CN206853696U - 一种适用于草本群落的高低式野外模拟增温装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型专利“一种适用于草本群落的高低式野外模拟增温装置”，是一种控制温度升高的野外实验用仪器，是一种用于模拟气候变暖的生态系统增温实验仪器。本专利对国际冻原计划采用的增温装置OTC进行更新和改进，采用适合中国草地生态系统环境特点的PC板材料，保持增温仪器的顶面积和侧面‑底面夹角不变，改变仪器的高度和底面积，进而改变仪器内部温度升幅，从而提出一种适用于中国陆地生态系统草本群落的野外模拟增温装置。根据联合国公认的2°C升温阈值，本专利设计了高低两种升温幅度的增温装置，分别记为高温OTC和低温OTC，以模拟升温幅度高于温度阈值和低于温度阈值两种情境，以便于国内研究者探讨温度升幅在阈值水平的草地生态系统响应问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种控制温度升高的野外实验用仪器，具体是一种用于模拟气候变暖的生态系统增温实验仪器。
背景技术
全球变暖已成为不容置疑的事实，并对陆地生态系统产生了深远影响，而高纬度/高海拔生态系统对温度升高的响应更为强烈。在可控的实验条件下，有效模拟气候变暖，揭示温度升高效应，对理解全球变暖机制及其影响具有极为重要的科学意义。野外自然条件下的生态系统增温实验，是研究全球变暖与陆地生态系统关系的一种主要方法，其研究结果可为模型预测和验证提供关键的参数估计。于是，很多研究者采用国际冻原计划（ITEX）所采用的开顶箱（OTC）装置，进行模拟增温实验。然而，开顶箱根据研究目的不同有很多种材料和样式，导致实验结果具有很大差异。尤其对于中国草地生态系统而言，由于其独特的自然生态环境，现有的开顶箱（OTC）装置并不适用。因此非常需要一种能够适用于我国草地生态系统环境特点的增温模拟装置。
发明内容
本实用新型为解决现有的开顶箱（OTC）装置不能准确模拟草地生态系统增温的技术问题，提供一种适用于草本群落的高低式野外模拟增温装置。
本实用新型是采用如下技术方案实现的：一种适用于草本群落的高低式野外模拟增温装置，包括由六个大小相等的等腰梯形侧边所围成的一个顶面和底面均开口的多面体；所述多面体的顶面和底面开口均呈正六边形且顶面开口小于底面开口。
本实用新型采用六个等腰梯形围城一个上下均开口的多面体，顶面和底面的中心位于同一竖直线上。该结构适用于草地生态系统的增温模拟实验，特别是采用上下均为正六边形开口以及顶面小于底面的设计，充分考虑了草原区植物低矮，风速较大，光照强烈的环境特点，能够准确的模拟草原地区的增温过程。
进一步的，所述顶面直径为54cm，顶面边长为27cm；底面直径为100cm，底面边长为50cm；等腰梯形侧边长为46cm，顶面和底面的间距为40cm，等腰梯形的底角为60度，构成低度增温装置。
进一步的，所述顶面直径为54cm，顶面边长为27cm；底面直径为150cm，底面边长为75cm；等腰梯形侧边长为96cm，顶面和底面的间距为83cm，等腰梯形的底角为60度，构成高度增温装置。
联合国要求在21世纪末将全球平均温度变化控制在2°C以内，超过2°C阈值后，一些重要的自然和生态系统可能面临不可逆的破坏。基于此要求，本实用新型通过设置高低两种方式的增温仪器，以此控制温度的升高幅度，实现模拟全球变暖阈值的目的。具体操作方法为保持增温仪器的顶面积和侧面-底面夹角不变，改变仪器的高度和底面积，进而改变温度升幅。高度和底面积大的仪器（高温OTC）可以增加温度3.5°±0.5°C，以模拟温度升幅高于温度阈值的情况；高度和底面积小的仪器（低温OTC）可以增加温度1.7°±0.3°C，以模拟温度升幅低于温度阈值的情况。本实用新型通过设置高低式野外模拟增温装置OTC，便于国内研究者探讨温度升幅在阈值水平的草地生态系统响应问题。
附图说明
图1本实用新型所述低温增温装置的立体结构示意图。
低度增温装置的高度h=40cm。
图2本实用新型所述高温增温装置的立体结构示意图。
高度增温装置的高度H=83cm。
图3低温增温装置的俯视图。
低度增温装置的顶面与底面均为正六边形，顶面直径a=54cm，边长①=27cm；底面直径b=100cm，边长②=50cm。
图4低温增温装置的侧视图。
侧面为底角为60°的等腰梯形，其上边长与顶面边长重合，下边长与底面边长重合，侧边长③=46cm。
图5高温增温装置的俯视图。
高度增度装置的顶面与底面均为正六边形，顶面直径a=54cm，边长①=27cm；底面直径c=150cm，边长⑤=75cm。
图6高温增温装置的侧视图。
侧面为底角为60°的等腰梯形，其上边长与顶面边长重合，下边长与底面边长重合，侧边长④=96cm。
具体实施方式
本实用新型专利对国际冻原计划采用的OTC进行更新和改进，使之适合中国草地生态系统的环境特点，便于国内研究者使用。
（1）材料。考虑到中国草原区植物低矮，风速较大，光照强烈，故OTC选择以聚碳酸酯为主要成分的PC板作为建构材料。该材料具有抗风雨冲击、抗紫外线、高透光等特性，可以保证OTC内部稳定的环境和充足的光照。同时，草原区的土壤类型多以沙土居多，土质较软，故OTC各边均用宽度为1cm的薄钢板连接，且在底面的六个夹角处焊接一个打有一空的铁片，可用长钢钉通过铁片将OTC进行固定。
（2）高度和角度。根据联合国温度阈值，增温装置设计为两种升温幅度，分别为高温OTC和低温OTC，对应着两种高度。高温OTC的高度H为83cm，低温OTC的高度h为40cm，两种OTC侧面与底面的夹角均设计为60°。由于装置的夹角和顶面积保持不变，故高度大的OTC，底面积也大，可以容纳更多热量，温度升高就大。这样通过改变OTC的高度，便控制了其内部温度的升幅。
（3）形状和边长。两种OTC均设置成坚固的六面体，每个面都是等面积的梯形；顶面和底面为六边形，不封闭，顶面开口可以让雨水进入，提供植物生长所需的水分条件。高温OTC的顶面直径54cm，底面直径150cm；每个侧面的上边长27cm，下边长75cm，侧边长96cm。低温OTC的顶面直径54cm，底面直径100cm；每个侧面的上边长27cm，下边长50cm，侧边长46cm。
（4）样地布设和测量。该增温装置利于进行长期定位观测，时间越长，优势越明显。安装时选择地形较为平坦、未有放牧等干扰的区域作为实验样地，保证装置与地面紧密贴合，若有空隙可用土密封，确保只有顶端与空气连通。可将两种增温样地和一个对照样地作为一个实验区组用铁丝围栏，以防破坏。由于植物对环境改变有一个适应过程，装置安装完毕需要有一年的缓冲期再进行测量，这样数据更为准确。
本实用新型所述两种增温装置的技术指标如下表1所示：
经数据分析，高温OTC可以提高温度3.5°±0.5°C，低温OTC可以提高温度1.7°±0.3°C。
Claims (4)
1.一种适用于草本群落的高低式野外模拟增温装置，其特征在于，包括由六个大小相等的等腰梯形侧边所围成的一个顶面和底面均开口的多面体；所述多面体的顶面和底面开口均呈正六边形且顶面开口小于底面开口。
2.如权利要求1所述的一种适用于草本群落的高低式野外模拟增温装置，其特征在于，所述顶面直径为54cm，顶面边长为27cm；底面直径为100cm，底面边长为50cm；等腰梯形侧边长为46cm，顶面和底面的间距为40cm，等腰梯形的底角为60度，构成低度增温装置。
3.如权利要求1所述的一种适用于草本群落的高低式野外模拟增温装置，其特征在于，所述顶面直径为54cm，顶面边长为27cm；底面直径为150cm，底面边长为75cm；等腰梯形侧边长为96cm，顶面和底面的间距为83cm，等腰梯形的底角为60度，构成高度增温装置。
4.如权利要求1~3任一项所述的一种适用于草本群落的高低式野外模拟增温装置，其特征在于，所述多面体的等腰梯形侧边采用以聚碳酸酯为主要成分的PC板制成；相邻等腰梯形侧边之间均采用1cm宽的钢板连接，底面的六个夹角处焊接有铁片，并通过钢钉穿过铁片将整个模拟增温装置固定。
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|---|---|---|---|---|
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