O通量协同测定装置制造方法
【专利摘要】一种土壤CO2、CH4和N2O通量协同测定装置主要包括采样系统(19)、控制系统(20)和分析系统(21)，其特征在于：所述采样系统(19)内设有多个气室(1)，所述控制系统(20)内设有主控板(15)、进气口电磁阀(3)和出气口电磁阀(5)，所述的每个气室(1)都分别与对应的进气口电磁阀(3)和出气口电磁阀(5)相连。本发明创造的有益效果是，本系统实现同时测得土壤CO2、CH4和N2O通量的数据，在测定过程中可自动观测采集，可减轻野外工作强度。
【专利说明】土壤C02、CH4和N2O通量协同测定装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及土壤气体通量测定装置和方法领域，具体为一种土壤CO2XH4和N2O通 量协同测定装置。
【背景技术】
[0002] 生态系统碳氮循环过程对全球变化响应的研究方法主要借助于基于涡度协方差 (EC)技术和箱式法的地面通量观测、控制实验、模型模拟、卫星遥感等技术方法。然而，在众 多的方法中，以EC技术对生态系统的干扰较小，通过长时间序列的观测，可获取自然条件 下生态系统对全球变化的响应信息，是研究碳通量的生物物理控制机制、碳源/碳汇潜力 及其动态变化较为直接的方法。
[0003] 同时，静态箱-气象色谱法是我国观测土壤温室气体（C02，CH4，N 20)排放的主要方 法。IPCC估算全球陆地生态系统温室气体排放总量时，除森林冠层之外，仍以箱式法观测 的数据为基础。而在关于土壤CO 2通量观测方面，都是仅仅为对CO2通量进行测定。
[0004] 目前，公开的专利CN103235106A、CN103235105A和CN103235105A等专利仅仅公开 气体采集装置，但没有对其控制系统以及原理、气体测定计算方法等进行公开，而这些是当 前气体通量测定过程中急需解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本申请的目的在于提供一种土壤C02、CH4和N 2O通量协同测定装置，以解决土壤 C02、CH4和N2O通量测定数据难以获得的问题。
[0006] 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案： 一种土壤C02、CH4和N2O通量协同测定装置主要包括采样系统（19)、控制系统（20)和 分析系统（21)，其特征在于：所述采样系统（19)内设有多个气室（1)，所述控制系统（20) 内设有主控板（15)、进气口电磁阀（3)和出气口电磁阀（5)，所述的每个气室（1)都分别与 对应的进气口电磁阀（3)和出气口电磁阀（5)相连，所述气室（1)与进气口电磁阀（3)之 间设有控制系统过滤器（2)，所述进气口电磁阀（3)总气管上设有与出气口电磁阀（5)总气 管相连的同步泵（4)，所述分析系统（21)内设有C0 2/CH4分析仪（7)和N2O分析仪（9)，所 述C02/CH 4分析仪（7)和队0分析仪（9)为并联方式连接，所述C02/CH4分析仪（7)与队0分 析仪（9)在与控制系统（20)连接的管路中设有分析系统过滤器￠)，在C0 2/CH4分析仪（7) 与N2O分析仪（9)的后方设有分析仪泵（8)，所述分析仪泵（8)后连有与控制系统（20)相 通的气路。
[0007] 进一步，所述控制系统（20)设置在三防箱（32)内，所述三防箱（32)的一侧设有 航空插头（11)和阀板（10)，所述阀板（10)上装有进气口电磁阀⑶和出气口电磁阀（5)， 所述三防箱（32)内设有面板，所述面板上设有指示灯条（13)和SD卡座（14)，所述三防箱 (32)设还设有在同步泵阀（12)、主控板（15)和副控制板（16)，所述同步泵阀（12)与同步 泵⑷相连，用于控制同步泵⑷与分析仪进气口（17)和出气口（18)的气路通断，所述副 控制板（16)作为接口板与主控板（15)共同实现对进气口电磁阀（3)和出气口电磁阀（5) 的通断控制，以及对气室（1)的动作和气室传感器（33)数据采集的控制。
[0008] 进一步，所述主控板（15)上设有SD卡座（14)，所述主控板（15)上设有数据传输 单元（25)，所述数据传输单元（25)可通过有线传输（26)和无线传输（27)两种方式传输数 据。
[0009] 进一步，所述控制系统（20)内设有数据采集单元（22)和主控板（15)，所述CO2/ CH4分析仪（7)和N2O分析仪（9)通数据采集单元（22)与主控板（15)相连，所述气室（1) 上设有气室传感器（33)，所述气室传感器（33) -方面与数据采集单元（22)连接，另一方 面气室传感器（33)通过控制单元（23)与主控板（15)相连，所述主控板（15)上连有存储 单元（24)，用于数据存储，通过数据采集单元（22)实现对C0 2/CH4分析仪（7)和N2O分析仪
[9] 发送的数据以及气室（1)温度传感器的数据的采集。
[0010] 进一步，所述主控板（15)上设有指示灯条（13)，用于显示土壤CO2XH4和N2O通量 协同测定装置的工作状态，通过控制单元（23)实现对气室（1)开启关闭动作及进气口电磁 阀⑶和出气口电磁阀（5)的控制，以切换不同的采集通道。
[0011] 进一步，所述主控板（15)上设有数据传输单元（25)，用于对传输数据，数据传输 单元（25)可以通过有线传输（26)和无线传输（27)两种方式实现数据的传输。
[0012] 进一步，所述主控板（15)对C02, NH4, N2O的浓度进行动态分析计算气体通量的公 式为：
【权利要求】
1. 一种土壤C02、CH4和N2O通量协同测定装置主要包括采样系统（19)、控制系统（20) 和分析系统（21)，其特征在于：所述采样系统（19)内设有多个气室（1)，所述控制系统 (20)内设有主控板（15)、进气口电磁阀（3)和出气口电磁阀（5)，所述的每个气室（1)都分 别与对应的进气口电磁阀（3)和出气口电磁阀（5)相连，所述气室（1)与进气口电磁阀（3) 之间设有控制系统过滤器（2)，所述进气口电磁阀（3)总气管上设有与出气口电磁阀（5)总 气管相连的同步泵（4)，所述分析系统（21)内设有C02/CH4分析仪（7)和N2O分析仪（9)， 所述C02/CH4分析仪（7)和队0分析仪（9)为并联方式连接，所述C02/CH4分析仪（7)与队0 分析仪（9)在与控制系统（20)连接的管路中设有分析系统过滤器￠)，在C02/CH4分析仪 (7)与N2O分析仪（9)的后方设有分析仪泵（8)，所述分析仪泵（8)后连有与控制系统（20) 相通的气路。
2. 根据权利要求1所述的土壤C02、CH4和N2O通量协同测定装置，其特征在于：所述 控制系统（20)设置在三防箱（32)内，所述三防箱（32)的一侧设有航空插头（11)和阀板 (10)，所述阀板（10)上装有进气口电磁阀⑶和出气口电磁阀（5)，所述三防箱（32)内设 有面板，所述面板上设有指示灯条（13)和SD卡座（14)，所述三防箱（32)设还设有在同步 泵阀（12)、主控板（15)和副控制板（16)，所述同步泵阀（12)与同步泵⑷相连，用于控制 同步泵⑷与分析仪进气口（17)和出气口（18)的气路通断，所述副控制板（16)作为接口 板与主控板（15)共同实现对进气口电磁阀（3)和出气口电磁阀（5)的通断控制，以及对气 室（1)的动作和气室传感器（33)数据采集的控制。
3. 根据权利要求2所述的土壤CO2XH4和N2O通量协同测定装置，其特征在于：所述主 控板（15)上设有SD卡座（14)，所述主控板（15)上设有数据传输单元（25)，所述数据传输 单元（25)可通过有线传输（26)和无线传输（27)两种方式传输数据。
4. 根据权利要求3所述的土壤CO2XH4和N2O通量协同测定装置，其特征在于：所述控 制系统（20)内设有数据采集单元（22)和主控板（15)，所述0) 2/014分析仪（7)和N2O分析 仪（9)通数据采集单元（22)与主控板（15)相连，所述气室（1)上设有气室传感器（33)，所 述气室传感器（33) -方面与数据采集单元（22)连接，另一方面气室传感器（33)通过控制 单元（23)与主控板（15)相连，所述主控板（15)上连有存储单元（24)，用于数据存储，通过 数据采集单元（22)实现对C02/CH4分析仪（7)和N2O分析仪（9)发送的数据以及气室（1) 温度传感器的数据的采集。
5. 根据权利要求4所述的土壤CO2XH4和N2O通量协同测定装置，其特征在于：所述主 控板（15)上设有指示灯条（13)，用于显示土壤C02、CH4和N2O通量协同测定装置的工作状 态，通过控制单元（23)实现对气室（1)开启关闭动作及进气口电磁阀（3)和出气口电磁阀 (5)的控制，以切换不同的采集通道。
6. 根据权利要求5所述的土壤CO2XH4和N2O通量协同测定装置，其特征在于：所述主 控板（15)上设有数据传输单元（25)，用于对传输数据，数据传输单元（25)可以通过有线传 输（26)和无线传输（27)两种方式实现数据的传输。
7. 根据权利要求1-6任一所述的土壤C02、CH4和N2O通量协同测定装置，其特征在于： 所述主控板（15)对C02,NH4,N2O的浓度进行动态分析计算气体通量的公式为：
式中： Fe为土壤中CO2通量，单位为umol/ (m2Xs); V为系统内部总体积，单位为cm3 ; PO为初始气压，单位为kPa; WO为初始水汽浓度，单位为mmol/mol; 尺为气体常数，单位为8.314〇113*]\0^/〇^\111〇1) S为土壤表面积，单位为cm2 ; TO为初始气温，单位为°〇； 其中?!--_β为水校正后CO2摩尔浓度的初始变化速率，其单位为1/μmolXS。 r.f<
【文档编号】G01N35/00GK104316645SQ201410527683
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】于贵瑞, 温学发, 李晓波, 刘亚勇, 邢友武, 朱湘宁 申请人:中国科学院地理科学与资源研究所, 北京理加联合科技有限公司