一种根系CO₂原位自动测定方法

摘要

本发明涉及一种根系CO2原位自动测定方法，该方法是利用气体采样管分层埋入土壤需要观测的深度，地表土壤呼吸室安装在其上部土壤表面，通过单片机控制电磁岛阀和抽气泵，分别将所有层次抽提到的气体送入到CO2分析器进行测量，可以自动的实现用一个红外CO2分析器测量和记录多个测量点的呼吸，该方法可同时接入11个测量管路进行抽提取样，并可以同时接入辅助的环境传感器，以供研究者对数据的相关性进行分析，单片机将采集到的数据存贮在存贮器芯片中，以供研究人员进行阶段性数据分析。该方法可将气体抽提分为两组，用于对两组实验进行长期自动对比测定。因而，该方法可广泛应用于野外植物根系呼吸的动态监测，数据的一致性好，设备投入少。

主权项

一种根系CO2原位自动测定方法，其特征在于该方法中所涉及的装置为定位杆、气体收集头、土壤水分温度探头、呼吸室、排气管、电磁阀、CO2分析器、闭路气室、过滤器、质量流量传感器、CO2吸收器、数据存贮器、通信接口、液晶显示器显示和键盘、单片机、环境传感器、脉冲宽度调速器、气体采样泵、管路温湿度传感器、大气采样管、电磁岛阀和根系气体采样管，具体操作按下列步骤进行：a、将所述的装置放置在观测点，将两根定位杆(1)和(3)分别埋入土壤中，八根气体采样管(27)由定位杆(1)和(3)通过气体收集头(2)内引出与电磁阀岛(26)上的相对应的八个接口连接，电磁岛阀(26)通过电缆与单片机(19)连接，电磁岛阀(26)通过出气管(24)与气体采样泵(22)的进气口连接，气体采样泵(22)通过脉冲宽度调速器(21)与单片机(19)的PWM输出接口连接；两个土壤呼吸室(5)和(7)安装在定位杆上方土壤表面，并通过两根采集导管将土壤呼吸室(5)和(7)接入到相对应的电磁阀岛(26)接口上；大气采样管(25)接入到相对应的电磁阀岛(26)接口上，定时工作，当到达预定的时间，测量开始：b、大气采样测量：单片机(19)控制电磁阀岛(26)的大气采样管(25)选通，启动气泵(22)开始抽气，抽取的气体先经气管(24)进入温湿度传感器(23)进行测量，测量值记录在单片机(19)内，温湿度传感器(23)输出的气体由三通一侧进入电磁阀(9)上，单片机(19)控制电磁阀(9)使管路内的气体由排气管(6)排出，按预设时间排气后，关闭电磁阀(9)，所有的气体经过滤器(12)以滤除水分和杂质后传输到质量流量传感器(13)，流量传感器(13)的电信号输入到单片机(19)，单片机会根据需要的流量控制脉冲宽度调速器(21)来调整 气泵(22)的转速，以达到最佳的测量流量；在对大气采样管(25)和呼吸室(5)和(7)的气体进行低浓度CO2测量前，单片机(19)首先通过三通电磁阀(14)将气体切换到CO2吸收器(15)，对CO2分析器(10)进行校准，并将所测的当前值VCREF记录下来，完成校准后，单片机(19)控制三通电磁阀(14)关闭CO2吸收器(15)通路，切换到CO2分析器(10)进行测量，将测量结果送入到单片机(19)，单片机将按VCREF值校准记录并保存，即完成大气测量；C、土壤呼吸测量：单片机(19)控制电磁阀岛(26)切换到呼吸室(5)上，先进行抽提以对管路进行换气，完成换气后，单片机(19)控制呼吸室(5)的电机将呼吸室上盖关闭，并将气体经由流量传感器(13)送入到CO2分析器(10)进行测量，单片机(19)根据流量计算呼吸速率，同时将CO2测量值和速率记录，完成测量后单片机(19)控制呼吸室(5)电机打开上盖，完成呼吸(5)的测量，继续用单片机(19)控制呼吸室(7)的电机将呼吸室上盖关闭，并将气体经由流量传感器(13)送入到CO2分析器(10)进行测量，单片机(19)根据流量计算呼吸速率，同时将CO2测量值和速率记录，完成测量后单片机(19)控制呼吸室(7)电机打开上盖，完成呼吸(7)的测量；d、根系呼吸测量：单片机(19)控制电磁阀岛(26)切换到第一路根系采样管(27)上，气体首先经温湿度传感器(23)进行测量，又经过滤器(12)滤除杂质和水气后，经流量传感器(13)测量流量，最后送入到CO2分析器(10)进行测量，这个过程不需要再校准，在对根系采样气体测量前，均需要从大气采样管(25)吸入对比CO2含量的大气对测量管路进行清理，并通过旁路电磁阀(9)快速排出；e、环境因子测量：单片机(19)将环境因子传感器(20)的信号进行多路数据采集 器采集转换后记录；f、数据显示和传输：所有测量过程数据均通过液晶显示器显示器(18)实时显示，单片机(19)控制将最终的测量结果存贮到的数据存贮器(16)中，与单片机相连接的RS232通信接口和RS485接口(17)，以实现计算机的通信和控制。