一种利用双向硅胶环密封的农田温室气体采集装置及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用双向硅胶环密封的农田温室气体采集装置及其应用，属于气体采集装置的技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，农业源温室气体研究已经成为农业生态效应研究的热点问题之一。据估计，农业源温室气体约占全球温室气体排放总量的14%，减缓农业源温室气体排放对控制全球气候变化有重要作用。
[0003]在农业源温室气体研究中，温室气体采集装置是温室气体通量研究的基础。目前，国内外通用的农田生态系统温室气体采集测定方法主要有静态箱-气相色谱法和田间气体分析仪原位观测法，其中静态箱-气相色谱法具有成本低、易控制、易操作等优点，而静态箱装置受材质、成本、运输、便利性等条件影响则呈现多样化，但基本结构仍然是箱体和基座构成。所述箱体和基座之间通过基座上的水槽注水来实现箱体和基座的注水密封，由于注水密封在旱地农田温室气体采集过程中受水源条件、运输条件、水槽易损坏等限制因素影响，气体样品采集过程易受干扰而影响气体样品稳定性。
[0004]关于注水密封，中国专利CN10173111B公开了一种注水密封结构。该专利所述田间原位智能气密植物生长箱的箱体包括有上、下两部分箱体，上箱体为有盖无底的透明体，下箱体无盖无底，在下箱体上缘设有水槽，上箱体下缘放置在水槽内由水密封。
[0005]中国专利CN202230068U公开了一种测定农田温室气体排放的容量可调式静态箱。包括底座、下层箱体和箱盖，所述下层箱体和箱盖之间连接有至少一个上层箱体。本发明的效果在于根据农作物的株高选取静态箱的箱体层数，也可根据农作物的不同种类设计不同尺寸的箱体，实现了对箱体容量的调节。该容量可调式静态箱不仅结构复杂，且操作性和灵活性差。
[0006]传统静态箱都是在箱体侧壁的不同高度上设置采气管，实现对不同气层的气体进行采集。例如，中国专利CN104697586A公开的一种土壤温室气体排放与生境信息集成采集器。该采集方式结构复杂，灵活性差，对装置的工艺要求高。
【发明内容】
[0007]针对现有技术的不足，本发明提供一种利用双向硅胶环密封的农田温室气体采集
目.ο
[0008]本发明还提供一种利用上述温室气体采集装置进行温室气体采集的方法。
[0009]本发明的技术方案如下:
[0010]—种利用双向硅胶环密封的农田温室气体采集装置，包括插接设置的静态箱和基座，静态箱为顶部密封的圆筒结构，基座为两端开口的圆筒结构;静态箱下端开口的边缘设置有凹槽硅胶环，凹槽硅胶环环绕静态箱的下端开口一周；基座上端开口的边缘设置有凸起硅胶环，凸起硅胶环环绕基座上端开口一周；凸起硅胶环嵌入设置在凹槽硅胶环内；静态箱下开口边缘与基座上开口边缘通过密封卡扣连接。凸起硅胶环、凹槽硅胶环及密封卡扣共同起到密封作用。
[0011]优选的，所述静态箱包括自上而下依次连接的第一静态箱、伸缩段和第二静态箱；第二静态箱侧壁设置有多个竖直方向的固定杆，第一静态箱上设置有与固定杆配合的套管，所述套管的侧壁上设置有螺栓顶丝；固定杆与套管套接设置;所述伸缩段为褶皱伸缩波纹管。此处设计的优点是，根据不同高度农作物高度的不同，及同一农作物在不同生长时期的高度不同，调节伸缩段的高度，并通过螺栓顶丝固定，满足不同高度农作物的使用要求，通用性和稳定性高。
[0012]进一步优选的，所述静态箱的可调高度为25?100cm，内径为25?35cm，外径为30?40cm;所述基座的高度为15?25cm，内径为25?35cm，外径为30?40cm。
[0013]优选的，所述静态箱内设置有轴流风扇、温度计探针和进气棒；轴流风扇连接电瓶，温度计探针连接数显温度计。
[0014]进一步优选的，所述进气棒可滑动设置在静态箱顶部。通过调节进气棒的高度可以采集静态箱内不同高度空间内的气体样本，针对性强。
[0015]再进一步优选的，所述进气棒的端部设置有收集装置;所述收集装置与进气棒的端部贯通连接。通过收集装置均匀收集静态箱内部的气体，并提高了气体收集效率。
[0016]所述收集装置为横向收集管;所述横向收集管的侧壁上设置有多个入气孔;或者，所述收集装置为倒圆锥收集器，倒圆锥收集器的顶部开口与进气棒的端部贯通连接，倒圆锥收集器的底部设置有多个进气孔。避免了在箱体侧壁上设置多根收集管进行气体采集，结构简单，灵活性高。
[0017]优选的，所述凸起硅胶环和凹槽硅胶环的竖直截面为三角形。
[0018]优选的，所述基座的侧壁上设置有多个通气孔。通气孔实现基座内外土壤中的气体交换，使气体样品更具代表性。
[0019]—种利用上述温室气体采集装置进行温室气体采集的方法，包括步骤如下:
[0020]I)提前2h以上，将基座的1/2?3/4插入土层，如果要进行长期定点测定；提前24h以上将基座插入土层;提前将基座插入土层避免了对静态箱内部气体的扰动，提高实验的准确性。
[0021]2)将静态箱叠放在基座上方，凸起硅胶环嵌入凹槽硅胶环内，关闭密封卡扣；凸起硅胶环与凹槽硅胶环相互挤压产生弹性形变，起到密封作用；
[0022]3)上下移动调节进气棒的高度，确定气体样品采集位置；
[0023]4)待箱内气体稳定4?6min后开始计时，并通过取样口采集气体样品，每隔时间t采集多个气体样品，同时通过数显温度计读取静态箱内的气温；
[0024]5)气体采集完成后，开启密封卡扣，静态箱和基座分离，使静态箱通风。
[0025]优选的，所述温室气体采集的方法，还包括调节静态箱高度的步骤；具体步骤包括:根据不同植物的高度不同，通过伸缩段相应的调节静态箱的高度;或者，针对同一植物在不同生长阶段的不同高度，通过伸缩段相应的调节静态箱的高度。
[0026]优选的，所述步骤3)中还包括利用轴流风扇混合气体的步骤;开启轴流风扇，轴流风扇将静态箱内的气体混合均匀。此步骤可使静态箱内部的气体样品更均匀，有利于样品的均质性、稳定性。
[0027]该发明的有益之处是:
[0028]1、本发明所述利用双向硅胶环密封的农田温室气体采集装置，通过在静态箱和基座上设置机械密封结构，借助硅胶垫片实现密封，不仅气密性好、节省注水密封过程，且硅胶片易于更换，易于维护；
[0029]2、本发明所述利用双向硅胶环密封的农田温室气体采集装置，田间原位观测性好、基座对土壤扰动小、运输便携、易操作，适合农田多点、大批量气体样品的采集。
【附图说明】
[0030]图1为本发明所述利用双向硅胶环密封的农田温室气体采集装置的结构示意图；[0031 ]图2为设置有农田温室气体采集装置的结构示意图；
[0032]图3为凸起硅胶环和凹槽硅胶环的结构示意图；
[0033]图4为横向收集管的结构示意图；
[0034]图5为倒圆锥收集器的结构示意图；
[0035]其中，1、静态箱;2、基座;3、凸起硅胶环;4、凹槽硅胶环;5、进气棒;6、取样口；7、电瓶;8、数显温度计;9、温度计探针；10、密封卡扣；11、通气孔；12、伸缩段；13、套管；14、螺栓顶丝；15、横向收集管；16、固定杆；17、入气孔；18、倒圆锥收集器；19、第一静态箱;20、第二静态箱。
【具体实施方式】
[0036]下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
[0037]实施例1
[0038]如图1所示。
[0039]—种利用双向硅胶环密封的农田温室气体采集装置，包括插接设置的静态箱I和基座2，静态箱I为顶部密封的圆筒结构，基座2为两端开口的圆筒结构;静态箱I下端开口的边缘设置有凹槽硅胶环4，凹槽硅胶环4环绕静态箱I的下端开口一周；基座2上端开口的边缘设置有凸起硅胶环3，凸起硅胶环3环绕基座2上端开口一周；凸起硅胶3环嵌入设置在凹槽硅胶环4内；静态箱I下开口边缘与基座2上开口边缘通过密封卡扣10连接。凸起硅胶环3、凹槽硅胶环4及密封卡扣1共同起到密封作用。
[0040]实施例2[0041 ] 如图2所示。
[0042]如实施例1所述的利用双向硅胶环密封的农田温室气体采集装置，其区别在于，所述静态箱I包括自上而下依次连