CN115840027A - 一种植物甲烷传输速率测量装置及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种植物甲烷传输速率测量装置。属于气体检测技术领域。本发明甲烷传输速率测量装置，包括植物容纳装置和甲烷气体收集装置；植物容纳装置和甲烷气体收集装置通过连接环和密封件有效密封，实现水稻根系和茎秆的分离性以及系统的密闭性，降低对植物的扰动；同时设置气压平衡球，通过气压补偿规避气压影响，实现了植物甲烷传输速率的精准测量。本发明还公开了测量方法，该方法实现了不同时期不同微摩尔浓度下植物传输甲烷的速率，为低甲烷水稻品种的选育提供了技术支持。
Description
技术领域
本发明涉及气体检测技术领域，更具体的说是涉及一种植物甲烷传输速率测量装置及其测量方法。
背景技术
中国是世界最大水稻生产国，很多人口以稻谷为主粮，水稻生产对中国粮食安全具有重要战略地位。同时，水稻是温室气体CH4的最主要人为源。研究估计，约有80%的甲烷通过水稻植株排放入大气，因此，不同水稻品种对稻田温室气体的产生、传输具有重要影响。
当前基于对环境保护的强烈需求，有效降低温室气体的排放量，是目前亟需解决的问题。尽管水稻植株对稻田温室气体排放的影响已有较多研究，但针对水稻作物改良以识别低甲烷排放的方法和理论尚少，且不同品种、不同生长阶段的水稻植株甲烷传输能力不同，如何研究不同水稻品种，不同生长时期水稻的甲烷传输能力，以在水稻育种和水稻种植阶段进行减排部署，现阶段并没有行之有效的方法。
因此，如何提供一种植物甲烷传输速率测量装置，实现植株甲烷传输速率的测定是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种植物甲烷传输速率测量装置及其测量方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种植物甲烷传输速率的测量装置，包括植物容纳装置、甲烷气体收集装置、支架和甲烷气体输送管；其中，
所述甲烷气体收集装置固定于所述支架的顶端；
所述植物容纳装置通过连接环与所述甲烷气体收集装置密封连接，且位于所述支架的中心；
所述甲烷气体输送管的末端与植物的根系均位于所述植物容纳装置中，其首端以及所述植物的茎叶贯穿连接环，并伸入至甲烷气体收集装置内。
优选地，所述植物容纳装置和所述甲烷气体收集装置与所述连接环的接触面均通过石蜡油-石油凝胶层密封。
优选地，所述植物甲烷传输速率的测量装置，还包括密封件，所述密封件与所述连接环适配，所述密封件内设置有水封层。
上述技术方案的有益效果为：本发明植物甲烷传输速率测量装置设置有植物容纳装置和甲烷气体收集装置，通连接环、密封件确保了水稻根系和茎秆的分离以及系统的密闭性，最大程度避免了对水稻生长的扰动；密封件内水封层，可对石蜡油-石油凝胶层进一步密封，实现植物容纳装置和甲烷气体收集装置的有效密封。
优选地，还包括：顶盖、气压平衡球和磁力搅拌器；
所述顶盖与甲烷气体收集装置密封连接；
所述气压平衡球固定于甲烷气体收集装置内部，通过甲烷气体收集装置底壁开口与外界相连通；
所述磁力搅拌器位于植物容纳装置的底部。
上述技术方案的有益效果为：设置气压平衡球，考虑压力补偿，实现了植株甲烷传输速率的精准研究；
磁力搅拌器可混匀通入的甲烷气体，使植物容纳装置内去离子水达到饱和。
优选地，所述甲烷气体收集装置外壁上设置有取气口；
所述甲烷气体输送管末端设置有开关。
本发明还提供了一种植物甲烷传输速率的测量方法，采用上述测量装置测量植物的甲烷传输速率，包括如下步骤：
（1）将植物根系插入植物容纳装置中，往植物容纳装置中注入部分去离子水，使植物容纳装置上部形成一个空气空间；
（2）通过甲烷气体输送管向植物容纳装置中注入甲烷混合气体，至去离子水连续鼓泡后，将植物容纳装置注满去离子水，用石蜡油-石油凝胶混合物涂在连接环上，且在密封件内注入去离子水形成水封层，关闭甲烷气体输送管开关；
（3）通过压缩空气冲洗甲烷气体收集装置，至甲烷气体收集装置气压为大气压，盖上顶盖；
（4）通过气压平衡球保持气压平衡，取气口取样，测定不同时期不同微摩尔浓度下植物传输甲烷的速率。
优选地，步骤（1）所述空气空间的体积为5-10mL；
步骤（2）中所述甲烷混合气体包括：体积百分比为1%的CH4、1%的CO2和98%的N2；注入流速为100-150mL/min；
步骤（3）中压缩空气的冲洗流速为1-5L/min；
步骤（4）中气压平衡球体积为0.3-0.5L的聚脂薄膜气球。
上述步骤（1）的有益效果为：在顶部形成一个空气空间，在通入甲烷混合气体时，可防止去离子水的外泄。
上述步骤（2）的有益效果为：往植物容纳装置内，注入甲烷混合气体，至去离子水连续鼓泡，可使去离子水中甲烷含量达到饱和状态，为后期测定植物甲烷的传输速率提供甲烷来源。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明植物甲烷传输速率测量装置充分考虑扰动，以及气压阻力对植物甲烷传输速率的影响，测定前将植物放置于植物容纳装置内，采用连接环和密封件承上启下确保水稻根系和茎秆的分离性以及系统的密闭性，同时设置气压平衡球，通过气压补偿规避气压影响，实现了植物甲烷传输速率的精准测量；
本发明测量方法可实现不同时期，不同微摩尔浓度下甲烷传输速率的精准测量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明植物甲烷传输速率测量装置的正视图；
图2附图为本发明支架放大图；
图3附图为本发明甲烷气体输送管放大图；
图4附图为本发明植物容纳装置与连接环以及密封件放大图；
图5附图为本发明连接环的正视图和俯视图。
实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如附图1-5所示：一种植物甲烷传输速率的测量装置，包括植物容纳装置1、甲烷气体收集装置2、支架3和甲烷气体输送管4；其中，
甲烷气体收集装置2固定于支架3的顶端；
植物容纳装置1通过连接环5与甲烷气体收集装置2密封连接，且位于所述支架3的中心；
甲烷气体输送管4的末端与植物的根系均位于植物容纳装置1中，其首端以及植物的茎叶贯穿连接环5，并伸入至甲烷气体收集装置2内。
在另一个实施例中，植物容纳装置1和甲烷气体收集装置2与连接环5的接触面均通过石蜡油-石油凝胶层密封。
在另一个实施例中，还包括密封件6，
密封件6与连接环5适配，密封件6内设置有水封层。
在另一个实施例中，还包括：顶盖7、气压平衡球8和磁力搅拌器9；
顶盖7与甲烷气体收集装置2密封连接；
气压平衡球8固定于甲烷气体收集装置2的内部，通过甲烷气体收集装置2底壁开口与外界相连通；
磁力搅拌器9位于植物容纳装置1的底部。
在另一个实施例中，甲烷气体收集装置2外壁上设置有取气口10；
甲烷气体输送管末端设置有开关11。
实施例
一种植物甲烷传输速率的测量方法，采用上述测量装置测量植物的甲烷传输速率，包括如下步骤：
（1）将植物根系插入植物容纳装置中，往植物容纳装置中注入部分去离子水，使植物容纳装置上部形成一空气空间；
（2）通过甲烷气体输送管向植物容纳装置中注入甲烷混合气体，至去离子水连续鼓泡后，将植物容纳装置注满去离子水，用石蜡油-石油凝胶混合物涂在连接环上，且在密封件内注入去离子水形成水封层，关闭甲烷气体输送管开关；
（3）通过压缩空气冲洗甲烷气体收集装置，至甲烷气体收集装置气压为大气压，盖上顶盖；
（4）通过气压平衡球保持气压平衡，取气口取样，测定不同时期不同微摩尔浓度下植物传输甲烷的速率。
在另一个实施例中，步骤（1）所述空气空间的体积为5-10mL；
在另一个实施例中，步骤（2）中所述甲烷混合气体包括：体积百分比为1%的CH4、1%的CO2和98%的N2；注入流速为100-150mL/min；
在另一个实施例中，步骤（3）中压缩空气的冲洗流速为1-5L/min；
在另一个实施例中，步骤（4）中气压平衡球体积为0.3-0.5L的聚脂薄膜气球。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种植物甲烷传输速率的测量装置，其特征在于，包括植物容纳装置、甲烷气体收集装置、支架和甲烷气体输送管；其中，
所述甲烷气体收集装置固定于所述支架的顶端；
所述植物容纳装置通过连接环与所述甲烷气体收集装置密封连接，且位于所述支架的中心；
所述甲烷气体输送管的末端与植物的根系均位于所述植物容纳装置中，其首端以及所述植物的茎叶贯穿连接环，并伸入至甲烷气体收集装置内。
2.根据权利要求1所述的一种植物甲烷传输速率的测量装置，其特征在于，所述植物容纳装置和所述甲烷气体收集装置与所述连接环的接触面均通过石蜡油-石油凝胶层密封。
3.根据权利要求1所述的一种植物甲烷传输速率的测量装置，其特征在于，还包括密封件，
所述密封件与所述连接环适配，所述密封件内设置有水封层。
4.根据权利要求1所述的一种植物甲烷传输速率的测量装置，其特征在于，还包括：顶盖、气压平衡球和磁力搅拌器；
所述顶盖与甲烷气体收集装置密封连接；
所述气压平衡球固定于甲烷气体收集装置内部，通过甲烷气体收集装置底壁开口与外界相连通；
所述磁力搅拌器位于植物容纳装置的底部。
5.根据权利要求1所述的一种植物甲烷传输速率的测量装置，其特征在于，
所述甲烷气体收集装置外壁上设置有取气口；
所述甲烷气体输送管末端设置有开关。
6.一种植物甲烷传输速率的测量方法，其特征在于，根据权利要求5所述的测量装置测量植物的甲烷传输速率，包括如下步骤：
（1）将植物根系插入植物容纳装置中，往植物容纳装置中注入部分去离子水，使植物容纳装置上部形成一个空气空间；
（2）通过甲烷气体输送管向植物容纳装置中注入甲烷混合气体，至去离子水连续鼓泡后，将植物容纳装置注满去离子水，用石蜡油-石油凝胶混合物涂在连接环上，且在密封件内注入去离子水形成水封层，关闭甲烷气体输送管开关；
（3）通过压缩空气冲洗甲烷气体收集装置，至甲烷气体收集装置气压为大气压，盖上顶盖；
（4）通过气压平衡球保持气压平衡，取气口取样，测定不同时期不同微摩尔浓度下植物传输甲烷的速率。
7.根据权利要求6所述一种植物甲烷传输速率的测量方法，其特征在于，
步骤（1）中所述空气空间的体积为5-10mL；
步骤（2）中所述甲烷混合气体包括：体积百分比为1%的CH4、1%的CO2和98%的N2；注入流速为100-150mL/min；
步骤（3）中压缩空气的冲洗流速为1-5L/min；
步骤（4）中气压平衡球体积为0.3-0.5L的聚脂薄膜气球。
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