土壤氨挥发原位监测装置制造方法

专利名称:土壤氨挥发原位监测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型具体涉及一种土壤氨挥发原位监测装置，所述装置包括筒体、顶盖和底盘，所述顶盖设置在筒体顶部，所述底盘设置在筒体下部的外壁上；所述筒体两端敞开，其上部设有邻接的两层海绵，所述海绵外缘与所述筒体内壁匹配；所述底盘上部的筒体上均布有3～5个下通气孔，所述筒体的顶部边缘还均布有2～4个上通气孔。利用本实用新型所述装置进行测定，包括海绵浸液、取样、矫正试验、氨的测定、计算等步骤，既适用于小区试验和多因素对比研究，又反映田间实际。
【专利说明】±壤氨挥发原位监测装置

【技术领域】
[0001] 本实用新型属于±壤氨挥发监测【技术领域】，具体涉及一种±壤氨挥发原位监测装 置。

【背景技术】
[0002] 目前，增加氮（N)服投入是发展农业生产的主要途径之一，但是氮服施入±壤后， 大部分会通过各种途径损失于环境之中，其中氨（N&)挥发是氮服气态损失的重要途径。据 估算，全球每年施用的化学氮服和有机氮服分别为N 7800万吨和N 3300万吨左右，氨挥发 损失分别占其施用量的14%和23%左右。同时，随着人们对粮食需求的增加，氮服施用量也 越来越高。另外，过量施氮再加上不合理的施用方法、干旱的气候和±壤抑较高等导致旱 地的氨挥发更为严重。而大气中氨气浓度升高又将导致沉降至地表的活性氮增多，从而引 发诸如森林或水生生态系统的酸化、富营养化及物种多样性降低等一系列环境问题。
[0003] 由于农业生产过程中排放的氨气量十分巨大，因此关于农田氨挥发的研究一直是 农田生态系统氮循环的一项重要内容。为了正确评价氨挥发的影响，定量分析农田±壤氨 挥发通量成为必然，由此也发展出了多种测定方法。但是由于影响氨挥发的因素众多，采用 不同的测定方法对测定结果会有很大的影响。
[0004] 截至目前，国内外测定±壤氨挥发的方法总体可分为间接法和直接法两大类。间 接法主要指±壤平衡法，该方法兴起于20世纪70年代，通过施服量与植物吸收量、±壤残 留量和淋失量的差值来估算氨的挥发量，但由于该方法测定项目繁多，不考虑反硝化损失， 且任何一项检测项目均有存在试验误差的可能，势必影响最终氨挥发估算结果，因此，该方 法具有试验繁琐，花费人力、物力、财力较多，W及误差较大等缺陷。直接法主要有密闭室 法、微气象法，还有在欧洲一些国家流行的风洞法，W及近年来在一些发达地区应用的比较 先进的可调谐二极管激光吸收光谱法。微气象法、风洞法W及可调谐二极管激光吸收光谱 法均可直接从试区上方的空气中采样测定，准确性高，然而要求较大的试区面积。微气象法 的试区面积不能小于1公顷（hm 2)，且周围田块不能施用化服；风洞法和可调谐二极管激光 吸收光谱法虽然要求的面积可在1公顷W下，但亦不能很小。因此，该H种方法多适用于大 型生态区域的气体动态研究。对于多因素对比的野外田间小区试验，由于从不同小区挥发 的氨气在试区上部来回流动，微气象法难W区分其来源。另外，微气象法、风洞法W及可调 谐二极管激光吸收光谱法还要求高精密度和灵敏度的仪器测定风速、温度及大气中的氨浓 度变化，该些试验仪器昂贵致使研究费用较大。因此，W上H种方法不适宜于多因素田间小 区对比试验和研究经费欠缺且没有电源的野外农田观测研究。
[0005] 20世纪70年代末，DenLmead(1979)提出了至今依然在小区试验中广泛应用的密 闭室法。密闭室法的原理是将供试的±壤服料和作物等放在一密闭容器中，用酸或碱性物 质吸收该系统的氨，然后进行定量测定。密闭室法装置比较简单，条件易于控制，可W估测 某一点±壤一氨的物质交换，适合于小区试验和多因素对比研究，但密闭状态下的氨挥发 过程完全不同于自然状态，氨浓度梯度气压梯度瑞流脉动和气体流动与自然条件下不同， 因此，其研究结果基本上是定性的。
[0006] 综上所述，由于测定技术水平限制，当前±壤氨挥发的研究长期W盆栽试验、室内 模拟及密闭容器为主，所得结果难W反映田间实际。


【发明内容】

[0007] 针对上述问题，本实用新型设计了一种既适用于小区试验和多因素对比研究，又 能反映田间实际的±壤氨挥发原位监测装置。
[0008] 为完成W上发明目的，本实用新型通过W下技术方案实现：
[0009] 设计一种±壤氨挥发原位监测装置，包括筒体、顶盖和底盘，所述顶盖设置在筒体 顶部，所述底盘设置在筒体下部的外壁上；所述筒体两端敞开，其上部设有邻接的两层海 绵，所述海绵外缘与所述筒体内壁匹配；所述底盘上部的筒体上均布有3?5个下通气孔， 所述筒体的顶部边缘还均布有2?4个上通气孔。
[0010] 本实用新型将两层海绵邻接设置，只需要在下部设一层支撑篱，且在换下层海绵 时操作方便，田间更换时间短，误差小；上层海绵主要作用是阻挡外界的氨气和沉降的其它 灰尘对下层海绵的影响。
[0011] 优选的，所述筒体、顶盖和底盘均为聚氯己帰材质。
[0012] 优选的，所述筒体为上下等径的圆柱筒体，所述底盘为圆环状，环围在筒体下部四 分之一高度处的外壁上，而形成一定宽度的外沿。
[0013] 优选的，所述海绵下层设置在下通气孔之上，所述海绵上层设置在上通气孔之下。
[0014] 优选的，所述下层海绵通过支撑篱活动设置在筒体内，所述上层海绵叠放在下层 海绵之上，所述支撑篱由无挥发性和腐蚀性的硬质材料制成，如不镑钢、硬质塑料等。
[0015] 优选的，所述下通气孔与上通气孔的总面积比为1 ;5?6。
[0016] 本实用新型用于±壤氨挥发的测定方法，包括W下步骤：
[0017] (1)海绵浸液；将所述±壤氨挥发原位监测装置中的两层海绵浸满磯酸甘油溶液， W海绵吸收饱和且不滴液为准；所述磯酸甘油溶液由W下体积百分比的原料组成；磯酸 10%、丙H醇4%、蒸觸水86% ;
[0018] (2)取样；将所述±壤氨挥发原位监测装置放置在选定小区，底盘W下的筒体入 ±，每隔一定时间进行下层海绵更换，将下层海绵取出，迅速装入袋子中密封，同时换上另 一块浸满所述磯酸甘油溶液的海绵继续进行取样；
[0019] (3)矫正试验：取样开始的同时，在选定小区露天放置两组盛有25mL碳酸氨馈溶 液的蒸发皿，其中一组罩W浸好液的所述±壤氨挥发原位监测装置；取样结束的同时，在每 个蒸发皿中加入5mL的硫酸溶液(用于终止碳酸氨馈溶液中氨的挥发)，再将蒸发皿中溶液 分别全部洗入容器，加蒸觸水定容至lOOmU混合均匀，然后分别检测溶液中馈的浓度，计算 溶液中馈的含量，进而分别得出两组蒸发皿中馈态氮的损失率；蒸发皿中馈态氮损失率= (试验开始前馈态氮含量-试验结束时馈态氮含量）/试验开始前馈态氮含量；
[0020] (4)氨的测定；把步骤（2)中换下的下层海绵置入盛有足量氯化钟溶液的容器中 振荡提取1 h后，采用說酷蓝比色法测定提取液中的馈态氮含量；
[0021] (5) ±壤氨挥发量的计算：
[002引①氨挥发速率 AVR=CX [M / (AXD) ] X 1〇-2, C=LR无 / LR有
[002引其中，AVR为氨挥发速率（NHs-N, kg/Oim2 ? d)) ;C为校正系数；M为步骤（4)所测 得的馈态氮量（N&-N，mg) ;4为±壤氨挥发原位监测装置入±处的截面积(若筒体等径，即 为筒体截面积)，m2;D为每次连续取样的时间，d (天);LRi为露天蒸发皿中馈态氮的损失率； LRg为罩W所述±壤氨挥发原位监测装置的蒸发皿中馈态氮的损失率；进而得到
[0024] 妥±壤氨挥发累积量=E AVR= AVRXD，单位kg/hm2。
[0025] 优选的，步骤（2)所述下层海绵更换间隔为：取样开始前7天间隔24h，7天后间 隔48?7化。
[0026] 优选的，步骤（2)还包括上层海绵更换，更换间隔为3?7天，将上层海绵取出，同 时换上另一块浸满所述磯酸甘油溶液的海绵继续进行取样。
[0027] 优选的，所述碳酸氨馈溶液浓度为0. Olmol/L，所述硫酸溶液体积浓度为10%，所 述氯化钟溶液浓度为Imol/Lo
[0028] 本实用新型的积极有益效果：
[0029] 1.本实用新型±壤氨挥发原位监测装置在农田实际操作中更具有实际应用价值， 其顶部设计有防雨水、防风吹、防日晒的顶盖，不仅能够减免降水对装置中浸液海绵的影 响，还能防止日光暴晒，较少液体损耗，更能阻挡大风天气引起的灰尘扬沙对装置中浸过磯 酸甘油海绵的影响。
[0030] 2.本实用新型±壤氨挥发原位监测装置所用材料均为市场常见，价格便宜，并且 本实用新型在野外无需电源，具有更广的适用范围。
[0031] 3.本实用新型还在筒体外周设计了能形成一定宽度外沿的底盘，保证了装置的稳 定和入±深度一致，因此，本实用新型更适应于各种天气环境，具有更广的实际应用价值。
[0032] 4.本实用新型±壤氨挥发原位测定方法在农田实际操作中测定误差较小，更接近 实际值，并能够适用于农田小区试验和多因素对比试验研究，具有较好的试验推广应用价 值。

【附图说明】

[0033] 图1本实用新型±壤氨挥发原位监测装置的结构示意图；
[0034] 图2本实用新型±壤氨挥发原位监测装置的剖视图；
[00巧]图中1为筒体，2为顶盖，3为底盘，4为下层海绵，5为上层海绵，6为下通气孔，7 为上通气孔，8为支撑篱。
[0036] 图3不同施氮水平的±壤氨挥发速率动态变化。
[0037] 图4不同施氮水平±壤氨挥发累积变化。

【具体实施方式】
[0038] W下结合具体实施例，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具 体实施例仅仅用W解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0039] 实施例一
[0040] -种±壤氨挥发原位监测装置，见图1、2,包括筒体1、顶盖2和底盘3,所述顶盖 2 (直径18cm)设置在筒体1顶部，所述底盘3设置在筒体1下部的外壁上(距筒体1底部 5cm);所述筒体1为两端敞开的等径圆柱筒体（内径15. 5cm、外径16cm、高20cm)，其上部设 有两层海绵（厚1. 5畑1、直径15. 5畑1)，所述海绵外缘与所述筒体1内壁匹配；所述底盘3上 部的筒体1上均布有4个下通气孔6 (圆孔，直径1cm，距筒体1底部6cm)，所述筒体1的顶 部边缘还均布有3个上通气孔7 (每个高0. 5畑1、长12畑1，呈带状)。所述底盘3为圆环状， 环围在筒体1下部四分之一高度处的外壁上，使形成一定宽度外沿(宽3cm)。
[0041] 所述筒体1、顶盖2和底盘3均为建材市场上常见的聚氯己帰材质，材料成本较低。 下层海绵4设置在下通气孔6之上；上层海绵5设置在上通气孔7之下。所述下层海绵4 通过支撑篱8 (距筒体1底部12cm)活动设置在筒体1内，上层海绵5叠放在下层海绵4之 上，所述支撑篱由不镑钢丝制成。所述下通气孔6与上通气孔7的总截面积比为1点5。 [00 4引 实施例二
[0043] 一种±壤氨挥发原位监测装置，包括筒体、顶盖和底盘，所述顶盖设置在筒体顶 部，所述底盘设置在筒体下部的外壁上；所述筒体两端敞开的长方筒体，其上部设有两层海 绵，所述海绵外缘与所述筒体内壁匹配；所述底盘上部的筒体上均布有4个下通气孔，所述 筒体的顶部边缘还均布有3个上通气孔。所述底盘为方环状，环围在筒体下部四分之一高 度处的外壁上，使形成一定宽度外沿。
[0044] 所述筒体、顶盖和底盘均为建材市场上常见的聚氯己帰材质，材料成本较低。所述 海绵下层设置在下通气孔之上，所述海绵上层设置在上通气孔之下。所述下层海绵通过支 撑篱活动设置在筒体内，所述上层海绵叠放在下层海绵之上，所述支撑篱由硬质塑料制成。 所述下通气孔与上通气孔的总截面积比为1 ;5。
[004引 实施例S
[0046] -种±壤氨挥发的测定方法，包括W下步骤：
[0047] (1)海绵浸液；将实施例一所述±壤氨挥发原位监测装置中的两层海绵浸满磯酸 甘油溶液，分别浸入20mU海绵吸收饱和且不滴液；所述磯酸甘油溶液由W下体积百分比 的原料组成；磯酸10%、丙H醇4%、蒸觸水86% ;
[0048] (2)取样；将所述±壤氨挥发原位监测装置放置在选定小区，底盘W下的筒体入 ±，每隔一定时间进行下层海绵更换，将下层海绵取出，迅速装入袋子中密封，同时换上另 一块浸入20mL所述磯酸甘油溶液的海绵继续进行取样；所述下层海绵更换间隔为：取样开 始前7天间隔2化，7天后间隔72h ;本步骤还包括上层海绵更换，更换间隔为5天，将上层 海绵取出，同时换上另一块浸入20mL所述磯酸甘油溶液的海绵继续进行取样；
[0049] (3)矫正试验：取样开始的同时，在选定小区露天放置两组(每组重复3次）盛有 25血浓度为0. Olmol/L的畑4肥〇3溶液的蒸发皿，其中一组罩W浸好液的所述±壤氨挥发 原位监测装置；取样结束的同时，在每个蒸发皿中加入5mL体积浓度为10%的硫酸溶液(用 于终止NH4HCO3溶液中氨的挥发)，再将蒸发皿中溶液分别全部洗入容器，加蒸觸水定容至 lOOmU混合均匀，然后分别检测溶液中馈的浓度，计算溶液中馈的含量，进而分别得出两组 蒸发皿中馈态氮的损失率（3次重复取平均数);蒸发皿中馈态氮损失率=(试验开始前馈态 氮含量-试验结束时馈态氮含量）/试验开始前馈态氮含量；
[0050] (4)氨的测定；把步骤（2)中换下的下层海绵置入盛有500血的Imol/L氯化钟溶 液的容器中振荡提取Ih后，采用說酷蓝比色法测定提取液中的馈态氮含量；
[0051] (5) ±壤氨挥发量的计算：
[005引①氨挥发速率 AVR=CX [M / (AXD) ] X 1〇-2, C=LR无 / LR有 [005引其中，AVR为氨挥发速率（NHs-N, kg/Oim2 ? d)) ;C为校正系数；M为步骤（4)所测 得的馈态氮量（N&-N，mg) ;4为±壤氨挥发原位监测装置入±处的截面积（即为筒体截面 积)，m2;D为每次连续取样的时间，d (天）；LRi为露天蒸发皿中馈态氮的损失率；LRg为罩 W所述±壤氨挥发原位监测装置的蒸发皿中馈态氮的损失率；进而得到
[0054] ⑤±壤氨挥发累积量=E AVR= AVRX D，单位kg/hm2。
[00巧]效果试验一：
[0056] 为了客观评定两种包膜尿素（有机膜和无机膜）在华北平原地区小麦-玉米轮作 中的环境效应及区分两种农田±壤氨挥发密闭室通气法(本实用新型实施例H方法、传统 流动通气测酸液原位吸收法）之间的差异和优越性，在小麦生长季设置3种氮服(树脂膜尿 素、硫膜+树脂膜尿素、普通尿素)，5个施N水平（0、120、160、200、240kgN/hm2)。试验随机 区组设计，3次重复，小区面积为4 X 4=16 m2，为了预防试验小区之间串服串水，本试验小区 每边用深0.7m的水泥预制板与另一小区分隔，四角水泥密封。施服后农田±壤氨挥发采用 本实用新型实施例H方法和传统采用的流动通气测酸液原位吸收法同时观测，W作比较， 施服后持续监测氨挥发状况，直到各施服小区与不施服小区氨挥发量相当为止。试验结果 见表1。
[0057] 表1两种密闭室通气法测定±壤氨挥发累积量对比（kgN/hm2)
[0058]

【权利要求】
1. 一种±壤氨挥发原位监测装置，其特征在于：包括筒体、顶盖和底盘，所述顶盖设置 在筒体顶部，所述底盘设置在筒体下部的外壁上；所述筒体两端敞开，其上部设有邻接的两 层海绵，所述海绵外缘与所述筒体内壁匹配；所述底盘上部的筒体上均布有3?5个下通气 孔，所述筒体的顶部边缘还均布有2?4个上通气孔。2. 根据权利要求1所述的±壤氨挥发原位监测装置，其特征在于：所述筒体、顶盖和 底盘均为聚氯己帰材质。3. 根据权利要求1所述的±壤氨挥发原位监测装置，其特征在于：所述筒体为上下等 径的圆柱筒体，所述底盘为圆环状，环围在筒体下部四分之一高度处的外壁上，而形成一定 宽度的外沿。4. 根据权利要求1所述的±壤氨挥发原位监测装置，其特征在于：所述海绵下层设置 在下通气孔之上，所述海绵上层设置在上通气孔之下。5. 根据权利要求1所述的±壤氨挥发原位监测装置，其特征在于：所述下层海绵通过 支撑篱活动设置在筒体内，所述上层海绵叠放在下层海绵之上，所述支撑篱由无挥发性和 腐蚀性的硬质材料制成。6. 根据权利要求1所述的±壤氨挥发原位监测装置，其特征在于：所述下通气孔与上 通气孔的总截面积比为1 ;5?6。
【文档编号】G01N33-00GK204287151SQ201420781754
【发明者】张淑利, 袁超, 靳海洋, 白雪莹, 刘园, 谢迎新, 王晨阳 [申请人]河南农业大学