一种测量红树林树干甲烷传输速率的静态箱的制作方法

本实用新型涉及一种测量红树林树干甲烷传输速率的静态箱，适用于大气科学、环境科学、自然地理学和生态学中温室气体排放调查领域。

背景技术：

全球变暖是全人类共同关注的环境问题之一。作为一种重要的温室气体，甲烷（CH₄）排放的相关研究已成为学术界普遍关注的问题。甲烷传输途径包括扩散传输、气泡传输和植物体传输等。其中，植物体传输具有效率高和速度快的特点。目前，国内已有不少研究对湿地草本植物甲烷的传输速率进行定量测量，但对木本植物的甲烷传输速率研究甚少。据估算全球每年通过木本植物释放到大气中的甲烷约计80 Tg/年。尤其在热带和亚热带红树林沼泽，大量甲烷通过木本植物的树干释放到大气中。为了更好地了解红树林植物体甲烷传输的特征与变化趋势，以便及时地制定甲烷减排和应对全球变暖的措施，必须了解红树林湿地木本植物甲烷传输速率，并设计一种专用于测量红树林树干甲烷传输速率的静态箱。

测量湿地植物甲烷传输速率的静态箱一般由箱体和底座两个部分组成。箱体又包括注射器、阀门、抽气口等部分组成。此类静态箱一般倒扣于湿地土壤-植物系统之上，观测湿地甲烷排放通量，再通过设置植株剪切处理组，观测剪切植物后的湿地甲烷排放通量，通过二者的通量差值估算植物甲烷传输速率。此类静态箱适用于水稻、芦苇、莎草等湿地草本植物甲烷传输速率测定。静态箱的高度设计随着植株的高度改变而改变。

将传统的测量湿地植物体甲烷传输的静态箱应用在红树林木本植物体甲烷排放的测量上，存在一定的弊端。首先，红树林木本植物的体型较大，若按照传统静态箱设计，会使得箱体体积庞大，整体装置造价高且不易运移；其次，采样植物剪切法对红树林植株并不适用，首先对植株本身造成破坏，其次忽略了植物根系泌氧能力对湿地甲烷氧化的影响，进而影响甲烷传输测定的准确性；第三，对于同一红树林植株，树干或树枝的不同部位甲烷传输速率差异较大，传统的静态箱会忽略这种局部异质性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种测量红树林树干甲烷传输速率的静态箱，该静态箱可以准确测量红树林湿地木本植物树干的甲烷传输速率，且结构简单，易于制造，具有良好的便携性和易操作性。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种测量红树林树干甲烷传输速率的静态箱，包括箱体，所述箱体上侧面中部和下侧面中部分别设有一段与树干外径相适应以包住树干的套管，所述箱体由可相对侧向打开的前半箱体和后半箱体组成，所述套管也相应地被分隔成设于前半箱体上的前半套管和设于后半箱体上的后半套管，所述箱体上还设有采气口和气压平衡管。

进一步的，所述前半箱体的前侧面开设有通风窗，所述通风窗外围设有滑槽，并配设有与滑槽相适应以封住通风窗的抽板。

进一步的，所述前半箱体和后半箱体一侧用合页连接，另一侧可相对自由开合。

进一步的，所述采气口上设有取样帽，所述取样帽内设有硅胶塞，以通过注射器进行多次抽样和进样。

进一步的，所述气压平衡管上连接有容积可变的柔性密封袋，以平衡箱体与大气的气压差。

相较于现有技术，本实用新型的有益成果：1）结构简单，整体构件加工方式简单，容易量产；2）设计选用的材料价格低廉，配件易于购买；3）构造轻盈、便于携带，单件静态箱总质量不超过1kg；4）操作简便，单人即可完成固定、密封和抽气的采样全过程；5）与传统静态箱相比，该静态箱可直接固定在木本植物树干和枝条的不同部位，可用于分析木本植物不同部位的甲烷传输的异质性；6）测定不同时间段树干甲烷传输时，只需打开抽板短时间通风后，再将抽板安装密封即可进行下一时段观测，无需取下整个静态箱，操作方便；7）体积小，气体可在短时内混匀；8）可独立使用，采样时不受外界条件和采样布点的限制，同时对待测植物无任何损伤。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构前视图。

图2是本实用新型实施例的结构后视图。

图3是本实用新型实施例中抽板的结构示意图。

其中：1-箱体，2-采样口，3-套管，4-通风窗，5-气压平衡管，6-合页，7-滑槽，8-抽板，11-前半箱体，12-后半箱体，21-前半套管，22-后半套管。

具体实施方式

本实用新型用于测量红树林树干甲烷传输速率的静态箱，如图1、2所示，包括箱体1，箱体1上侧面中部和下侧面中部分别设有一段与树干外径相适应以包住树干的套管2，箱体1由可相对侧向打开的前半箱体11和后半箱体12组成，套管2也相应地被分隔成设于前半箱体11上的前半套管21和设于后半箱体12上的后半套管22。在本实施例中，前半箱体11和后半箱体12一侧用合页6连接，另一侧可相对自由开合，以方便静态箱的安装或拆卸。

箱体1上还设有采气口2和气压平衡管5。采气口2和气压平衡管5设于箱体1的上侧面。采气口2上设有取样帽，取样帽内设有硅胶塞，以通过注射器进行多次抽样和进样。在本实用新型较佳实施例中，采气口2为一金属采气嘴，金属采气嘴通过螺母和螺栓固定在箱体顶面，并在螺母和螺栓之间加硅胶垫圈保证气密性。螺栓中空保障气体流通。螺栓顶套含取样帽，内设硅胶塞，从而通过注射器进行多次抽样和进样，硅胶塞可更换。气压平衡管5穿过箱体露出箱体外，气压平衡管2上连接有容积可变的柔性密封袋，如气球，以平衡箱体与大气的气压差。

前半箱体11的前侧面开设有通风窗4，通风窗4外围设有滑槽7，并配设有与滑槽7相适应以封住通风窗4的抽板8（如图3），以便于测定时的密封和两次测定间隔的通风。

使用时，将本实用新型测量红树林树干甲烷传输速率的静态箱套在红树林木本植物的树干和树枝上，并对箱体周围进行密封，测量一段时间内箱体内甲烷的浓度变化，得到甲烷的传输速率。该静态箱质量轻盈，利用生料带与胶带即可牢固地固定在树干上，不会对木本植物本身造成损伤。

下面结合一具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参照附图1，本实用新型静态箱的箱体1为厚度为4mm的20cm×20cm×20cm的立方箱体，由前半箱体11和后半箱体12组成；前半箱体11的顶面距离端部2cm安装金属采气嘴，金属采气嘴用螺母和螺栓固定在前半箱体11上；箱体顶面和底面中心各粘接一厚度为2mm、直径为φ8cm、高度为5cm的套管3，套管3穿过箱体1，外露2.5cm；前半箱体11的中心镂空14cm×14cm的通风窗4，并在外侧设有15cm×15cm的滑槽7和配套的带把手的抽板8；后半箱体12的顶面距离端部2cm设一段厚度为1mm，高度为5cm，直径为φ5mm的细管，该细管穿过箱体，外露出4cm，上套一个气球作为气压平衡管。箱体1用两个高度为4cm的合页6连接箱体，合页离顶面的距离为4cm，间隔为8cm。其中，静态箱、卡槽和抽板均采用有机玻璃材质，金属采气嘴采用镀铬铜合金（配套硅胶塞和硅胶垫圈）。

测量红树林树干或枝条的甲烷传输速率前，先用生料带裹紧植物包管所在的树干部分，并多留出一截用于箱体固定，在生料带的表面再覆盖一层或多层（具体根据树干的胸径调节）高密度橡胶条，用电工胶布捆紧橡胶条，使橡胶条之间、橡胶条和生料带之间密合。自上而下多次测量静态箱包裹树干段胸径，以计算被包裹段的平均胸径，记录数据。在气压平衡管上套上气球，将静态箱打开并套在树干或枝条上，利用透明胶和真空硅胶密封整个箱体。利用胶带将包管外壁和露出的高密度橡胶条缠在一起，使箱体固定在树干上并保证气密性，待所测植株静态箱均安装完毕后，迅速盖上抽板，用透明胶密封并开始采样。在t0时刻利用60mL带三通阀注射器插入金属采气咀，抽取30ml箱内气体，注入0.5L的铝塑复合膜气体采样袋中，每隔0.5小时取样一次。采样的同时，记录当地的温度、湿度和大气气压。气体样品带回实验室后利用气相色谱仪检测甲烷的相对含量，并用标气标定，获得甲烷实际的含量。

以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。