CN208109515U - 一种土壤产气采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种土壤产气采集装置，包括集气装置和与集气装置连接的取气装置。集气装置包括主集气管，并且主集气管外周均匀设有若干列能够保证温室气体均匀进入主集气管的通气孔。取气装置包括主取气管、注射器和三通阀，注射器通过三通阀连接主取气管，主取气管与主集气管连接。结构简单，易于操作，使用方便，降低了研究成本，能够确保温室气体采集工作精确和高效，能够避免取气装置对作物生长的影响，能够对浅层至深层土壤产生的温室气体进行分层铺集，提高研究精度和效率，使观测更具代表性。
Description
技术领域
本实用新型属于土壤温室气体采集设备技术领域，具体涉及一种土壤产气采集装置。
背景技术
气候变化是当今国际社会普遍关注的全球性问题，已经成为各国未来经济和社会可持续发展的重要影响因素。研究表明，近百年来全球气候变暖的重要原因是人类活动导致大气中CO2、CH4和N2O等温室气体浓度的不断增加。农田土壤是全球重要的CH4和N2O排放源，其中每年农田土壤因施用氮肥约产生150万吨N2O-N，占人类活动向大气输入N2O-N量的44％和每年向大气输入N2O-N总量的13％。此外，在农田生态系统中，全球水稻田CH4的总排放量约为35～56Tg，中国水稻田CH4的排放量占全球水稻田CH4总排放量的1/4。因此，在目前全球气候变暖的趋势下，农田土壤温室气体长期监测仍将是我国农业气象工作者面临的一项长期而艰巨的任务。土壤温室气体向大气传输过程由土壤温室气体产生、再氧化和排放三个过程组成。目前多采用静态箱-气相色谱法对农田温室气体排放进行观测，但对于土壤温室气体产生过程的研究多集中于室内土样培养实验，缺少有效的大田土壤产气直接监测设备。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够对浅层至深层土壤产生的温室气体进行铺集的土壤产气采集装置，确保温室气体采集工作精确和高效。
为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：
一种土壤产气采集装置，包括集气装置和与集气装置连接的取气装置。集气装置包括主集气管，并且主集气管外周均匀设有若干列能够保证温室气体均匀进入主集气管的通气孔。取气装置包括主取气管、注射器和三通阀，注射器通过三通阀连接主取气管，主取气管与主集气管连接。
根据本实用新型的土壤产气采集装置主体由主集气管构成，结构简单，易于操作，使用方便，降低了研究成本。主集气管外周均匀设有大量通气孔，能充分保证主集气管与周围土壤环境达到气压平衡以及确保土壤里产生的气体能够均匀进入管内，确保温室气体采集工作精确和高效。并且，本实用新型的土壤产气采集装置设计体积小，避免了取气装置过大对作物生长的影响，保证了作物的正常生长。在作物生长季之前埋入耕作土壤不同深度之中，最大程度保证作物生长的真实环境，且能长期连续无干扰的置于土壤之中，可以同时观测土壤温室气体产生的空间和时间变异规律。另外，在同一观测点可在垂直深度上设置多个本装置，对浅层至深层土壤温室气体产生实现分层采集，提高了研究精度和效率，使观测更具代表性。
对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步地改进。
根据本实用新型的土壤产气采集装置，在一个优选的实施方式中，主集气管外周包覆滤网，滤网通过喉箍固定在主集气管外周。通过滤网覆盖主集气管表层，能够避免土壤微小颗粒物等杂质进入主集气管。
具体地，在一个优选的实施方式中，滤网目数为400目。
具体地，在一个优选的实施方式中，喉箍包括不锈钢材质层。
具体地，在一个优选的实施方式中，滤网包覆主集气管2～3层。
进一步地，在一个优选的实施方式中，主集气管构造为两端开口的圆柱形管结构，并且主集气管两端设有拆卸式堵头，靠近主取气管一端的堵头上设有通孔。拆卸式堵头的设置方式，能够方便定期清理主集气管内残留的微小颗粒物，保证管内清洁干净。
具体地，在一个优选的实施方式中，主取气管通过过壁接头与主集气管连接。
进一步地，在一个优选的实施方式中，主集气管包括PVC材料层。主集气管由PVC管加工制成，重量轻，体积小，易于搬运和布设。
进一步地，在一个优选的实施方式中，主取气管包括硅胶材料层。
具体地，在一个优选的实施方式中，通气孔的直径为0.4～0.6cm，通气孔之间的间距为0.4～0.6cm。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：结构简单，易于操作，使用方便，降低了研究成本，能够确保温室气体采集工作精确和高效，能够避免取气装置对作物生长的影响，能够对浅层至深层土壤产生的温室气体进行分层铺集，提高研究精度和效率，使观测更具代表性。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：
图1示意性显示了本实用新型实施例的土壤产气采集装置的整体结构；
图2示意性显示了本实用新型实施例的土壤产气采集装置的分解结构；
图3示意性显示了本实用新型实施例的土壤产气采集装置的剖面结构。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。
图1示意性显示了本实用新型实施例的土壤产气采集装置100的整体结构。
图2示意性显示了本实用新型实施例的土壤产气采集装置100的分解结构。图3示意性显示了本实用新型实施例的土壤产气采集装置100的剖面结构。
如图1至图3所示，本实用新型实施例的土壤产气采集装置100，包括集气装置10和与集气装置10连接的取气装置20。集气装置10包括主集气管11，并且主集气管11外周均匀设有若干列能够保证温室气体均匀进入主集气管11的通气孔101。取气装置20包括主取气管21、注射器22和三通阀23，注射器22通过三通阀23连接主取气管21，主取气管21与主集气管11连接。本实用新型实施例的土壤产气采集装置主体由主集气管构成，结构简单，易于操作，使用方便，降低了研究成本。主集气管外周均匀设有大量通气孔，能充分保证主集气管与周围土壤环境达到气压平衡以及确保土壤里产生的气体能够均匀进入管内，确保温室气体采集工作精确和高效。并且，本实用新型的土壤产气采集装置设计体积小，避免了取气装置过大对作物生长的影响，保证了作物的正常生长。在作物生长季之前埋入耕作土壤不同深度之中，最大程度保证作物生长的真实环境，且能长期连续无干扰的置于土壤之中，可以同时观测土壤温室气体产生的空间和时间变异规律。另外，在同一观测点可在垂直深度上设置多个本装置，对浅层至深层土壤温室气体产生实现分层采集，提高了研究精度和效率，使观测更具代表性。具体地，在一个优选的实施方式中，通气孔101的直径优选为0.4～0.6cm，特别优选为0.5cm，阵列的通气孔101之间的间距优选为0.4～0.6cm，特别优选为0.5cm，这种方式能够进一步保证温室气体能够均匀进入主集气管11。注射器22优选为30～60ml针筒注射器，用于抽真空形成负压和气体的收集。三通阀23优选为塑料三通阀，用于将取得的气体移入气袋、气瓶等存储装置。
根据本实用新型的土壤产气采集装置100，如图2和图3所示，在一个优选的实施方式中，主集气管11外周包覆滤网12，滤网12通过喉箍13固定在主集气管11外周。通过滤网覆盖主集气管表层，能够避免土壤微小颗粒物等杂质进入主集气管。具体地，在一个优选的实施方式中，滤网12目数至少400目，滤网12包覆主集气管11至少2～3层。具体地，在一个优选的实施方式中，喉箍13为美式不锈钢喉箍，带宽为12.7cm，采用透孔工艺技术加工。两个喉箍13分别置于主集气管11的两端，固定住滤网12。
进一步地，如图2和图3所示，在一个优选的实施方式中，主集气管11构造为两端开口的圆柱形管结构，并且主集气管11两端设有拆卸式堵头14，靠近主取气管21一端的堵头14上设有通孔141。拆卸式堵头的设置方式，能够方便定期清理主集气管内残留的微小颗粒物，保证管内清洁干净。具体地，在一个优选的实施方式中，主取气管21通过过壁接头与主集气管11连接。进一步地，在一个优选的实施方式中，主集气管11由高强度PVC材料制成，主集气管11的长度优选为50cm，内径优选为5cm，确保主集气管11能够采集确定的气量。主集气管由PVC管加工制成，重量轻，体积小，易于搬运和布设。优选地，堵头14由PVC材料制成，堵头14的内径根据主集气管11的外径确定，靠近主取气管21的堵头14中间设有通孔141，通过过壁接头固定主取气管21。进一步地，在一个优选的实施方式中，主取气管21为高弹性耐高温高湿硅胶软管，长度优选为50～80cm，根据取气深度确定。
如图1至图3所示，本实用新型实施例的土壤产气采集装置100的具体使用方式如下：
第一步，集气装置10和取气装置20室内安装。在野外安装之前，在实验室内将400目滤网12平整均匀的紧贴于主集气管11表面裹覆两周，尽量避免滤网12鼓起，再用喉箍13在主集气管11两端将滤网12固定，然后用堵头14将主集气管11两端封闭。另取主取气管21通过过壁接头与堵头14连接。连接完成后，仔细检查装置各连接处，尤其是堵头14、过壁接头及喉箍13各接口处是否稳固，防止松动。第二步，野外集气装置10安装。在作物播种或移栽之前，农田翻耕之后，在农田小区中央部位挖一个长约60cm、宽15cm、深30-50cm的土槽，最大深度根据各种作物耕作层深度确定。根据研究需求，将一个或多个集气装置10放入土槽，可单层取气，也可多层气体同时采集。集气装置10放好后，用上覆泥土将土槽填充平整，恢复平整的地面，保证主取气管21至少有20cm露于地面之上，如果有多层取气需求，要将各主取气管21做好明显标记，取三通阀23连接到主取气管21一端并将其封闭，避免取气前土壤等杂质进入主取气管21。第三步，取气。于取气试验的当天，在取气之前3小时，取60毫升的针管注射器22通过三通阀23连接主取气管21，然后将集气装置10内的余气抽出，使主集气管11处于真空负压状态，并重新封闭主取气管21。三小时后，利用注射器22将土壤产生的气体通过三通阀23收集于气袋。
根据上述实施例，可见本实用新型涉及的土壤产气采集装置，结构简单，易于操作，使用方便，降低了研究成本，能够确保温室气体采集工作精确和高效，能够避免取气装置对作物生长的影响，能够对浅层至深层土壤产生的温室气体进行分层铺集，提高研究精度和效率，使观测更具代表性。
虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种土壤产气采集装置，其特征在于，包括集气装置和与所述集气装置连接的取气装置；
所述集气装置包括主集气管，并且所述主集气管外周均匀设有若干列能够保证温室气体均匀进入主集气管的通气孔；
所述取气装置包括主取气管、注射器和三通阀，所述注射器通过所述三通阀连接所述主取气管；所述主取气管与所述主集气管连接。
2.根据权利要求1所述的土壤产气采集装置，其特征在于，所述主集气管外周包覆滤网，所述滤网通过喉箍固定在所述主集气管外周。
3.根据权利要求2所述的土壤产气采集装置，其特征在于，所述滤网目数为400目。
4.根据权利要求2或3所述的土壤产气采集装置，其特征在于，所述喉箍包括不锈钢材质层。
5.根据权利要求2或3所述的土壤产气采集装置，其特征在于，所述滤网包覆所述主集气管2～3层。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的土壤产气采集装置，其特征在于，所述主集气管构造为两端开口的圆柱形管结构，并且所述主集气管两端设有拆卸式堵头，靠近所述主取气管一端的堵头上设有通孔。
7.根据权利要求6所述的土壤产气采集装置，其特征在于，所述主取气管通过过壁接头与所述主集气管连接。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的土壤产气采集装置，其特征在于，所述主集气管包括PVC材料层。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的土壤产气采集装置，其特征在于，所述主取气管包括硅胶材料层。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的土壤产气采集装置，其特征在于，所述通气孔的直径为0.4～0.6cm，所述通气孔之间的间距为0.4～0.6cm。
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| CN110129190A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-08-16 | 农业部沼气科学研究所 | 温控套管导气负压式干发酵系统 |
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