箱体内壁相连，将箱体分为上下两部分，其中箱体上部设置两台风扇，其中一台固定设置于箱体上部一侧的顶部，在箱体上部另一侧的底部固定设置另一台风扇，在箱体下部侧面设置取样孔；所述定向隔段上设置多个气流交换孔。
2.根据权利要求1所述的一种用于采集农田温室气体的静态暗箱，其特征在于，所述定向隔段位于距箱体底部1/2～3/4箱体高度处。
3.根据权利要求1所述的一种用于采集农田温室气体的静态暗箱，其特征在于，所述定向隔段的材质为金属、木材或塑料。
4.根据权利要求3所述的一种用于采集农田温室气体的静态暗箱，其特征在于，所述金属为铁、铝或铜。
5.根据权利要求1所述的一种用于采集农田温室气体的静态暗箱，其特征在于，所述风扇为12V风扇。
6.根据权利要求1所述的一种用于采集农田温室气体的静态暗箱，其特征在于，所述气流交换孔为弧状。
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