1.本發(fā)明涉及土壤固碳技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種土壤固碳檢測裝置及方法。

背景技術(shù)：

2.近年來研究發(fā)現(xiàn)，土壤具有一定的固碳能力，即土壤對含有碳元素的氣體具有一定的吸收能力，尤其是大氣中的co2，土壤可以直接固定大氣中的co2，這激發(fā)了學(xué)界的極大興趣。在“碳中和”、“碳達(dá)峰”發(fā)展目標(biāo)的背景下，土壤固碳的研究更為重要。

3.目前可通過土壤碳通量的原位監(jiān)測、穩(wěn)定同位素示蹤(

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co2)等方法進(jìn)行研究。由于土壤中物質(zhì)交換過程復(fù)雜，通過土壤碳通量的原位監(jiān)測并不能完全反映真實(shí)的土壤吸收大氣co2的過程。同位素示蹤法是更為精確的方法，即便是已有多種原位標(biāo)記的方法，但目前都存在精度低、裝置復(fù)雜、操作繁瑣、藥品消耗多，與現(xiàn)行經(jīng)濟(jì)、節(jié)約的主題不相符。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明提供一種土壤固碳檢測裝置及方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中檢測土壤固碳精度低、裝置復(fù)雜、操作繁瑣、藥品消耗多的缺陷，實(shí)現(xiàn)對土壤固碳高效、精準(zhǔn)、簡單測量的目的。

5.本發(fā)明提供一種土壤固碳檢測裝置，包括土壤采集器和可變?nèi)莘e腔體，所述土壤采集器連接所述可變?nèi)莘e腔體形成密封腔體，所述密封腔體連接抽氣機(jī)構(gòu)和供氣機(jī)構(gòu)，其中，所述供氣機(jī)構(gòu)包括具有不含待測氣體的第一供氣單元和具有標(biāo)記待測氣體的第二供氣單元。

6.根據(jù)本發(fā)明提供的土壤固碳檢測裝置，所述土壤采集器包括采集環(huán)，所述采集環(huán)的底部設(shè)有密封底蓋，所述可變?nèi)莘e腔體包括連接環(huán)和半封閉的薄膜筒體，所述采集環(huán)與所述連接環(huán)可拆卸式連接，并與所述密封底蓋以及所述薄膜筒體共同形成所述密封腔體。

7.根據(jù)本發(fā)明提供的土壤固碳檢測裝置，所述連接環(huán)與所述薄膜筒體無縫連接，所述采集環(huán)與所述連接環(huán)均設(shè)有對應(yīng)的螺紋結(jié)構(gòu)，且所述采集環(huán)與所述連接環(huán)通過所述螺紋結(jié)構(gòu)密封連接。

8.根據(jù)本發(fā)明提供的土壤固碳檢測裝置，所述第一供氣單元包括具有不含待測氣體的儲氣罐，所述儲氣罐通過第一供氣管與所述密封腔體連通，所述第一供氣管上設(shè)有減壓閥和單向閥。所述第二供氣單元包括標(biāo)記待測氣體補(bǔ)充源，所述補(bǔ)充源通過第二供氣管與所述密封腔體連通，所述第二供氣管上設(shè)有雙向閥。

9.根據(jù)本發(fā)明提供的土壤固碳檢測裝置，所述連接環(huán)上設(shè)有進(jìn)出氣孔，所述進(jìn)出氣孔連接三通連接件，所述第一供氣單元和第二供氣單元通過連接所述三通連接件與所述密封腔體連通。

10.根據(jù)本發(fā)明提供的土壤固碳檢測裝置，所述抽氣機(jī)構(gòu)包括空氣動力泵，所述空氣動力泵通過抽氣管與所述密封腔體連通，所述抽氣管上設(shè)有氣體流量計。

11.根據(jù)本發(fā)明提供的土壤固碳檢測裝置，所述密封底蓋上設(shè)有多個抽氣孔，所述抽

氣管通過連接多個所述抽氣孔與所述密封腔體連通。

12.根據(jù)本發(fā)明提供的土壤固碳檢測裝置，所述土壤采集器還包括連接盤和采集桿，所述采集桿固定連接所述連接盤，所述連接盤與所述采集環(huán)可拆卸式連接。

13.本發(fā)明還提供一種利用上述裝置的土壤固碳檢測方法，包括：

14.取土密封步驟，包括：

15.獲取原狀土壤至土壤采集器中，將可變?nèi)莘e腔體與所述土壤采集器密封連接，使原狀土壤處于密封腔體中；

16.抽氣洗氣步驟，包括：

17.通過抽氣機(jī)構(gòu)將所述密封腔體中的氣體抽空，通過第一供氣單元向所述密封腔體內(nèi)通入不含待測氣體的空氣，通過所述抽氣機(jī)構(gòu)將所述密封腔體中的氣體再次抽空；

18.標(biāo)記檢測步驟，包括：

19.通過所述第一供氣單元和第二供氣單元向所述密封腔體內(nèi)分別通入不含待測氣體的空氣和標(biāo)注待測氣體，使所述密封腔體內(nèi)的標(biāo)注待測氣體達(dá)到目標(biāo)濃度值，獲取單位時間節(jié)點(diǎn)所述密封腔體內(nèi)標(biāo)注待測氣體的實(shí)際濃度值，通過所述目標(biāo)濃度值和所述實(shí)際濃度值計算原狀土壤吸收待測氣體的速率。

20.根據(jù)本發(fā)明提供的土壤固碳檢測方法，在所述標(biāo)記檢測步驟中，所述目標(biāo)濃度值為300-500ppm，在所述標(biāo)記檢測步驟中，所述單位時間為24小時。

21.本發(fā)明提供的土壤固碳檢測裝置及方法，通過設(shè)置土壤采集器和可變?nèi)莘e腔體，土壤采集器連接可變?nèi)莘e腔體形成密封腔體，將土壤置于密封腔體中，通過抽氣機(jī)構(gòu)將密封腔體中的空氣抽空，然后通過供氣機(jī)構(gòu)向密封腔體內(nèi)通入不含待測氣體的空氣，在通過抽氣機(jī)構(gòu)將密封腔體再次抽空，再通過供氣機(jī)構(gòu)向密封腔體內(nèi)通入標(biāo)記待測氣體和不含待測氣體的空氣，使標(biāo)記待測氣體達(dá)到一定濃度，在單位時間內(nèi)計算密封腔體內(nèi)的標(biāo)記待測氣體的吸收量，以此計算土壤吸收標(biāo)記待測氣體的速率，達(dá)到土壤固碳檢測實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹＠迷撗b置和方法，可以最大限度隔絕外界環(huán)境，提高土壤吸收標(biāo)記待測氣體的效率和精度，同時極大節(jié)省實(shí)驗(yàn)操作步驟，減少實(shí)驗(yàn)用品的投入，便于野外科學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，為研究“大氣—土壤”的碳過程及其他溫室氣體運(yùn)動過程提供了切實(shí)有效、簡單易操的實(shí)驗(yàn)方案。

附圖說明

22.為了更清楚地說明本發(fā)明或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

23.圖1是本發(fā)明提供的土壤固碳檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

24.圖2是本發(fā)明提供的土壤固碳檢測裝置的密封腔體分解圖；

25.圖3是本發(fā)明提供的土壤固碳檢測裝置的密封腔體工作狀態(tài)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；

26.圖4是本發(fā)明提供的土壤固碳檢測裝置的采集環(huán)與采集桿連接示意圖；

27.圖5是本發(fā)明實(shí)驗(yàn)中的密封腔體內(nèi)初始與剩余

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co2濃度及土壤環(huán)內(nèi)

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co2濃度參數(shù)表；

28.附圖標(biāo)記：

29.1：土壤采集器；

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11：采集環(huán)；

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111：螺紋結(jié)構(gòu)；

30.112：鋸齒結(jié)構(gòu)；

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113：濾紙；

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12：密封底蓋；

31.121：抽氣孔；

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13：連接盤

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14：采集桿；

32.2：可變?nèi)莘e腔體；；

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21：連接環(huán)；

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211：進(jìn)出氣孔；

33.22：薄膜筒體；

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23：支架；

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3：供氣機(jī)構(gòu)；

34.31：第一供氣單元；

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311：儲氣罐；

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312：減壓閥；

35.313：第一供氣管；

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314：單向閥；

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32：第二供氣單元；

36.321：雙向閥；

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322：第二供氣管；

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33：三通連接件；

37.4：抽氣機(jī)構(gòu)；

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41：空氣動力泵；

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42：氣體流量計；

38.43：抽氣管。

具體實(shí)施方式

39.為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

40.本發(fā)明實(shí)施例提供一種土壤固碳檢測裝置，具體的，本實(shí)施例將以co2為例，提供一種用于檢測土壤吸收大氣co2的可變式標(biāo)記裝置，以此檢測土壤吸收co2的速率。

41.如圖1所示，該裝置包括土壤采集器1和可變?nèi)莘e腔體2，土壤采集器1和可變?nèi)莘e腔體2可拆卸式連接，可以連接形成密封腔體，該密封腔體用于密封存儲標(biāo)記和檢測用的土壤以及氣體。

42.如圖2所示，土壤采集器1主要為采集環(huán)11，采集環(huán)11呈具有一定長度的環(huán)形結(jié)構(gòu)，其兩端貫通設(shè)置。在采集環(huán)11的底部設(shè)有密封底蓋12，密封底蓋12與采集環(huán)11底部螺紋連接，用于對采集環(huán)11的底部進(jìn)行密封?？勺?nèi)莘e腔體2主要為連接環(huán)21和半封閉的薄膜筒體22，薄膜筒體22為塑料薄膜筒，優(yōu)選采用柔性、可形變的不透氣、不透水的材質(zhì)，用于存儲標(biāo)記氣體，薄膜筒體22可根據(jù)內(nèi)部氣體量自由伸縮，變換容積，使得密封腔體成為容積可變式密封筒體，因此能夠直觀地觀察到薄膜筒體22內(nèi)部氣體的體積，無需額外設(shè)置外部檢測裝置，從而減少了實(shí)驗(yàn)步驟，簡化了實(shí)驗(yàn)操作，更有利于野外原位實(shí)驗(yàn)。連接環(huán)21和半封閉的薄膜筒體22無縫連接，保證密封性。連接環(huán)21與采集環(huán)11相匹配，使采集環(huán)11與連接環(huán)21可拆卸式連接。具體的，采集環(huán)11的端部設(shè)有螺紋結(jié)構(gòu)111，連接環(huán)21的端部也設(shè)有對應(yīng)的螺紋，采集環(huán)11和連接環(huán)21通過螺紋密封連接?；诖耍杉h(huán)11、密封底蓋12、連接環(huán)21以及薄膜筒體22連接共同形成上述的密封腔體。

43.如圖1所示，本實(shí)施例提供的用于檢測土壤吸收大氣co2的可變式標(biāo)記裝置還具有抽氣機(jī)構(gòu)4和供氣機(jī)構(gòu)3。抽氣機(jī)構(gòu)4和供氣機(jī)構(gòu)3均與密封腔體內(nèi)部連通，用于對密封腔體進(jìn)行抽氣和供氣。值得一提的是，該供氣機(jī)構(gòu)3包括第一供氣單元31和第二供氣單元32。其中，第一供氣單元31是用于補(bǔ)充不含有co2的空氣，而第二供氣單元32是用于補(bǔ)充用于同位素示蹤標(biāo)記的

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co2和抽取腔體內(nèi)氣體。

44.具體的，第一供氣單元31包括儲氣罐311和第一供氣管313，儲氣罐311內(nèi)儲存有不含有co2的空氣。儲氣罐311通過第一供氣管313與密封腔體連通，第一供氣管313上設(shè)有減

壓閥312和單向閥314。減壓閥312優(yōu)選采用流量計式減壓閥，流量計式減壓閥便于確定通入可變式密封筒體的氣體體積，使密封筒體內(nèi)與外界壓力一致，避免內(nèi)部高壓的情況，保證實(shí)驗(yàn)安全性和準(zhǔn)確性。

45.第二供氣單元32包括含有

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co2的補(bǔ)充源和第二供氣管322，該補(bǔ)充源通過第二供氣管322與密封腔體連通，補(bǔ)充源內(nèi)含有濃度為99.9％的

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co2，第二供氣管322上設(shè)有雙向閥321。

46.如圖1所示，抽氣機(jī)構(gòu)4包括空氣動力泵41和抽氣管43，空氣動力泵41通過抽氣管43與密封腔體連通。優(yōu)選的，抽氣管43連接在密封腔體的底部，也就是與采集環(huán)11底部的密封底蓋12連接，這樣可以保證將土壤中自帶的co2抽出，保證實(shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)性。抽氣管43優(yōu)選采用柔性導(dǎo)管，抽氣管43上設(shè)有氣體流量計42，用于確定抽取的氣體體積，以免可變式密封裝置內(nèi)形成過大負(fù)壓，損壞裝置。

47.如圖3所示，本實(shí)施例中，密封底蓋12上設(shè)有多個抽氣孔121，抽氣管43通過多個支管一一連接多個抽氣孔121與密封腔體連通。進(jìn)一步地，在采集環(huán)11內(nèi)部底端還設(shè)有濾紙113，使用時。濾紙113墊在土壤下方，并置于密封底蓋12上方，濾紙113可以將多個抽氣孔121覆蓋，防止土壤進(jìn)入抽氣孔121造成堵塞。

48.本實(shí)施例中，連接環(huán)21的設(shè)置用于采集環(huán)11與薄膜筒體22的連接，使整個密封腔體成形；同時，連接環(huán)21還是供氣機(jī)構(gòu)3與密封腔體的連接部件。具體的，如圖2所示，連接環(huán)21上設(shè)有進(jìn)出氣孔211，供氣機(jī)構(gòu)3的供氣管路通過進(jìn)出氣孔211與密封腔體內(nèi)部連通。當(dāng)然，連接環(huán)21上的進(jìn)出氣孔211可以設(shè)置單獨(dú)一個，或者是兩個，當(dāng)進(jìn)出氣孔211的數(shù)量為兩個時，兩個進(jìn)出氣孔211分別連接第一供氣單元31的第一供氣管313和第二供氣單元32的第二供氣管322，第一供氣單元31和第二供氣單元32單獨(dú)供氣。

49.當(dāng)進(jìn)出氣孔211的數(shù)量為單獨(dú)一個時，如圖1所示，此時，進(jìn)出氣孔211連接有三通連接件33，三通連接件33的另兩個端口分別連接第一供氣單元31的第一供氣管313和第二供氣單元32的第二供氣管322。

50.值得一提的是，本實(shí)施例中，如圖4所示，土壤采集器1還具有連接盤13和采集桿14，采集桿14固定連接連接盤13，連接盤13上設(shè)有螺紋，連接盤13可以通過采集環(huán)11上的螺紋結(jié)構(gòu)111與采集環(huán)11進(jìn)行連接，這里相同于連接環(huán)21和采集環(huán)11的連接方式。連接盤13和采集桿14的設(shè)置用于手動采集土壤，采集桿14通過連接盤13與采集環(huán)11固定連接，便于操作采集環(huán)11，只需通過采集桿14將采集環(huán)11插入取樣土壤中，向下旋轉(zhuǎn)，再拔出，土壤留在采集環(huán)11內(nèi)，便完成了采集環(huán)11的取土動作，簡單，方便，提高采集效率。

51.作為進(jìn)一步的改進(jìn)，在圖4中，采集環(huán)11的下端邊緣設(shè)置成鋸齒結(jié)構(gòu)112，鋸齒結(jié)構(gòu)112有利于采集環(huán)11插入土壤中，便于實(shí)現(xiàn)取土操作，節(jié)省人力。優(yōu)選的，本實(shí)施例中的采集環(huán)11采用鐵質(zhì)材料制成，以保證采集環(huán)11的強(qiáng)度。

52.使用時，首先通過連接盤13和采集桿14與采集環(huán)11連接，通過采集環(huán)11完成取土操作，將土壤留在采集環(huán)11，然后拆除連接盤13和采集桿14，對采集環(huán)11進(jìn)行密封。在采集環(huán)11的土壤底部設(shè)置濾紙113，將通過密封底蓋12將采集環(huán)11底部封堵，同時在采集環(huán)11上端安裝可變?nèi)莘e腔體2，即將連接環(huán)21與采集環(huán)11螺紋連接進(jìn)行密封，這樣，采集環(huán)11、密封底蓋12、連接環(huán)21和薄膜筒體22形成密封腔體將土壤密封。隨后連接供氣機(jī)構(gòu)3和抽氣機(jī)構(gòu)4，將第一供氣單元31和第二供氣單元32的管道連接三通連接件33，三通連接件33連接連接

環(huán)21的進(jìn)出氣孔211，將抽氣機(jī)構(gòu)4的抽氣管43連接密封底蓋12的抽氣孔121。

53.組裝完成后，首先啟動抽氣機(jī)構(gòu)4，空氣動力泵41工作，將密封腔體內(nèi)的空氣抽出，通過觀察薄膜筒體22形變，當(dāng)薄膜筒體22貼合到連接環(huán)21時，說明密封腔體內(nèi)的空氣已經(jīng)抽空。值得一提的是，實(shí)驗(yàn)中，采集環(huán)11在取土密封后可以插回到原來的取土的坑中，即將土壤采集器1設(shè)置在地面上，抽氣時，當(dāng)薄膜筒體22貼合到底面時，則證明密封腔體內(nèi)的空氣已經(jīng)抽空?？諝獬橥旰螅P(guān)閉抽氣機(jī)構(gòu)4，啟動第一供氣單元31，第一供氣單元31向密封腔體內(nèi)通入不含co2的空氣，隨后再通過抽氣機(jī)構(gòu)4將密封腔體內(nèi)的空氣再次抽空，該步驟為洗氣步驟，一方面將密封腔體內(nèi)氣體抽空，另一方面也將土壤中co2含量降低，提高土壤固定大氣co2的穩(wěn)定碳同位素示蹤精度，減少誤差。當(dāng)空氣再次抽完后，通過第二供氣單元32向密封腔體內(nèi)通入

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co2，再通過第一供氣單元31再向密封腔體內(nèi)通入不含co2的空氣，使密封腔體內(nèi)

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co2的濃度達(dá)到400ppm。此時，薄膜筒體22內(nèi)充滿空氣膨脹，可以通過在薄膜筒體22兩邊設(shè)置支架23對薄膜筒體22進(jìn)行支撐。

54.上述步驟完成后，以1天(24h)為標(biāo)記時長，每次標(biāo)記完成后，通過三通連接件33吸取密封腔體內(nèi)氣體，測定

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co2的含量，通過

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co2前后的濃度差，計算土壤吸收co2的速率。然后，卸下薄膜筒體22，再重復(fù)上述洗氣和標(biāo)記步驟，重復(fù)7次。根據(jù)密封腔體內(nèi)

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co2含量的變化，計算土壤吸收大氣co2的日均速率。

55.可以理解的是，本實(shí)施例中，第一供氣單元31通過三通連接件33向密封腔體內(nèi)通入不含有co2的空氣，第二供氣單元32通過三通連接件33向密封腔體內(nèi)通入

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co2。同時，由于第二供氣管322上設(shè)置了雙向閥321，第二供氣單元32通過第二供氣管322將密封腔體內(nèi)的氣體抽出，對抽出的氣體進(jìn)行

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co2的濃度檢測。

56.當(dāng)然，第二供氣管322上也可以不設(shè)置雙向閥321，可以通過抽氣機(jī)構(gòu)4將密封腔體內(nèi)的空氣抽出，并對抽出的氣體中的

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co2進(jìn)行濃度檢測。即抽氣機(jī)構(gòu)4包含兩個作用，一是將密封腔體內(nèi)的原空氣以及第一供氣單元31通入的不含有co2的空氣抽出，進(jìn)行洗氣；二是將密封腔體內(nèi)由第一供氣單元31和第二供氣單元32通入的混合氣體抽出，從而進(jìn)行

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co2的濃度檢測。

57.本實(shí)施例提供的用于檢測土壤吸收大氣co2的可變式標(biāo)記裝置，可以最大限度隔絕外界環(huán)境，提高土壤吸收標(biāo)記待測氣體的效率和精度，同時極大節(jié)省實(shí)驗(yàn)操作步驟，減少實(shí)驗(yàn)用品的投入，便于野外科學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，為研究“大氣—土壤”的碳過程及其他溫室氣體運(yùn)動過程提供了切實(shí)有效、簡單易操的實(shí)驗(yàn)方案。

58.本發(fā)明還提供一種土壤固碳檢測方法，具體提供一種用于檢測土壤吸收大氣co2的可變式標(biāo)記方法，包括如下步驟：

59.步驟1：取土密封步驟；

60.該步驟中，首先通過土壤采集器1采集待測土壤，具體為將采集環(huán)11插入土中，然后取出進(jìn)行密封。

61.然后將可變?nèi)莘e腔體2與土壤采集器1密封連接，密封的步驟先是用密封底蓋12將采集環(huán)11底部封堵，然后將連接環(huán)21與采集環(huán)11連接密封，由于連接環(huán)21和薄膜筒體22無法連接，此時，采集環(huán)11、密封底蓋12、連接環(huán)21和薄膜筒體22便形成密封腔體將土壤密封。

62.值得一提的是，密封后可以將土壤采集器1插回到原來取土的坑中，使連接環(huán)21與地面平齊，便于保持原狀土壤環(huán)境的穩(wěn)定和后期觀察可變?nèi)莘e腔體2內(nèi)的氣體抽空情況。

63.步驟2：抽氣洗氣步驟；

64.該步驟中，首先通過抽氣機(jī)構(gòu)4將密封腔體中的氣體抽空，然后通過第一供氣單元31向密封腔體內(nèi)通入不含co2的空氣，隨后通過抽氣機(jī)構(gòu)4將密封腔體中的氣體再次抽空。該步驟一方面將密封腔體內(nèi)氣體抽空，另一方面也將土壤中co2含量降低，提高土壤固定大氣co2的標(biāo)記精度，減少誤差。因此，該步驟也可以重復(fù)多次。

65.步驟3：標(biāo)記檢測步驟，該步驟包括注入

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co2步驟和檢測

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co2步驟；

66.注入

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co2步驟，首先，通過第二供氣單元32向密封腔體內(nèi)通入

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co2，

13

co2初始濃度為99.9％。然后通過第一供氣單元31向密封腔體內(nèi)通入不含co2的空氣，同時設(shè)定一個目標(biāo)濃度值，使密封腔體內(nèi)

13

co2的濃度在300-500ppm，優(yōu)選的，該目標(biāo)濃度值控制在400ppm，達(dá)到大氣環(huán)境的co2含量。隨后，采用支架23對薄膜筒體22進(jìn)行外部支撐。

67.檢測

13

co2步驟，在單位時間內(nèi)獲得密封腔體中

13

co2的實(shí)際濃度值，單位時間可以為1天(24h)。以1天(24h)為標(biāo)記時長，每次標(biāo)記完成后，通過三通連接件33吸取密封腔體內(nèi)氣體，測定

13

co2的含量，得出實(shí)際濃度值，通過

13

co2前后的濃度差，計算土壤吸收co2的速率。

68.本實(shí)施例中，可變?nèi)莘e腔體總高度1.5m，直徑為20cm，包括上部高1.4m半封閉的薄膜筒體和下部高0.1m的連接環(huán)。土壤環(huán)高度為30cm，直徑為20cm。密封底蓋直徑為20cm。

69.本實(shí)施例中，步驟2和步驟3可重復(fù)實(shí)施多次。在步驟3完成后，卸下薄膜筒體22，再重復(fù)上述洗氣和標(biāo)記步驟，重復(fù)7次。根據(jù)密封腔體內(nèi)

13

co2含量的變化，計算土壤吸收大氣co2的日均速率。

70.圖5為實(shí)驗(yàn)過程中密封腔體內(nèi)初始與剩余的

13

co2濃度數(shù)值，可以看出，經(jīng)過1天的標(biāo)記后，筒體內(nèi)，剩余

13

co2濃度為65.81

±

20.26ppm，吸收的濃度為334.19

±

20.26ppm，土壤環(huán)內(nèi)

13

co2濃度為97.44

±

5.22ppm，根據(jù)筒體體積計算，平均吸收速率為1.01

±

0.06g 13

co

2 m-2

d-1

。經(jīng)計算發(fā)現(xiàn)土壤環(huán)內(nèi)

13

co2的數(shù)量只占2.17

±

0.26％，說明絕大部分

13

co2，約98％，被土壤吸收后，經(jīng)物理化學(xué)和生物作用，轉(zhuǎn)化為其他的碳形式(土壤無機(jī)碳和/或土壤有機(jī)碳)。

71.通過本實(shí)施例提供的用于檢測土壤吸收大氣co2的可變式標(biāo)記方法，能夠有效提高土壤吸收標(biāo)記待測氣體的效率和精度，極大節(jié)省實(shí)驗(yàn)操作步驟，減少實(shí)驗(yàn)用品的投入，便于野外科學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，為研究“大氣—土壤”的碳過程及其他溫室氣體運(yùn)動過程提供了切實(shí)有效、簡單易操的實(shí)驗(yàn)方案。

72.最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。技術(shù)特征：

1.一種土壤固碳檢測裝置，其特征在于，包括土壤采集器(1)和可變?nèi)莘e腔體(2)，所述土壤采集器(1)連接所述可變?nèi)莘e腔體(2)形成密封腔體，所述密封腔體連接抽氣機(jī)構(gòu)(4)和供氣機(jī)構(gòu)(3)，其中，所述供氣機(jī)構(gòu)(3)包括具有不含待測氣體的第一供氣單元(31)和具有標(biāo)記待測氣體的第二供氣單元(32)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤固碳檢測裝置，其特征在于，所述土壤采集器(1)包括采集環(huán)(11)，所述采集環(huán)(11)的底部設(shè)有密封底蓋(12)，所述可變?nèi)莘e腔體(2)包括連接環(huán)(21)和半封閉的薄膜筒體(22)，所述采集環(huán)(11)與所述連接環(huán)(21)可拆卸式連接，并與所述密封底蓋(12)以及所述薄膜筒體(22)共同形成所述密封腔體。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的土壤固碳檢測裝置，其特征在于，所述連接環(huán)(21)與所述薄膜筒體(22)無縫連接，所述采集環(huán)(11)與所述連接環(huán)(21)均設(shè)有對應(yīng)的螺紋結(jié)構(gòu)(111)，且所述采集環(huán)(11)與所述連接環(huán)(21)通過所述螺紋結(jié)構(gòu)(111)密封連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤固碳檢測裝置，其特征在于，所述第一供氣單元(31)包括具有不含待測氣體的儲氣罐(311)，所述儲氣罐(311)通過第一供氣管(313)與所述密封腔體連通，所述第一供氣管(313)上設(shè)有減壓閥(312)和單向閥(314)，所述第二供氣單元(32)包括具有標(biāo)記待測氣體的補(bǔ)充源，所述補(bǔ)充源通過第二供氣管(322)與所述密封腔體連通，所述第二供氣管(322)上設(shè)有雙向閥(321)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的土壤固碳檢測裝置，其特征在于，所述連接環(huán)(21)上設(shè)有進(jìn)出氣孔(211)，所述進(jìn)出氣孔(211)連接三通連接件(33)，所述第一供氣單元(31)和第二供氣單元(32)通過連接所述三通連接件(33)與所述密封腔體連通。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤固碳檢測裝置，其特征在于，所述抽氣機(jī)構(gòu)(4)包括空氣動力泵(41)，所述空氣動力泵(41)通過抽氣管(43)與所述密封腔體連通，所述抽氣管(43)上設(shè)有氣體流量計(42)。7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的土壤固碳檢測裝置，其特征在于，所述密封底蓋(12)上設(shè)有多個抽氣孔(121)，所述抽氣管(43)通過連接多個所述抽氣孔(121)與所述密封腔體連通。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的土壤固碳檢測裝置，其特征在于，所述土壤采集器(1)還包括連接盤(13)和采集桿(14)，所述采集桿(14)固定連接所述連接盤(13)，所述連接盤(13)與所述采集環(huán)(11)可拆卸式連接。9.一種利用如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的土壤固碳檢測裝置的土壤固碳檢測方法，包括：取土密封步驟，包括：獲取原狀土壤至土壤采集器(1)中，將可變?nèi)莘e腔體(2)與所述土壤采集器(1)密封連接，使原狀土壤處于密封腔體中；抽氣洗氣步驟，包括：通過抽氣機(jī)構(gòu)(4)將所述密封腔體中的氣體抽真空，通過第一供氣單元(31)向所述密封腔體內(nèi)通入不含待測氣體的空氣，通過所述抽氣機(jī)構(gòu)(4)將所述密封腔體中的氣體再次抽空；標(biāo)記檢測步驟，包括：通過所述第一供氣單元(31)和第二供氣單元(32)向所述密封腔體內(nèi)分別通入不含待測氣體的空氣和標(biāo)注待測氣體，使所述密封腔體內(nèi)的標(biāo)注待測氣體達(dá)到目標(biāo)濃度值，獲取

單位時間節(jié)點(diǎn)所述密封腔體內(nèi)標(biāo)注待測氣體的實(shí)際濃度值，通過所述目標(biāo)濃度值和所述實(shí)際濃度值計算原狀土壤吸收待測氣體的速率。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的土壤固碳檢測方法，其特征在于，在所述標(biāo)記檢測步驟中，所述目標(biāo)濃度值為300-500ppm，在所述標(biāo)記檢測步驟中，所述單位時間為24小時。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明屬于土壤固碳技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種土壤固碳檢測裝置及方法，該裝置包括土壤采集器和可變?nèi)莘e腔體，土壤采集器連接可變?nèi)莘e腔體形成密封腔體，密封腔體連接抽氣機(jī)構(gòu)和供氣機(jī)構(gòu)，供氣機(jī)構(gòu)包括具有不含待測氣體的第一供氣單元和具有標(biāo)記待測氣體的第二供氣單元。該裝置經(jīng)過取土密封、抽氣洗氣和標(biāo)記檢測步驟可以實(shí)現(xiàn)對土壤固碳檢測，可以最大限度隔絕外界環(huán)境，提高土壤吸收標(biāo)記待測氣體的效率和精度，同時極大節(jié)省實(shí)驗(yàn)操作步驟，減少實(shí)驗(yàn)用品的投入，便于野外科學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，為研究土壤固碳及其他溫室氣體運(yùn)動過程提供了切實(shí)有效、簡單易操的實(shí)驗(yàn)方案。簡單易操的實(shí)驗(yàn)方案。簡單易操的實(shí)驗(yàn)方案。

技術(shù)研發(fā)人員：劉振

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所

技術(shù)研發(fā)日：2021.09.17

技術(shù)公布日：2022/1/6