CN110895275A - 模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移装置及方法 - Google Patents

模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110895275A
CN110895275A CN201910306953.3A CN201910306953A CN110895275A CN 110895275 A CN110895275 A CN 110895275A CN 201910306953 A CN201910306953 A CN 201910306953A CN 110895275 A CN110895275 A CN 110895275A
Authority
CN
China
Prior art keywords
soil
rainfall
soil respiration
monitoring
respiration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910306953.3A
Other languages
English (en)
Inventor
郭九信
李延
陈欢欢
张世祺
程琛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujian Agriculture and Forestry University
Original Assignee
Fujian Agriculture and Forestry University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujian Agriculture and Forestry University filed Critical Fujian Agriculture and Forestry University
Priority to CN201910306953.3A priority Critical patent/CN110895275A/zh
Publication of CN110895275A publication Critical patent/CN110895275A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials
    • G01N33/246—Earth materials for water content

Abstract

本发明涉及一种模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移装置及方法，包括土壤温湿度监测仪、土壤呼吸测定仪、模拟降雨装置、检测管、电热带，模拟降雨装置包括支架、水箱、流量阀，水箱悬挂在支架上，水箱下端的输出口连接输出管，流量阀安装在输出管上，检测管位于输出管的正下方，检测管内被等分为若干监测单元，每个监测单元内均设置有填充物，检测管上设置有连通各个监测单元的监测孔，电热带包裹在检测管外，土壤温湿度监测仪的各个传感器探头分别由各个监测孔插入检测管内，传感器探头与监测孔外周用硅胶封住，土壤呼吸测定仪的气体采集部放置于检测管的管口，本装置结构简单，设计合理，操作方便，稳定性好、准确性高、参数可量化。

Description

模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移装置及方法
技术领域
本发明涉及一种模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移装置及方法，属于生态学与土壤学研究设备技术领域。
背景技术
全球变化引起的气候变暖和降雨格局改变愈演愈烈，且由其所致的全球碳循环的变化已成为全世界关注的热点问题。陆地生态系统中的土壤碳库分别是大气碳库和植被碳库的2倍和3倍，因此，土壤碳输入与输出的碳通量变化是导致全球变化的主要原因之一，是当前国内外生态学、土壤学与环境科学等领域的研究热点。
CO2作为最重要的温室气体，其源、汇和通量的准确测定对全球碳循环与碳收支评估具有重要意义。土壤呼吸是指土壤向大气释放CO2的过程，其主要组分来源于植物根系的自养呼吸、土壤微生物对有机质氧化的异养呼吸和极少部分的土壤动物呼吸，其中，土壤异养呼吸变化被认为是导致大气碳库和全球变化的主要原因。
目前，测定土壤异养呼吸主要有室内培养-碱液吸收法、静态箱-气象色谱法和根系排除-红外线CO2气体分析仪法等，各方法均有其优势和局限性。近年来，红外线CO2气体分析仪法被广泛应用于室外土壤呼吸测定，其高精确度和高灵敏性深受广大科研工作者的青睐。另外，全球变化所引起的气候变暖和降雨格局改变等环境因素显著影响土壤异养呼吸CO2排放通量，因此，进行全球变化多因子的模拟试验设计来准确评估和预测土壤呼吸对未来全球变化的响应具有重要的理论与现实意义。
野外增温多采用开顶箱法和红外辐射法，而开顶箱法由于利用被动增温原理，常常受限于挡风挡雨挡光造成透光率降低、空气交换小和雨量分布不均所致的增温效果不显著和不平衡等问题突出；红外辐射法虽然避免了开顶箱法的缺点，但由于设备昂贵和维护管理费用大而限制其应用。室内模拟增温培养虽能精确控制温度，但通常其温度梯度较大（5-10℃）且与全球增温效应（1℃）差异较大，因而其得出的土壤呼吸及温度敏感性能否真实反映未来全球增温效应还有待进一步商榷。
野外自然降雨量控制多采用人工浇水法和自动增减雨装置法，均较室内培养复杂，且降雨区域不平衡性、降雨量大小、淋溶深度和径流程度等因素难以控制，进而增加土壤呼吸CO2排放通量测定的不确定性，且难以合理评估土壤呼吸对降雨量的响应。
另外，现有的室内或室外土壤呼吸测定装置无法同时测量与评估不同温度与不同雨量及交互作用对不同深度土壤与土层交替下土壤呼吸CO2排放通量，以及难以确定土壤呼吸与不同深度土壤与土层交替下增温和雨量控制间的耦合与去耦合关系。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移装置及方法。
本发明解决技术问题所采用的方案是，一种模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移装置，包括土壤温湿度监测仪、土壤呼吸测定仪，还包括模拟降雨装置、检测管、电热带，所述模拟降雨装置包括支架、水箱、流量阀，水箱悬挂在支架上，水箱下端的输出口连接输出管，流量阀安装在输出管上，检测管位于输出管的正下方，所述检测管内被等分为若干监测单元，每个监测单元内均设置有填充物，检测管上设置有连通各个监测单元的监测孔，电热带包裹在检测管外，电热带上于监测孔处设置让位口，土壤温湿度监测仪的各个传感器探头分别由各个监测孔插入检测管内，测定监测单元内的温湿度，传感器探头与监测孔外周用硅胶封住，土壤呼吸测定仪的气体采集部放置于检测管的管口，测定土壤呼吸CO2释放速率。
进一步的，检测管为PVC管，检测管底部安装有固定基座。
进一步的，电热带经粘扣带包裹于检测管外周侧。
进一步的，支架包括底座、安装在底座上的竖杆，竖杆上部周侧安装有一横臂，水箱悬挂在横臂上。
进一步的，横臂一端焊接有套筒，套筒套设在竖杆上，套筒周侧设置有螺孔，螺孔内设置有螺钉，套筒经螺钉锁固在竖杆上。
进一步的，输出管为软管。
进一步的，每个监测单元外周对应包裹一个电热带；或者仅一个电热带将检测管外周完全包裹。
一种模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移的方法，包括以下步骤：
（1）根据实验需要，向水箱加入自来水、去离子水、单一或复合营养液中的一种；
（2）根据实验需要，向检测管的监测单元内进行不同深度土壤分层填充、不同土层土壤交替填充或不同介质交替填充；
（3）通过土壤温湿度监测仪、土壤呼吸测定仪进行的数据收集和实时监控分析，调节电热带温度、经流量阀调节控制降雨量，模拟水分或养分在不同土壤或介质中的运移情况，进而协同构建模拟增温和降雨下土壤呼吸CO2释放速率，以及反演预测未来全球变化的影响。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，设计合理，操作方便，稳定性好、准确性高、参数可量化。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1为装置的结构示意图。
图中：1-土壤温湿度监测仪；2-土壤呼吸测定仪；3-土壤温湿度监测仪的传感器探头；4-土壤呼吸测定仪的气体采集部；5-固定基座；6-填充物；7-电热带；8-检测管；9-输出管；10-流量阀；11-水箱；12-横臂；13-套筒；14-螺钉；15-竖杆；16-底座。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，一种模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移装置，包括土壤温湿度监测仪1、土壤呼吸测定仪2（型号为Li-Cor 8100A），还包括模拟降雨装置、检测管8、电热带7，所述模拟降雨装置包括支架、水箱11、流量阀10，水箱为柔性塑料瓶制作，其上设置有刻度，流量阀用来精确定量控制降雨量，水箱内的液体可为自来水、去离子水、单一或复合营养液等，液体为单一或复合营养液时，可通过分层采集土柱内土壤样品进行化学分析，然后再进行养分运移模拟，水箱悬挂在支架上，水箱下端的输出口连接输出管9，流量阀安装在输出管上，检测管位于输出管的正下方，所述检测管内被等分为若干监测单元，每个监测单元内均设置有填充物6，检测管上设置有连通各个监测单元的监测孔，电热带包裹在检测管外，土壤温湿度监测仪的各个传感器探头3（EH2O-5TE传感器）分别由各个监测孔插入检测管内，测定监测单元内的温湿度，传感器探头与监测孔外周用硅胶封住，以免土壤和水分的流失，土壤呼吸测定仪的气体采集部4放置于检测管的管口，测定土壤呼吸CO2释放速率。
作业过程中，可通过土壤温湿度监测仪、土壤呼吸测定仪进行的数据远程收集和实时监控分析，调节电热带温度、经流量阀调节控制降雨量，模拟水分在不同土壤或介质中的运移情况（优选的，通过Hydrus软件进行模拟），进而协同构建模拟增温和降雨下土壤呼吸CO2释放速率，以及反演预测未来全球变化的影响。
在本实施例中，填充物为栽培土壤、土砂混合物或培养基质等其他介质，且填充介质可根据实验需要进行不同深度土壤分层填充、不同土层土壤交替填充或不同介质交替填充，填充物可根据实验要求为无植物的单一介质或在管口处介质上种植幼苗植物两种，以实现不同试验目的的土柱制作。
在本实施例中，检测管为PVC管，检测管底部安装有固定基座5。
在本实施例中，电热带经粘扣带包裹于检测管外周侧。
在本实施例中，支架包括底座16、安装在底座上的竖杆15，竖杆上部周侧安装有一横臂12，水箱悬挂在横臂上。
在本实施例中，横臂一端焊接有套筒13，套筒套设在竖杆上，套筒周侧设置有螺孔，螺孔内设置有螺钉，套筒经螺钉14锁固在竖杆上。
在本实施例中，输出管为软管。
在本实施例中，每个监测单元外周对应包裹一个电热带；或者仅一个电热带将检测管外周完全包裹，实现全土层、不同土层和间隔交替土层加热增温的特点。
在本实施例中，热带为温度灵敏性>0.5℃的可分段控温的电热带。
一种模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移的方法，包括以下步骤：
（1）根据实验需要，向水箱加入自来水、去离子水、单一或复合营养液中的一种；
（2）根据实验需要，向检测管的监测单元内进行不同深度土壤分层填充、不同土层土壤交替填充或不同介质交替填充；
（3）通过土壤温湿度监测仪、土壤呼吸测定仪进行的数据收集和实时监控分析，调节电热带温度、经流量阀调节控制降雨量，模拟水分或养分在不同土壤或介质中的运移情况，进而协同构建模拟增温和降雨下土壤呼吸CO2释放速率，以及反演预测未来全球变化的影响。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移装置，包括土壤温湿度监测仪、土壤呼吸测定仪，其特征在于：还包括模拟降雨装置、检测管、电热带，所述模拟降雨装置包括支架、水箱、流量阀，水箱悬挂在支架上，水箱下端的输出口连接输出管，流量阀安装在输出管上，检测管位于输出管的正下方，所述检测管内被等分为若干监测单元，每个监测单元内均设置有填充物，检测管上设置有连通各个监测单元的监测孔，电热带包裹在检测管外，土壤温湿度监测仪的各个传感器探头分别由各个监测孔插入检测管内，测定监测单元内的温湿度，传感器探头与监测孔外周用硅胶封住，土壤呼吸测定仪的气体采集部放置于检测管的管口，测定土壤呼吸二氧化碳释放速率。
2.根据权利要求1所述的模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移装置，其特征在于：检测管为PVC管，检测管底部安装有固定基座。
3.根据权利要求1所述的模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移装置，其特征在于：电热带经粘扣带包裹于检测管外周侧。
4.根据权利要求1所述的模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移装置，其特征在于：支架包括底座、安装在底座上的竖杆，竖杆上部周侧安装有一横臂，水箱悬挂在横臂上。
5.根据权利要求1所述的模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移装置，其特征在于：横臂一端焊接有套筒，套筒套设在竖杆上，套筒周侧设置有螺孔，螺孔内设置有螺钉，套筒经螺钉锁固在竖杆上。
6.根据权利要求1所述的模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移装置，其特征在于：输出管为软管。
7.根据权利要求1所述的模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移装置，其特征在于：每个监测单元外周对应包裹一个电热带；或者仅一个电热带将检测管外周完全包裹。
8.一种模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移的方法，采用如权利要求1所述的模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移装置，其特征在于，包括以下步骤：
（1）根据实验需要，向水箱加入自来水、去离子水、单一或复合营养液中的一种；
（2）根据实验需要，向检测管的监测单元内进行不同深度土壤分层填充、不同土层土壤交替填充或不同介质交替填充；
（3）通过土壤温湿度监测仪、土壤呼吸测定仪进行的数据收集和实时监控分析，调节电热带温度、经流量阀调节控制降雨量，模拟水分或养分在不同土壤或介质中的运移情况，进而协同构建模拟增温和降雨下土壤呼吸二氧化碳释放速率，以及反演预测未来全球变化的影响。
CN201910306953.3A 2019-04-17 2019-04-17 模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移装置及方法 Pending CN110895275A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910306953.3A CN110895275A (zh) 2019-04-17 2019-04-17 模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910306953.3A CN110895275A (zh) 2019-04-17 2019-04-17 模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移装置及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110895275A true CN110895275A (zh) 2020-03-20

Family

ID=69785588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910306953.3A Pending CN110895275A (zh) 2019-04-17 2019-04-17 模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110895275A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108613897A (zh) * 2018-07-06 2018-10-02 中国科学院地球化学研究所 一种岩石风化综合实验平台
CN111487391A (zh) * 2020-04-14 2020-08-04 河海大学 一种模拟季节性变化下土壤氮胶体入湖的实验装置
CN113447635A (zh) * 2021-05-11 2021-09-28 江西农业大学 一种盆栽类土壤不同深度温室气体释放速率测定装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201340354Y (zh) * 2008-12-29 2009-11-04 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 一种测定土壤释放二氧化碳采集装置
CN102636630A (zh) * 2012-03-29 2012-08-15 中国地质大学（武汉） 大型包气带土壤非饱和渗流物理模拟装置
CN104917343A (zh) * 2015-06-26 2015-09-16 淮南矿业(集团)有限责任公司 电机转子抽装装置
CN105382365A (zh) * 2015-12-09 2016-03-09 贵州正合博莱金属制品有限公司 铝材线割用托架
CN105572318A (zh) * 2015-12-09 2016-05-11 东北师范大学 原位监测土壤冻融装置及基于该装置测定土壤碳损失的方法
CN207020172U (zh) * 2017-05-23 2018-02-16 西安新汇泽测控技术有限公司 土壤蒸渗仪
CN108254525A (zh) * 2016-12-28 2018-07-06 天津理斯科技有限公司 一种用于检测土壤污染物的检测装置
CN207717762U (zh) * 2018-01-08 2018-08-10 三峡大学 一种人工模拟室内降雨蒸发的试验装置
CN208270501U (zh) * 2018-05-24 2018-12-21 安徽海峰分析测试科技有限公司 一种环境土壤检测装置
CN109549827A (zh) * 2018-12-19 2019-04-02 许立英 一种心胸外科护理用的助行器

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201340354Y (zh) * 2008-12-29 2009-11-04 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 一种测定土壤释放二氧化碳采集装置
CN102636630A (zh) * 2012-03-29 2012-08-15 中国地质大学（武汉） 大型包气带土壤非饱和渗流物理模拟装置
CN104917343A (zh) * 2015-06-26 2015-09-16 淮南矿业(集团)有限责任公司 电机转子抽装装置
CN105382365A (zh) * 2015-12-09 2016-03-09 贵州正合博莱金属制品有限公司 铝材线割用托架
CN105572318A (zh) * 2015-12-09 2016-05-11 东北师范大学 原位监测土壤冻融装置及基于该装置测定土壤碳损失的方法
CN108254525A (zh) * 2016-12-28 2018-07-06 天津理斯科技有限公司 一种用于检测土壤污染物的检测装置
CN207020172U (zh) * 2017-05-23 2018-02-16 西安新汇泽测控技术有限公司 土壤蒸渗仪
CN207717762U (zh) * 2018-01-08 2018-08-10 三峡大学 一种人工模拟室内降雨蒸发的试验装置
CN208270501U (zh) * 2018-05-24 2018-12-21 安徽海峰分析测试科技有限公司 一种环境土壤检测装置
CN109549827A (zh) * 2018-12-19 2019-04-02 许立英 一种心胸外科护理用的助行器

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴杨周 等: ""水分减少与增温处理对冬小麦生物量和土壤呼吸的影响"", 《环境科学》 *
张立欣 等: "模拟增温增雨对克氏针茅草原土壤呼吸的影响", 《中国农业气象》 *
杜荣军 等: "《建筑施工脚手架使用手册》", 31 May 1994 *
程琛 等: "福建省平和县蜜柚园土壤铜素（Cu）", 《果树学报》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108613897A (zh) * 2018-07-06 2018-10-02 中国科学院地球化学研究所 一种岩石风化综合实验平台
CN111487391A (zh) * 2020-04-14 2020-08-04 河海大学 一种模拟季节性变化下土壤氮胶体入湖的实验装置
CN113447635A (zh) * 2021-05-11 2021-09-28 江西农业大学 一种盆栽类土壤不同深度温室气体释放速率测定装置
CN113447635B (zh) * 2021-05-11 2023-09-29 江西农业大学 一种盆栽类土壤不同深度温室气体释放速率测定装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Phene et al. SPAR—A soil-plant-atmosphere research system
CN205826656U (zh) 一种冻土冻融室内试验装置
CN104459052B (zh) 一种适用于复杂地表的植被蒸散监测装置及方法
CN110895275A (zh) 模拟增温降雨测定土壤呼吸及水分运移装置及方法
CN204154664U (zh) 土样冻融试验装置
CN102726273A (zh) 一种作物根区土壤水分监测与智能灌溉决策方法
CN103308664B (zh) 垄体土壤温室气体检测装置
KR101246808B1 (ko) 토성 변화 시뮬레이션 시스템
CN104020097A (zh) 一种非饱和土壤水力传导度的室内测定实验仪
CN103823040B (zh) 一种模拟土体受极端气候作用的装置及运用该装置测试的方法
Liu et al. Rice evapotranspiration at the field and canopy scales under water-saving irrigation
Nagy et al. Carbon fluxes of surfaces vs. ecosystems: advantages of measuring eddy covariance and soil respiration simultaneously in dry grassland ecosystems
CN109781958A (zh) 一种原状土可双向控温测定植物生长蒸渗装置
CN100561220C (zh) 渗流补偿式测量陆生植物蒸散发的装置
CN109100471A (zh) 一种苔藓定位监测重金属大气沉降量的装置及其监测方法
CN108169100A (zh) 一种原位测定降雨入渗参数的装置及测定方法
CN101347081A (zh) 用于进行植物的气体释放和气体转化规律研究的密闭装置
Mayeux et al. A controlled environment chamber for growing plants across a subambient CO 2 gradient
CN216050990U (zh) 一种冻融作用下土壤呼吸模拟实验装置
TWM529166U (zh) 複合式土壤監測系統
Mashonjowa et al. Measurement and simulation of the ventilation rates in a naturally ventilated Azrom-type greenhouse in Zimbabwe
CN205898791U (zh) 煤矸石淋滤液消融入渗室内土柱模拟装置
CN204177787U (zh) 一种用于盆栽土壤氨挥发的原位测定装置
CN204740217U (zh) 一种土壤多孔介质热质传递实验装置
CN203350240U (zh) 一种具有分根装置的排水式蒸渗仪

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination