CN205941537U - 一种连续通气式土壤有机碳矿化测定装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种连续通气式土壤有机碳矿化测定装置。它包括气泵、碱石灰管、加湿装置、培养装置和CO2收集装置，气泵、碱石灰管、加湿装置、培养装置和CO2收集装置依次相连；所述的碱石灰管采用装满碱石灰的PVC管，PVC管两端采用橡皮塞密封设置，两端橡皮塞上各穿有一根10mm玻璃管，一端的玻璃管与气泵相连，另一端的玻璃管与加湿装置相连。本实用新型能够保证土壤长期处于通气环境中，保持土壤培养过程中处于一致的氧气和水分条件中；能够连续的收集土壤释放的CO2；能够直接获得CO2累积矿化量，能够比较真实的反应土壤矿化水平；能够同时测定土壤培养过程中CH4与N2O排放。
Description
技术领域
本实用新型涉及土壤有机矿化测定装置技术领域，具体涉及一种连续通气式土壤有机碳矿化测定装置。
背景技术
全球土壤碳库约为2500Gt，其中有机碳库约为1550Gt、无机碳库约为950Gt，并且土壤碳库约为大气碳库(760Gt)的3.3倍，是生物碳库(560Gt)的4.5倍。土壤碳库的微小变化都会导致大气CO2浓度的巨大波动。因此土壤有机碳的稳定性对全球碳循环乃及全球变化都具有重要意义。而土壤有机碳的稳定性，可以通过室内培养观察土壤矿化速率来评估。
目前土壤有机碳矿化多采用的是常规碱液吸收的方法，该方法通常将盛有一定总量的土壤，置于大的密闭容器中，容器内同时放置一盛有NaOH或Ca(OH)2碱溶液的小容器作为集气瓶，吸收土壤呼吸释放的CO2。每次测定时，将密闭容器密封，定期通过单位时间内碱液吸收的CO2估算土壤CO2的排放通量。利用相邻时段测定的CO2的排放通量，使用内差平均法估算累积矿化量。该方法虽然简单易行，但是也存在着许多问题：第一，该方法测定土壤CO2排放时采用的是密闭法，容器内的O2是一定的，当土壤矿化水平较高时，O2供应可能会限制土壤呼吸的速率。第二，该方法无法保证土壤水分含量保持在一定的水平，需要定时加水。第三，该方法只能间断的进行CO2取样，无法进行连续测量。第四，该方法培养装置实验误差大，通过内差平均法并不能准确的估算土壤实际的累积矿化量。第五，该方法无法测定土壤CH4与N2O排放。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供了一种连续通气式土壤有机碳矿化测定装置，能够保证土壤长期处于通气环境中，保持土壤培养过程中处于一致的氧气和水分条件中；能够连续的收集土壤释放的CO2；能够直接获得CO2累积矿化量，能够比较真实的反应土壤矿化水平；能够同时测定土壤培养过程中CH4与N2O排放。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种连续通气式土壤有机碳矿化测定装置，包括气泵、碱石灰管、加湿装置、培养装置和CO2收集装置，气泵、碱石灰管、加湿装置、培养装置和CO2收集装置依次相连；所述的碱石灰管采用装满碱石灰的PVC管，PVC管两端采用橡皮塞密封设置，两端橡皮塞上各穿有一根10mm玻璃管，一端的玻璃管与气泵相连，另一端的玻璃钢与加湿装置相连。
所述的加湿装置为装有150ml 0.02mol.l-1稀硫酸的200ml广口瓶，广口瓶上端通过橡皮塞密封，橡皮塞上穿设有长玻璃管和短玻璃管，长玻璃管伸入稀硫酸液面设置，短玻璃管露出稀硫酸液面设置，长玻璃管通过气流阀与碱石灰管相连，短玻璃管与培养装置相连。
所述的培养装置采用培养瓶，培养瓶内装有100ml烧杯，烧杯内装有培养土壤，培养瓶通过密封塞密封，且密封塞上穿设有长玻璃管和短玻璃管，长玻璃管与加湿装置相连，短玻璃管通过三通阀与CO2收集装置相连。
所述的CO2收集装置采用内装饱和Ba(OH)2溶液的200ml广口瓶，广口瓶用橡皮塞密封，橡皮塞插入有长玻璃管和短玻璃管，长玻璃管伸入液面设置，短玻璃管露出液面设置，长玻璃管连接一个气流阀与培养装置相连，短玻璃管与大气联通。
本实用新型具有以下有益效果：1.能够保证土壤长期处于通气环境中，保持土壤培养过程中处于一致的氧气和水分条件中；
2.本实用新型能够连续的收集土壤释放的CO2；
3.本实用新型能够直接获得CO2累积矿化量，能够比较真实的反应土壤矿化水平；
4.本实用新型能够同时测定土壤培养过程中CH4与N2O排放。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，本实用新型实施例提供了一种连续通气式土壤有机碳矿化测定装置，包括气泵1、碱石灰管2、加湿装置3、培养装置4和CO2收集装置5，气泵1、碱石灰管2、加湿装置3、培养装置4和CO2收集装置5依次相连；所述的碱石灰管2采用装满碱石灰的PVC管6，PVC管6两端采用橡皮塞密封设置，两端橡皮塞上各穿有一根10mm玻璃管，一端的玻璃管与气泵1相连，另一端的玻璃钢与加湿装置3相连。
所述的加湿装置3为装有150ml 0.02mol.l-1稀硫酸的200ml广口瓶8，广口瓶8上端通过橡皮塞密封，橡皮塞上穿设有长玻璃管和短玻璃管，长玻璃管伸入稀硫酸液面设置，短玻璃管露出稀硫酸液面设置，长玻璃管通过气流阀7与碱石灰管2相连，短玻璃管与培养装置4相连。
所述的培养装置4采用培养瓶9，培养瓶9内装有100ml烧杯10，烧杯10内装有培养土壤，培养瓶9通过密封塞密封，且密封塞上穿设有长玻璃管和短玻璃管，长玻璃管与加湿装置3相连，短玻璃管通过三通阀11与CO2收集装置5相连。
所述的CO2收集装置5采用内装饱和Ba(OH)2溶液的200ml广口瓶，广口瓶用橡皮塞密封，橡皮塞插入有长玻璃管和短玻璃管，长玻璃管伸入液面设置，短玻璃管露出液面设置，长玻璃管连接一个气流阀与培养装置4相连，短玻璃管与大气连通。
本装置由气泵，PVC管，硅胶管，碱石灰，橡皮塞，玻璃管，气流阀，广口瓶，稀硫酸，培养瓶，烧杯，三通阀，Ba(OH)2溶液等组成。本装置主要分为五个部分，1：气泵，2：碱石灰管；3：加湿装置；4：培养装置；5：CO2收集装置。
碱石灰管：取10cm内径的PVC管，装满碱石灰，前后两端用橡皮塞密封，在两端橡皮塞上各穿入一根10mm玻璃管，一端与气泵相连，另一端与加湿装置相连。
加湿装置；取200ml广口瓶，内装150ml 0.02mol.l-1稀硫酸，广口瓶用橡皮塞密封，橡皮塞插入一长一短两根玻璃管，长玻璃管伸入液面，短管露出液面，长管连接一个气流阀与碱石灰管相连，短管与培养装置相连。
培养装置：取1L玻璃瓶，用橡皮塞密封，内装100ml小烧杯，烧杯内装待培养土壤(50g土壤加50ml水)，玻璃瓶使用橡皮塞密封，插入两根玻璃短管，一端与加湿装置相连，另一端接三通阀后与CO2收集装置相连。
CO2收集装置，取200ml广口瓶，内装饱和Ba(OH)2溶液，广口瓶用橡皮塞密封，橡皮塞插入一长一短两根玻璃管，长玻璃管伸入液面，短管露出液面，长管连接一个气流阀与培养装置相连，短管与大气联通。
培养过程中，气泵长期打开，三通阀处于顶端关闭，培养装置和收集装置相连状态，通过气流阀调节气体流速。在培养的1d，2d，3d，5d，15d和30d，将培养装置与加湿装置连接处，以及三通阀与收集装置连接处封闭，使培养装置形成一个独立的环境，关闭气泵。在密闭后的0h，0.5h，1h，使用20ml注射器抽取培养装置内气体样品置入预先抽好真空的20ml采气瓶内，使用气相色谱仪测定CO2，CH4和N2O排放通量。
实施例1：本测定装置所用方法在土壤培养试验中，对样品培养30天，测得土壤累积CO2排放量为1.96mg C g-1。在培养期间1d，2d，3d，5d，15d和30d，测得CO2排放速率分别为0.45×10-3mg C g-1h-1，1.23×10-3mg C g-1h-1，2.04×10-3mg C g-1h-1，3.67×10-3mg C g- 1h-1，2.31×10-3mg C g-1h-1，1.48×10-3mg C g-1h-1，测定CH4排放速率分别为2.16×10-7mgC g-1h-1，1.23×10-6mg C g-1h-1，6.32×10-7mg C g-1h-1，1.78×10-7mg C g-1h-1，1.65×10- 7mg Cg-1h-1，1.79×10-7mg C g-1h-1。测得N2O排放通量分别为1.02×10-8mg N g-1h-1，1.35×10-8mg N g-1h-1，1.05×10-8mg N g-1h-1，1.63×10-8mg N g-1h-1，1.12×10-8mg N g-1h-1，1.09×10-8mg N g-1h-1。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种连续通气式土壤有机碳矿化测定装置，其特征在于，包括气泵(1)、碱石灰管(2)、加湿装置(3)、培养装置(4)和CO2收集装置(5)，气泵(1)、碱石灰管(2)、加湿装置(3)、培养装置(4)和CO2收集装置(5)依次相连；所述的碱石灰管(2)采用装满碱石灰的PVC管(6)，PVC管(6)两端采用橡皮塞密封设置，两端橡皮塞上各穿有一根10mm玻璃管，一端的玻璃管与气泵(1)相连，另一端的玻璃钢与加湿装置(3)相连。
2.根据权利要求1所述的一种连续通气式土壤有机碳矿化测定装置，其特征在于，所述的加湿装置(3)为200ml广口瓶(8)，广口瓶(8)上端通过橡皮塞密封，橡皮塞上穿设有长玻璃管和短玻璃管，长玻璃管伸入稀硫酸液面设置，短玻璃管露出稀硫酸液面设置，长玻璃管通过气流阀(7)与碱石灰管(2)相连，短玻璃管与培养装置(4)相连。
3.根据权利要求1所述的一种连续通气式土壤有机碳矿化测定装置，其特征在于，所述的培养装置(4)采用培养瓶(9)，培养瓶(9)内装有100ml烧杯(10)，烧杯(10)内装有培养土壤，培养瓶(9)通过密封塞密封，且密封塞上穿设有长玻璃管和短玻璃管，长玻璃管与加湿装置(3)相连，短玻璃管通过三通阀(11)与CO2收集装置(5)相连。
4.根据权利要求1所述的一种连续通气式土壤有机碳矿化测定装置，其特征在于，所述的CO2收集装置(5)采用内装饱和Ba(OH)2溶液的200ml广口瓶，广口瓶用橡皮塞密封，橡皮塞插入有长玻璃管和短玻璃管，长玻璃管伸入液面设置，短玻璃管露出液面设置，长玻璃管连接一个气流阀与培养装置(4)相连，短玻璃管与大气联通。
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|---|---|---|---|---|
| CN106980007A (zh) * | 2017-03-09 | 2017-07-25 | 河海大学 | 用于土壤有机碳矿化能力测定的培养装置及测定方法 |
| CN107271473A (zh) * | 2017-08-22 | 2017-10-20 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 冻融过程对土壤环境影响的室内模拟系统 |
| CN109975516A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-07-05 | 北京林业大学 | 一种湿度可控的土壤呼吸培养瓶 |
| CN111812089A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-10-23 | 北京林业大学 | 土壤有机碳矿化co2释放量连续测定装置及方法 |
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