通量測量裝置及其測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種二氧化碳通量的測量裝置，具體的說是一種針對喬木及大型灌木 樹種樹干呼吸作用二氧化碳排放測定的測量裝置及其測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 工業(yè)革命以來，伴隨著經(jīng)濟(jì)和人口的快速增長，全球大氣CO2濃度不斷攀升。由溫 室氣體排放導(dǎo)致的氣溫升高、海平面上升、極端氣象災(zāi)害事件增加等一系列全球氣候變化 問題已嚴(yán)重影響到自然生態(tài)系統(tǒng)健康以及人類的生存和生產(chǎn)生活。
[0003] 相關(guān)研宄表明，全球陸地生態(tài)系統(tǒng)中約一半的碳儲量貯存于森林生態(tài)系統(tǒng)中，而 樹木的代謝呼吸消耗森林生態(tài)系統(tǒng)自身光合固定的碳，并以CO 2的形式排放到大氣環(huán)境中。 這其中，樹干CO2釋放量與葉片呼吸通量相當(dāng)。因此，開展樹木樹干呼吸觀測對于研宄植物 個體碳素存量/流量耦合關(guān)系、森林生態(tài)系統(tǒng)碳代謝模式以及準(zhǔn)確評估全球碳收支均有著 重要意義。
[0004] 近年來，隨著人們對于樹干呼吸作用生態(tài)學(xué)意義的逐步關(guān)注，國內(nèi)外相關(guān)研宄呈 明顯上升的趨勢。但由于樹干CO 2排放速率的實(shí)地測量環(huán)境相對苛刻且多變，對于數(shù)據(jù)的 觀察精度要求高，傳統(tǒng)測量方法（如指標(biāo)推算法、靜態(tài)堿液吸收法等）難以有效保證精度 和效率，而長期以來對于樹干呼吸測定儀器及設(shè)備的研發(fā)相對滯后，以上諸多問題的存在， 給前先一些研宄的結(jié)果帶來一定的不確定性，也給目前亟待深入開展的研宄帶來很大的不 便。因此，相比于國內(nèi)外土壤碳通量的研宄，樹干呼吸無論從研宄數(shù)量還是研宄深度均相對 落后，很大程度上制約了人們對于森林生態(tài)系統(tǒng)源匯構(gòu)成和碳平衡的認(rèn)識。
[0005] 隨著紅外氣體分析儀測定碳通量方法的普及，目前在開展樹干呼吸的研宄中，比 較常用的方法是將土壤碳通量測定系統(tǒng)的氣室進(jìn)行人工改裝，其中以對LI-C0R8100系列 的氣室改裝應(yīng)用最為廣泛。然而目前國內(nèi)外對于該系列儀器氣室的改裝仍存在一些問題：
[0006] 1、對于樹干全包圍方法，可以消除樹干不同朝向由于受水、熱及太陽輻射程度的 不同所帶來的差異。例如公告號為CN 202676685U，名稱為《一種原位連續(xù)測定樹干表面 CO2釋放通量檢測裝置》的發(fā)明專利，公開了一種氣室，它包括彈性橡膠管、防水膠、密封薄 膜；兩根彈性橡膠管上下分別緊緊環(huán)繞樹干，由防水膠將兩根彈性橡膠管緊固粘接在樹干 上，形成氣室兩端支撐環(huán)；密封薄膜上下端環(huán)住樹干，防水膠密封粘接密封薄膜周邊與樹皮 結(jié)合處，防水膠并密封粘接密封薄膜與橡膠管結(jié)合處。但這種方法對于氣室的密封性和材 質(zhì)要求較高，雖然此發(fā)明專利中采取一定的密封措施，但是由于氣室本身和與氣室相連的 其他裝置的自身重量，都會影響氣室與樹干之間的氣密性，并且此種方法只限于胸徑相對 較小的樹木，在應(yīng)用上很難推廣，因此該方法的實(shí)際運(yùn)用較少。
[0007] 2、對于環(huán)狀氣室的方法，如圖1所示，主要是將土壤碳通量的氣室（Collar)直接 運(yùn)用到了樹干呼吸研宄中，但由于待測樹木胸徑偏小、氣室自重較大而導(dǎo)致固定困難等原 因，目前多數(shù)改裝是將氣室縮小，材質(zhì)變?yōu)檩p質(zhì)PVC材料，去除編程控制組件，只保留進(jìn)出 氣口，這種方法雖然改裝簡單且成本較低，但由于去除了控制組件導(dǎo)致儀器自動化能力大 大降低，加之多數(shù)改裝缺乏支撐結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致人力投入較高，在野外難以開展針對樹干呼吸過 程的長期、高觀測頻率實(shí)驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 根據(jù)上述不足之處，本發(fā)明的目的是提供一種自動化能力強(qiáng)、操作省時省力、且改 裝方便，可進(jìn)行長時間樹干CO 2通量持續(xù)測量裝置及其測量方法。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案在于：一種樹干CO2通量測量裝置，它包括紅 外氣體分析儀和與紅外氣體分析儀相連的氣體通道以及用于放置紅外氣體分析儀及其相 連氣體通道的升降架，所述的氣體通道包括樹干接觸罩、碳通量氣室接觸罩和用于連接樹 干接觸罩、碳通量氣室接觸罩的轉(zhuǎn)向管，所述的轉(zhuǎn)向管通過固定座設(shè)置于升降架上，所述的 升降架包括桌面、水平指示儀表和位于桌面下方邊角的桌腿，所述的桌腳包括固定段和位 于固定段內(nèi)部的伸縮段，所述的固定段與伸縮段之間通過鎖緊裝置相連，所述的桌腿之間 設(shè)有承載平臺，所述的承載平臺外周設(shè)有圍欄。
[0010] 通過本測量裝置中的氣體通道及升降架與紅外線氣體分析儀的相互配合，解決了 長期以來野外難以開展針對樹干呼吸過程的長期、高觀測頻率試驗(yàn)的問題，極大的提高了 樹干呼吸測定過程中儀器的自動化能力，降低了人力投入，解決了針對樹干呼吸過程難以 開展長期、高頻度的自動化觀測過程。
[0011] 優(yōu)選的是：所述的樹干接觸罩為可伸縮式或者拼接式。可以根據(jù)地勢條件或者樹 干條件調(diào)節(jié)樹干接觸罩的長度以更好的進(jìn)行氣體采集。
[0012] 優(yōu)選的是：所述的樹干接觸罩前端設(shè)有弧形凹口，所述的弧形凹口處設(shè)有軟質(zhì)密 封墊?；⌒伟伎诳梢耘浜蠘涓傻幕《龋涃|(zhì)密封墊可以將樹干接觸罩與樹干很好的貼合，提 高氣密性，提高測定的準(zhǔn)確度。
[0013] 優(yōu)選的是：所述拼接式的樹干接觸罩包括接觸段和連接段，所述連接段的一端設(shè) 有橡膠墊。可以根據(jù)需要采用連接段的個數(shù)，同時通過橡膠墊保證連接時的氣密性。
[0014] 優(yōu)選的是：所述的樹干接觸罩與轉(zhuǎn)向管之間、轉(zhuǎn)向管與碳通量氣室接觸罩之間為 可拆卸連接?？刹鹦哆B接一方面便于選擇不同的樹干接觸罩以更好的進(jìn)行試驗(yàn)，另一方面 方便收納，攜帶方便，同時當(dāng)氣體通道部分損壞時只需要更換部分即可，極大的節(jié)約了材料 成本。
[0015] 優(yōu)選的是：所述的轉(zhuǎn)向管兩端設(shè)有橡膠墊。通過橡膠墊，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向管與樹干接觸罩 和碳通量氣室接觸罩連接的氣密性。
[0016] 優(yōu)選的是：所述的轉(zhuǎn)向管通過固定帶和鎖扣固定在固定座上。提高轉(zhuǎn)向管的穩(wěn)定 性。
[0017] 優(yōu)選的是：所述桌腿伸縮段的前端設(shè)有緩沖墊或尖端。緩沖墊適用于待測地點(diǎn)地 面平整或地質(zhì)土質(zhì)極其堅硬的情況，緩沖墊可以減輕測量時的振動和增大與地面的摩擦； 尖端適用于待測地點(diǎn)地面不平且土質(zhì)較松軟的情況，可以將尖端插入土壤中，提高升降架 的穩(wěn)定性。
[0018] 優(yōu)選的是：所述桌面設(shè)有水平儀。通過水平儀中氣泡的位置相應(yīng)的將桌面調(diào)平，有 利于分析儀器的檢測，減少誤差。
[0019] 本發(fā)明還提供一種采用如上所述的樹干〇)2通量測量裝置測定樹干CO 2通量