一种基于开放气室的土壤呼吸监测装置

摘要

针对传统开放气室需要将气体取样至红外气体分析仪(IRGA)测量CO_(2)浓度的不便,设计了一种土壤呼吸监测装置,并提出了补偿气体CO_(2)浓度不稳定时的修正计算方法。通过计算流体力学仿真分析,将一种小巧、轻便、低成本的非色散红外传感器模块布置于气室内部的合适位置,替代IRGA。控制气体流量为3、4、5 L·min^(-1),根据仿真软件获得土壤呼吸速率为0.5、2、5、10μmol·m^(-2)·s^(-1)时气室内的CO_(2)体积分数场。以气室底面中心点为原点建立笛卡尔坐标系,结合传感器模块尺寸分析,发现对于所述气室,由点(-0.0465,0.0717,0.2090)(单位为m)为球心、直径0.05 m确定的球形区域内,测量CO_(2)浓度计算土壤呼吸速率的平均误差不超过15%。将布置传感器后的装置与LI-8100开路式土壤碳通量测量系统,以及自制的密闭气室进行实地对比测验,平均误差为10.8%,与仿真分析结果一致。