野外土壤揮發(fā)性氨氣連續(xù)收集裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種野外土壤揮發(fā)性氨氣連續(xù)收集裝置，該裝置包括氨氣采集器（1）、氨氣回收器（2）、連接氨氣采集器與氨氣回收器的連接管道（3）以及調(diào)節(jié)氨氣采集器內(nèi)外溫度的自動控溫器（4）。通過對裝置內(nèi)外土壤溫度的測定、采集和比較，可自動調(diào)控裝置內(nèi)部土壤溫度，保持裝置內(nèi)外土壤溫度的一致性，避免溫差過大對結(jié)果真實性的影響。同時利用NH3和硫酸的反應(yīng)原理、氣體擴散理論和過量的收集液，確保對土壤揮發(fā)性氨氣可以進行連續(xù)和完全的收集。本實用新型不僅可長期連續(xù)收集野外土壤揮發(fā)性氨氣，較為準確地反映出土壤氨氣揮發(fā)對土壤氮素損失的影響，還具有結(jié)構(gòu)簡單，易于操作和勞動成本較低的特點。
【專利說明】野外土壤揮發(fā)性氨氣連續(xù)收集裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種揮發(fā)性氣體的收集裝置，特別涉及一種在野外收集土壤揮發(fā)性氣體的連續(xù)收集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]氮肥是農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中一類常見的生產(chǎn)物質(zhì)，施入土壤后可以通過分解釋放，在一定時間內(nèi)為作物連續(xù)不斷地提供氮素，促進植物生長。銨態(tài)氮肥以及尿素是目前常用的兩類氮肥，分解形成的NH/-N是植物生長吸收的主要氮素形式之一，也是土壤揮發(fā)性NH3最主要的形成物質(zhì)，土壤氨氣揮發(fā)是農(nóng)林生產(chǎn)過程中氮肥氮素損失的主要途徑，準確收集土壤揮發(fā)性氨氣，明確由此帶來的氮素損失，是合理施用氮肥、掌握氮肥的使用效果、確定科學(xué)的施肥方案和提高氮肥利用率的重要基礎(chǔ)和依據(jù)。
[0003]土壤中NH3的揮發(fā)并不是一個勻速過程，會隨著溫度變化而產(chǎn)生較大變化。例如，在一天的不同時間，在一季的不同月份，由于溫度的日變化或月變化，揮發(fā)量會產(chǎn)生較大差異。但是，現(xiàn)有的收集裝置均沒有考慮到這種溫度變化對NH3揮發(fā)量的影響，往往用某一個時間點或相對較短時間內(nèi)的收集值作為整個生長期中土壤NH3揮發(fā)的平均值，進而換算出土壤NH3-N的揮發(fā)損失量，導(dǎo)致?lián)Q算值和實際值間產(chǎn)生較大誤差。
[0004]迄今為止，還沒有一種便利的方法和設(shè)備可以準確地了解和掌握土壤NH3揮發(fā)對氮肥中氮素的損失影響。使用的極個別野外相關(guān)設(shè)備只是將氨檢測管與氨收集裝置進行簡單組合，利用短時間內(nèi)的氨氣揮發(fā)量測定值與DTM (Drager-Tube Method)法估算獲得土壤氮素損失量。由于土壤氨氣揮發(fā)過程的強弱和土壤溫度、含水量等多因素密切相關(guān)，這些因素的變化會對氨氣揮發(fā)量產(chǎn)生強烈影響。因此，土壤氨氣揮發(fā)的瞬間測定值無法真實反映土壤的實際狀況，導(dǎo)致結(jié)果缺乏合理性。
[0005]現(xiàn)有的收集和測定土壤揮發(fā)性氨氣的方法和設(shè)備僅能收集短時間或瞬間氨氣揮發(fā)量，沒有考慮長時間收集過程中各因素對氨氣收集的影響，尤其是溫度對氨氣揮發(fā)量的影響。收集裝置內(nèi)部土壤溫度升高，會導(dǎo)致裝置內(nèi)采集點土壤氨氣揮發(fā)量超過裝置外部土壤的實際揮發(fā)，收集結(jié)果不準確，無法真實反映野外土壤中揮發(fā)性氨氣的實際揮發(fā)狀況。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有氨氣采集過程中存在的技術(shù)問題提供一種野外土壤揮發(fā)性氨氣連續(xù)收集裝置，該氨氣連續(xù)收集裝置能夠長期放置在野外連續(xù)收集土壤中揮發(fā)性氨氣，收集期間可以實時調(diào)節(jié)氨氣采集器內(nèi)土壤的溫度，保持氨氣采集器內(nèi)外土壤溫度一致，使土壤揮發(fā)性氨氣的收集量與實際情況更加吻合，由于收集過程準確和合理，因此能夠更真實反映土壤氨氣揮發(fā)的實際狀況，為掌握土壤氮肥中氮素的損失，確定合理施肥方案提供重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0007]為實現(xiàn)本實用新型的目的，本發(fā)明提供一種野外土壤中揮發(fā)性氨氣連續(xù)收集裝置，包括氨氣采集器、氨氣回收器、連接氨氣采集器與氨氣回收器的連接管道以及調(diào)節(jié)氨氣采集器內(nèi)外溫度的自動控溫器。
[0008]其中，所述自動控溫器包括:
[0009]溫度測定器，測定野外土壤溫度；
[0010]風(fēng)機，設(shè)置在所述氨氣采集器的內(nèi)部，通過風(fēng)機的運行、關(guān)閉或運行的快慢，調(diào)整所述氨氣采集器內(nèi)部的土壤溫度；
[0011]溫度數(shù)據(jù)采集器，設(shè)置在所述氨氣采集器的外部，采集溫度測定器測定的氨氣采集器內(nèi)外土壤的溫度；
[0012]單片機電控器，設(shè)置在所述氨氣采集器的外部，對采集器內(nèi)外土壤的溫度進行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)所述風(fēng)機的開啟或關(guān)閉；
[0013]其中，所述溫度測定器與所述溫度數(shù)據(jù)采集器連接，所述溫度數(shù)據(jù)采集器與所述單片機電控器連接；所述風(fēng)機與所述單片機電控器連接。
[0014]特別是，所述溫度測定器包括:設(shè)置在所述氨氣采集器的外部，測定所述氨氣采集器外部土壤溫度的外部溫度測定器；設(shè)置在所述氨氣采集器的內(nèi)部，測定所述氨氣采集器內(nèi)部土壤溫度的內(nèi)部溫度測定器。
[0015]尤其是，所述溫度測定器設(shè)置在表層土壤1.5-2.5cm處，優(yōu)選為2.5cm。
[0016]其中，所述外部溫度測定器選擇溫度計或溫度傳感器；所述內(nèi)部溫度測定器選擇溫度計或溫度傳感器。
[0017]特別是，所述外部溫度測定器、內(nèi)部溫度測定器分別與所述的溫度數(shù)據(jù)采集器連接。
[0018]尤其是，所述外部溫度計或外部溫度傳感器、內(nèi)部溫度計或內(nèi)部溫度傳感器分別與所述的溫度數(shù)據(jù)采集器連接。
[0019]特別是，所述溫度數(shù)據(jù)采集器、所述單片機電控器設(shè)置在所述氨氣采集器的外部；所述風(fēng)機設(shè)置在所述氨氣采集器的內(nèi)部。
[0020]其中，所述氨氣回收器為內(nèi)部裝有能吸收氨氣的酸溶液的容器。
[0021]特別是，所述氨氣回收器為內(nèi)部裝有能吸收氨氣的酸溶液的三角瓶、集氣瓶或桶。
[0022]特別是，所述酸溶液選擇硫酸溶液。
[0023]特別是，所述酸溶液選擇質(zhì)量百分比濃度為50-60%的硫酸溶液。
[0024]特別是，所述氨氣回收器的頂部具有溢氣口，將酸溶液不能吸收的其他氣體排出所述氨氣回收器。
[0025]特別是，所述連接管道伸入到所述酸溶液內(nèi)部，通過所述氨氣采集器采集的氨氣通入到所述酸溶液中，與酸進行反應(yīng)后被吸收。
[0026]尤其是，所述氨氣回收器的頂部還具有進氣口，所述連接管道通過進氣口伸入到所述酸溶液內(nèi)部。
[0027]其中，所述氨氣采集器的上部具有集氣口，下部開放且與土壤表面連接或設(shè)置在表層土壤中密封罩，所述氨氣采集器與土壤之間形成密閉空腔，容納采集的揮發(fā)性氨氣，土壤揮發(fā)的氨氣收集在形成的密閉空腔中，通過集氣口輸送至所述氨氣回收器，被吸收。
[0028]特別是，所述氨氣采集器為上部具有集氣口、下部開放的采集罩，其開放的下部與土壤表面連接或設(shè)置在表層土壤中，采集器與土壤之間形成密閉空腔，容納采集的揮發(fā)性氨氣。[0029]尤其是，所述氨氣采集器的開發(fā)的下部設(shè)置在表層土壤中3-5cm，采集器與土壤之間形成密閉空腔，容納采集的揮發(fā)性氨氣。
[0030]特別是，所述氨氣采集器的開發(fā)的下部設(shè)置在表層土壤中5cm，采集器與土壤之間形成密閉空腔，容納采集的揮發(fā)性氨氣。
[0031]特別是，所述氨氣采集器采集的氨氣經(jīng)過所述的集氣口進入所述的連接管道，進入氨氣回收器后與酸溶液反應(yīng)生成銨鹽，形成穩(wěn)定狀態(tài)。
[0032]通過測定氨氣回收器內(nèi)部銨鹽中氮的量，得到一定時間內(nèi)氨氣采集器采集的氨氣的量，即得到一定時間內(nèi)野外土壤因氨氣揮發(fā)導(dǎo)致的氮素損失總量。
[0033]其中，所述連接管道為耐酸的連接管。
[0034]本實用新型的有益效果是:
[0035]1、本發(fā)明的氨氣連續(xù)收集裝置排除了裝置內(nèi)外溫差對氨氣收集量產(chǎn)生的誤差，能夠長時期放置在野外，連續(xù)自行收集土壤中揮發(fā)性氨氣，將收集期內(nèi)土壤揮發(fā)出的NH3全部收集，避免了以短期收集到的NH3揮發(fā)量為平均值引起的換算誤差，減少了自然因素和人為因素對測定的干擾，準確反映出因氨氣揮發(fā)造成的土壤氮素損失，為掌握氮肥利用率、確定合理施肥方案提供依據(jù)。
[0036]2、本發(fā)明的氨氣連續(xù)收集裝置通過自動控溫系統(tǒng)，可以實時調(diào)節(jié)氨氣采集器內(nèi)土壤的溫度，保持氨氣收集過程中采集器內(nèi)外土壤溫度保持一致，使得土壤揮發(fā)性氨氣的收集量與實際情況更加吻合，真實反映土壤的實際狀況，氨氣收集結(jié)果更準確、合理。
[0037]3、本發(fā)明的氨氣連續(xù)收集裝置的自動控溫器，設(shè)置在氨氣采集器內(nèi)外的土壤溫度計與溫度數(shù)據(jù)采集器相連，利用溫度數(shù)據(jù)采集器將氨氣采集器內(nèi)外的土壤溫度值分別輸入單片機電控器內(nèi)進行溫度比較，當(dāng)氨氣采集器內(nèi)溫度過高，內(nèi)外溫差超出設(shè)定范圍后，單片機電控器自動啟動氨氣采集器內(nèi)的風(fēng)機，并調(diào)節(jié)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動時間，進行降溫處理，達到溫度要求后，風(fēng)機運行停止，調(diào)節(jié)氨氣采集器內(nèi)土壤的溫度與氨氣采集器外土壤的溫度相一致，解決了氨氣采集器內(nèi)部溫度過高導(dǎo)致氨氣揮發(fā)量增加，測定值偏高，最終導(dǎo)致不能準確掌握土壤氮素損失，影響施肥方案合理性的弊端。
[0038]4、本發(fā)明的氨氣連續(xù)收集裝置的氨氣回收器內(nèi)裝有能吸收氨氣的硫酸溶液，氨氣與酸的反應(yīng)，將一定時期內(nèi)土壤中揮發(fā)出的氨氣以銨鹽(如(NH4)2SO4或NH4HSO4)的形式進行收集和保存。
[0039]5、本發(fā)明的氨氣連續(xù)收集裝置的氨氣回收器的頂部設(shè)有溢氣口，隨時將酸無法收集的土壤其他揮發(fā)氣體排出，防止收集裝置內(nèi)部氣壓過大，影響氨氣向收集瓶中的擴散運移，保證本發(fā)明裝置能夠連續(xù)收集土壤揮發(fā)性氨氣。
[0040]6、通過收集一定面積土壤氨氣揮發(fā)量，可以換算大面積相同條件下土壤氨氣揮發(fā)帶來的氮素損失，本發(fā)明的氨氣連續(xù)收集裝置可以真實反映土壤氨氣揮發(fā)的實際狀況，，對了解土壤氮素損失、掌握氮肥利用率和確定合理施肥方案等都十分有益。
[0041]7、本發(fā)明的氨氣連續(xù)收集裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于操作和勞動成本較低的特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1是本發(fā)明氨氣連續(xù)收集裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖2是本發(fā)明氨氣連續(xù)收集裝置的氨氣回收器示意圖；[0044]圖3是本發(fā)明氨氣連續(xù)收集裝置的自動控溫器連接示意圖。
[0045]附圖標記說明
[0046]1、氨氣采集器；11、集氣口 ；2、氨氣回收器；21、進氣口 ；22、溢氣口 ；3、連接管道；
4、自動控溫器；41、外部溫度測定器；42、內(nèi)部溫度測定器；43、溫度數(shù)據(jù)采集器；44、單片機電控器；45、風(fēng)機；5、土壤；6、酸溶液；7、活塞；8、三角瓶。
【具體實施方式】
[0047]下面結(jié)合具體實施例來進一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點和特點將會隨著描述而更為清楚。但這些實施例僅是范例性的，并不對本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對本發(fā)明技術(shù)方案的細節(jié)和形式進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0048]如圖1所示，本發(fā)明的野外土壤揮發(fā)性氨氣連續(xù)收集裝置由氨氣采集器1、氨氣回收器2、連接氨氣采集器與氨氣回收器的連接管道3以及調(diào)節(jié)氨氣采集器內(nèi)外溫度的自動控溫器4組成。
[0049]所述氨氣采集器I為上部具有集氣口 11，下部開放的密封罩，其開放的下部與土壤表面連接或設(shè)置在表層土壤中，采集器I與土壤5之間形成密閉空腔，容納采集的揮發(fā)性氨氣，土壤揮發(fā)的氨氣收集在形成的密閉空腔中，通過集氣口 11輸送至所述氨氣回收器，被吸收、固定。
[0050]氨氣采集器I用于采集一定面積土壤中揮發(fā)性氨氣，與土壤形成密閉空間，具有密封性，防止收集過程中氨氣的泄漏。
[0051]所述氨氣回收器2為內(nèi)部裝有能吸收氨氣的酸溶液6的容器，所述容器可以為三角瓶或集氣瓶。在氨氣回收器2的頂部設(shè)置有進氣口 21和溢氣口 22，如圖2所示，其中溢氣口 22將酸溶液不能吸收的其他氣體排出所述氨氣回收器2，防止收集裝置內(nèi)部氣壓過大，影響氨氣向收集瓶中的擴散運移，保證本發(fā)明裝置能夠連續(xù)收集土壤揮發(fā)性氨氣；將所述連接管道3通過進氣口 21伸入到所述酸溶液內(nèi)部，將氨氣采集器I采集氨氣送入氨氣回收器2內(nèi)部，氨氣與裝在氨氣回收器2內(nèi)部的酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成銨鹽，被吸收和固定。
[0052]通過測定氨氣回收器2內(nèi)部生成的銨鹽中氮的含量，確定利用本發(fā)明氨氣連續(xù)收集裝置收集的揮發(fā)性氨氣的量，計算土壤中揮發(fā)的氨氣，了解野外土壤氮素因為氨氣揮發(fā)造成的氮素的損傷狀況，掌握土壤氮肥的利用率，確定合理的施肥方案。
[0053]氨氣回收器2內(nèi)部裝有的酸溶液選擇質(zhì)量百分比濃度為50-60%的硫酸溶液，本發(fā)明實施例中選擇濃度為60%的硫酸溶液。
[0054]NH3和H2SO4的反應(yīng)以及氣體擴散理論，可以將收集期內(nèi)氨氣采集器I采集的土壤中揮發(fā)出的氨氣以(NH4)2S04或NH4HSO4的形式進行收集和保存。
[0055]為保證氨氣全部收集，連接管道3要伸至氨氣回收器內(nèi)部酸溶液的底部。
[0056]所述連接管道3為耐酸的連接管，將所述氨氣采集器I與氨氣回收器2連接，連接管道3的一端與氨氣采集器I上部的集氣口 11連接，另一端通過氨氣回收器2頂部的進氣口 21伸入到氨氣回收器2內(nèi)部酸溶液6的底部。氣體擴散理論保證揮發(fā)性氨氣在氨氣連續(xù)收集裝置中的自由擴散移動，將氨氣采集器I采集的氨氣輸送至氨氣回收器2內(nèi)，與氨氣回收器2內(nèi)的酸溶液反應(yīng)形成穩(wěn)定的銨鹽被吸收保存。[0057]本發(fā)明中的連接管道3采用耐酸的玻璃管，玻璃管的一端與氨氣采集器I上部的集氣口 11連接，另一端通過氨氣回收器2頂部的進氣口 21伸入到氨氣回收器2內(nèi)部酸溶液6的底部，保證氨氣全部被收集和固定。[0058]所述自動控溫器4包括:
[0059]設(shè)置在所述氨氣采集器的外部的外部溫度測定器41，實時測定所述氨氣采集器外部土壤的溫度；
[0060]設(shè)置在所述氨氣采集器的內(nèi)部的內(nèi)部溫度測定器42，實時測定所述氨氣采集器內(nèi)部土壤的溫度；
[0061]設(shè)置在所述氨氣采集器的內(nèi)部的風(fēng)機45，通過風(fēng)機的運行、關(guān)閉或運行的快慢，調(diào)整所述氨氣采集器內(nèi)部的土壤溫度；
[0062]設(shè)置在所述氨氣采集器的外部的溫度數(shù)據(jù)采集器43，采集溫度測定器測定的氨氣采集器內(nèi)外土壤的溫度；
[0063]設(shè)置在所述氨氣采集器的外部的單片機電控器44，對采集器內(nèi)外土壤的溫度進行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)所述風(fēng)機的開啟或關(guān)閉；
[0064]其中，外部溫度測定器和內(nèi)部溫度測定器分別與所述溫度數(shù)據(jù)采集器連接，所述溫度數(shù)據(jù)采集器與所述單片機電控器連接；所述風(fēng)機與所述單片機電控器連接，自動控溫器的連接示意圖如圖3所示。
[0065]本發(fā)明實施例中外部溫度測定器41選擇土壤溫度計，內(nèi)部溫度測定器42選擇土壤溫度計；除了選擇溫度計之外，其他如溫度傳感器也適用于本發(fā)明。
[0066]自動控溫器4實時測定氨氣連續(xù)采集裝置外的土壤溫度T1、氨氣連續(xù)采集裝置內(nèi)的土壤溫度T2,與測定土壤溫度的溫度測定器41、42相連接的溫度數(shù)據(jù)采集器43將測定的氨氣連續(xù)采集裝置內(nèi)外的土壤溫度！\、T2分別輸入單片機電控器44內(nèi)，將1\、T2進行相互比較，當(dāng)T2-T1≥1°C時，內(nèi)外溫差超出設(shè)定范圍，自動控溫器4自動開啟設(shè)置在氨氣采集器I內(nèi)部的風(fēng)機，并根據(jù)內(nèi)外溫差的大小，調(diào)節(jié)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速和開啟時間，對氨氣采集器I內(nèi)的土壤進行降溫處理，直到T2-T1 ( 0.5°C時，自動控溫器4自動停止風(fēng)機的運行。
[0067]由于野外土壤溫度變化會對揮發(fā)性氨氣的收集結(jié)果產(chǎn)生明顯影響，因此需要保持收集裝置內(nèi)外溫度保持一致，減少和避免溫度對氨氣揮發(fā)量的影響。當(dāng)將氨氣采集器長時間扣置在土壤表層時，由于溫室效應(yīng)，會造成采集器內(nèi)部土壤溫度明顯高于采集器外部的實際溫度，導(dǎo)致采集器內(nèi)部土壤NH3揮發(fā)量高于實際土壤揮發(fā)量，進而在回收瓶中形成超出實際的銨鹽量和氮量測定值，由于土壤揮發(fā)性NH3的含氮量是計算土壤氮肥利用率的重要指標，因此，高于實際的收集量會對氮肥損失和利用率的準確掌握產(chǎn)生影響。
[0068]本發(fā)明的氨氣連續(xù)收集裝置在野外長期收集過程中，環(huán)境因素、氣候因素等影響土壤中揮發(fā)性氨氣的揮發(fā)，尤其是溫度的影響尤為嚴重，溫度高，揮發(fā)性氣體揮發(fā)量增加。本發(fā)明的自動控溫器通過單片機電控器44自動調(diào)控風(fēng)機的運行、關(guān)閉或運行的快慢等，調(diào)節(jié)氨氣采集器內(nèi)部的溫度，使得氨氣采集器內(nèi)外的土壤溫度保持一致，排除了長期收集過程中內(nèi)外溫差帶來的影響，解決了氨氣采集器內(nèi)部溫度高于外部土壤溫度帶來的氨氣揮發(fā)量過大、收集結(jié)果不準確和缺乏真實性的技術(shù)問題。
[0069]下面結(jié)合附圖1詳細說明本發(fā)明的野外土壤揮發(fā)性氨氣連續(xù)收集裝置的工作過程。[0070]1、將頂部具有開口、底部開放、四周密封的氨氣采集罩即氨氣采集器I放置在野外土壤5表面，并使其底部埋入土壤表層中或與土壤表面緊密連接，或者將氨氣采集器I開放的底部埋在土壤下3-5cm，優(yōu)選為5cm，使得氨氣采集器與土壤之間形成容納采集的揮發(fā)性氨氣密閉空腔，土壤揮發(fā)的氨氣收集在形成的密閉空腔中，然后通過頂部開口(即集氣口)被輸送至所述氨氣采集器的外部；
[0071]2、設(shè)置溫度測定器，即將土壤溫度計或溫度傳感器放置在土壤表層1.5-2.5cm處，其中放置在所述氨氣采集器I外部的土壤溫度計，用于測定本發(fā)明氨氣連續(xù)收集裝置外部的土壤溫度Tl，設(shè)置在本發(fā)明氨氣連續(xù)收集裝置外部的土壤溫度計或溫度傳感器為外部溫度計或外部溫度傳感器41 ;放置在所述氨氣采集器I內(nèi)部的土壤溫度計或溫度傳感器，用于測定本發(fā)明氨氣連續(xù)收集裝置內(nèi)部的土壤溫度T2，設(shè)置在本發(fā)明氨氣連續(xù)收集裝置內(nèi)部的土壤溫度計或溫度傳感器為內(nèi)部溫度計或內(nèi)部溫度傳感器42 ；
[0072]本實施例采用土壤溫度計測定土壤的溫度，土壤溫度計設(shè)置在土壤表層2.5cm處。
[0073]3、將外部溫度計或外部溫度傳感器41、內(nèi)部溫度計或內(nèi)部溫度傳感器42，通過導(dǎo)線分別與設(shè)置在氨氣采集器I外部的溫度數(shù)據(jù)采集器43相連，通過導(dǎo)線將溫度數(shù)據(jù)采集器43與單片機電控器44相連，通過導(dǎo)線將單片機電控器與風(fēng)機45相連，風(fēng)機安裝在氨氣采集器I與土壤表面形成的內(nèi)部空腔中，溫度數(shù)據(jù)采集器43與單片機電控器44安裝在氨氣采集器的外部；
[0074]溫度測定器測定的本發(fā)明氨氣連續(xù)收集裝置內(nèi)外的土壤溫度輸送至所述溫度數(shù)據(jù)采集器43，接著溫度數(shù)據(jù)采集器43采集的本發(fā)明裝置內(nèi)外土壤溫度?\、Τ2輸入單片機電控器44內(nèi)，單片機電控器44對!^!^進行比較，當(dāng)T2-T1 ^ 1°C時，內(nèi)外溫差超出設(shè)定范圍，自動控溫器4自動開啟設(shè)置在氨氣采集器I內(nèi)部的風(fēng)機，并根據(jù)內(nèi)外溫差的大小，調(diào)節(jié)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速和開啟時間，對氨氣采集器`I內(nèi)的土壤進行降溫處理，直到T2-T1 ( 0.5°C時，自動控溫器4自動停止風(fēng)機的運行；
[0075]4、氨氣采集器I持續(xù)將一定土壤面積上揮發(fā)的氨氣收集在氨氣采集器I與土壤表層形成的內(nèi)部空腔中，然后經(jīng)過與氨氣采集器I頂部的集氣口 11相連接的耐酸連接管道3將氨氣輸送至氨氣回收三角瓶(即氨氣回收器2)中，連接管道3通過氨氣回收瓶頂部設(shè)置的進氣口 21伸入到氨氣回收瓶底部，氨氣與盛裝在氨氣回收三角瓶內(nèi)的質(zhì)量百分比濃度為50-60%的硫酸溶液進行化學(xué)反應(yīng)，生成硫酸銨鹽((NH4)2SO4)或硫酸氫銨鹽((NH4)HSO4),而被吸收和固定；不能被硫酸吸收的其他氣體通過氨氣回收瓶頂部設(shè)置的溢氣口 22排出，防止收集裝置內(nèi)部氣壓過大，影響氨氣向收集瓶中的擴散運移，保證本發(fā)明裝置能夠連續(xù)準確收集土壤揮發(fā)性氨氣。
[0076]5、完成采集后(采集期可以為一個作物生長期)后，采用凱氏定氮法測定氨氣回收三角瓶內(nèi)氨氣回收溶液中氮(N)含量
[0077]回收液中氮含量計算公式如下:
[0078]Vn(g)= (V1-V0) XCX0.014X1000
[0079]其中:VN為氮含量，g/L;
[0080]V1為滴定回收溶液所耗鹽酸或硫酸標準溶液體積，ml ；
[0081]V0為滴定空白溶液所耗鹽酸或硫酸標準溶液體積，ml ；[0082]C為鹽酸或硫酸標準溶液濃度，mo I/L ；
[0083]0.014為氮原子的摩爾質(zhì)量，g/mmoL.[0084]通過測定計算得到的氮量為氨氣采集期內(nèi)野外土壤中揮發(fā)性氨氣產(chǎn)生的氮素損失總量，由于凱氏定氮法是普遍公認、信賴并接受的方法，因此保證結(jié)果準確，能夠真實反應(yīng)土壤中揮發(fā)氨氣引起的氮素損失狀況。
[0085]本發(fā)明的氨氣連續(xù)收集裝置可以對土壤中揮發(fā)出的NH3進行長期全部收集，如，作物的一個生長期，并準確測定出因此帶來的土壤氮素損失，避免了以短期收集到的NH3揮發(fā)量為平均值進行換算造成的誤差，可以更好地掌握土壤中NH3揮發(fā)引起的氮素損失，為了解氮肥利用率提供更加準確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種野外土壤中揮發(fā)性氨氣連續(xù)收集裝置，包括氨氣采集器(I)、氨氣回收器(2)、連接氨氣采集器與氨氣回收器的連接管道(3 )以及調(diào)節(jié)氨氣采集器內(nèi)外溫度的自動控溫器(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的氨氣連續(xù)收集裝置，其特征是所述自動控溫器(4)包括: 溫度測定器，測定所述氨氣采集器內(nèi)外土壤溫度； 風(fēng)機(45)，設(shè)置在所述氨氣采集器(I)的內(nèi)部，通過風(fēng)機的運行或關(guān)閉調(diào)整所述氨氣采集器內(nèi)部的土壤溫度； 溫度數(shù)據(jù)采集器(43)，設(shè)置在所述氨氣采集器(I)的外部，采集溫度測定器測定的氨氣采集器內(nèi)外土壤的溫度； 單片機電控器(44)，設(shè)置在所述氨氣采集器(I)的外部，對采集器內(nèi)外土壤的溫度進行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)所述風(fēng)機的開啟或關(guān)閉； 其中，所述溫度測定器、溫度數(shù)據(jù)采集器、單片機電控器、風(fēng)機依次順序連接。
3.如權(quán)利要求2所述的氨氣連續(xù)收集裝置，其特征是所述溫度測定器包括:設(shè)置在所述氨氣采集器(I)的外部，測定所述氨氣采集器(I)外部土壤溫度的外部溫度測定器(41);設(shè)置在所述氨氣采集器(I)的內(nèi)部，測定所述氨氣采集器(I)內(nèi)部土壤溫度的內(nèi)部溫度測定器(42)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的氨氣連續(xù)收集裝置，其特征是所述氨氣回收器(2)為內(nèi)部裝有能吸收氨氣的酸溶液(6)的容器。
5.如權(quán)利要求4所述的氨氣連續(xù)收集裝置，其特征是，所述酸溶液(6)選擇硫酸溶液。
6.如權(quán)利要求4所述的氨氣連續(xù)收集裝置，其特征是，所述氨氣回收器(2)的頂部具有溢氣口(22)，將酸溶液不能吸收的其他氣體排出所述氨氣回收器。
7.如權(quán)利要求4所述的氨氣連續(xù)收集裝置，其特征是，所述連接管道(3)伸入到所述酸溶液內(nèi)部，通過所述氨氣采集器(I)采集的氨氣通入到所述酸溶液中，與酸進行反應(yīng)后，以銨鹽的形式被保存。
8.如權(quán)利要求1或2所述的氨氣連續(xù)收集裝置，其特征是所述氨氣采集器(I)的上部具有集氣口( 11 )，下部開放且與土壤表面連接或設(shè)置在表層土壤中的密封罩，所述氨氣采集器與土壤之間形成密閉空腔，土壤揮發(fā)的氨氣在形成的密閉空腔中，通過集氣口(11)輸送至所述氨氣回收器中以銨鹽的形式被保存。
9.如權(quán)利要求1或2所述的氨氣連續(xù)收集裝置，其特征是所述連接管道(3)為耐酸的連接管。
【文檔編號】G01N7/14GK203479657SQ201320435617
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月22日
【發(fā)明者】戴偉, 張瑞, 鄒建美, 龐歡, 楊添 申請人:北京林業(yè)大學(xué)