一种草原生态系统碳汇自动测定系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种草原生态系统碳汇自动测定系统，其包括碳通量测定模块和辅助模块；碳通量测定模块用于测量NEE、ER，辅助模块用于监测气象信息、土壤温湿度信息及植被生长状况，碳通量测定模块和辅助模块测量得到的信息都传输至数据终端；所述碳通量测定模块包括若干悬臂式测量箱，每个所述悬臂式测量箱都包括透光的明箱、不透光的暗箱、控制箱、金属横杆和具有螺纹的垂直杆；所述明箱和所述暗箱的顶部对称悬挂在所述金属横杆的两端端部，所述明箱用于NEE的连续测定，所述暗箱用于ER的测定；所述金属横杆的中部与所述垂直杆的顶端通过螺纹连接，所述垂直杆的底部设置在所述控制箱内。本实用新型专利技术可广泛在碳汇测定技术领域中应用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种草原生态系统碳汇自动测定系统


[0001]本技术涉及一种碳汇测定
，特别是关于一种草原生态系统碳汇自动测定系统。

技术介绍

[0002]碳通量是生态系统物质循环的核心，是定量描述土壤
‑
植被
‑
大气间物质循环和能量交换过程的基础。碳循环是包含了植物光合作用、生态系统呼吸(Ecosystem Respiration，ER)，以及其他非CO2生态系统碳通量的复杂过程，在实际测量和研究过程中，常采用静态明箱和暗箱组合测量的方法，结合红外气体分析仪，分别测定净生态系统碳交换(Net Ecosystem CO
2 Exchange，NEE)和生态系统呼吸(包括自养呼吸和异养呼吸)，然后用ER和NEE的差值估算总初级生产力(GPP)。由于静态箱法原理简单且操作方便，其成为研究净生态系统碳交换和生态系统呼吸的常用观测手段，尤其是控制实验中针对小尺度的碳循环观测，静态箱法是较为常用的测定手段。
[0003]传统的静态箱法多为人工操作，而且测定NEE和ER时需要分别使用透明箱和增加不透明布遮挡的暗箱，费时费力，难以有效开展NEE和ER等过程的长期自动连续观测。另外，基于涡度相关技术的碳通量测定方法，虽然能够实现NEE的自动连续测定，但一方面，其无法有效分离ER和计算GPPGPP，另外，受涡度相关技术和测定环境复杂性的影响，该方法在实际应用中还面临着诸多挑战。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本技术的目的是提供一种草原生态系统碳汇自动测定系统，其能实现净生态系统碳交换(NEE)和生态系统呼吸(ER)的连续自动观测。
[0005]为实现上述目的，本技术采取以下技术方案：一种草原生态系统碳汇自动测定系统，其包括碳通量测定模块和辅助模块；所述碳通量测定模块用于测量NEE、ER，所述辅助模块用于监测气象信息、土壤温湿度信息以及植被生长状况，所述碳通量测定模块和所述辅助模块测量得到的信息都传输至数据终端；所述碳通量测定模块包括至少一组悬臂式测量箱，每个所述悬臂式测量箱都包括透光的明箱、不透光的暗箱、控制箱、金属横杆和具有螺纹的垂直杆；所述明箱和所述暗箱的顶部对称悬挂在所述金属横杆的两端端部，所述明箱用于NEE的连续测定，所述暗箱用于ER的测定；所述金属横杆的中部与所述垂直杆的顶端通过螺纹连接，所述垂直杆的底部设置在所述控制箱内。
[0006]进一步，所述控制箱内设置有用于控制所述垂直杆动作的电机，以及控制器；所述垂直杆的底部与所述电机的输出端同轴连接，所述电机与所述控制器连接，由所述控制器控制所述电机动作。
[0007]进一步，所述金属横杆的两端端部都具有调节箱体在所述金属横杆上相对位置的向下的凹槽。
[0008]进一步，还包括设置在实验小区内的底座；所述底座为方形的金属框，四周为设置
有密封条的凹槽。
[0009]进一步，所述底座的尺寸与所述明箱和所述暗箱的尺寸对应设置。
[0010]进一步，所述明箱的箱体采用透光材料制成，底部开口，且底部各边设置有密封材料；所述暗箱的箱体外层包裹有白色的不透光材料，内层覆盖黑色的不透明材料。
[0011]进一步，所述箱体内设置有CO2传感器、气温计和风扇；所述CO2传感器和所述气温计位于所述箱体内部正上方，用于测定箱体内的CO2浓度和气温；所述风扇位于箱体侧面，其用于CO2测定时均衡箱体内的空气浓度。
[0012]进一步，所述明箱的箱体内还设置有光照强度传感器；所述光照强度传感器位于所述箱体侧壁，并深入所述箱体内。
[0013]进一步，所述辅助模块包括安装架，以及设置在该安装架上的气象监测子模块、植被监测子模块、土壤监测子模块和电源供应子模块；所述安装架设置在实验小区内，所述数据终端设置在该安装架上。
[0014]进一步，所述气象监测子模块包括用于测定降水量的翻斗式雨量计，用于测定空气温湿度的空气温湿度传感器、用于测定风速的风速感器、用于测定风向的风向传感器和用于测定辐射的光合有效辐射传感器；
[0015]所述植被监测子模块包括用于测定植被生物量、植物物候的多光谱相机，以及用于测定植被群落特征与生理生态属性的高光谱相机；
[0016]所述土壤监测子模块采用若干土壤温湿度传感器；
[0017]所述电源供应子模块采用太阳能供电模块与供电电源或供电电池配合使用进行供电。
[0018]本技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0019]本技术解决了以往依靠人工操作和测试频率低的问题，实现了NEE和ER的连续自动观测，为开展基于过程的生态系统碳循环研究提供高频连续的碳通量信息。
附图说明
[0020]图1是本技术的碳通量测定模块结构示意图；
[0021]图2是本技术的箱体结构示意图；
[0022]图3是本技术的辅助模块结构示意图。
具体实施方式
[0023]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例的附图，对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0024]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0025]本技术提供一种草原生态系统碳汇自动测定系统，该系统适用于半湿润～干
旱区草原生态系统的碳汇观测。本技术包括碳通量测定模块和辅助模块。碳通量测定模块用于测量NEE、ER，辅助模块用于监测气象信息、土壤温湿度信息以及植被生长状况，碳通量测定模块和辅助模块测量得到的信息都传输至数据终端19，由数据终端19实现碳通量测定模块和辅助模块中各类测定信息的采集、传输与汇总。
[0026]如图1～图2所示，碳通量测定模块包括至少一组悬臂式测量箱，均用于测量NEE和ER。每个悬臂式测量箱都包括透光的明箱11、不透光的暗箱12、控制箱13、金属横杆14和具有螺纹的垂直杆15。明箱11和暗箱12的顶部对称悬挂在金属横杆14的两端端部，明箱11用于NEE的测定，暗箱12用于ER的测定。金属横杆14的两端端部都具有向下的凹槽，便于根据实际需要调节箱体在金属横杆14上的相对位置。金属横杆14的中部与垂直杆15的顶端通过螺纹连接，垂直杆的底部设置在控制箱13内。
[0027]控制箱13内设置有用于控制垂直杆15动作的电机16，以及控制测定系统的控制器18。垂直杆15的底部与电机16的输出端同轴连接，电机16与控制器18连接，由控制器18控制电机16动作。
[0028]在本实施例中，测定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种草原生态系统碳汇自动测定系统，其特征在于，包括碳通量测定模块和辅助模块；所述碳通量测定模块用于测量NEE、ER，所述辅助模块用于监测气象信息、土壤温湿度信息以及植被生长状况，所述碳通量测定模块和所述辅助模块测量得到的信息都传输至数据终端；所述碳通量测定模块包括至少一组悬臂式测量箱，每个所述悬臂式测量箱都包括透光的明箱、不透光的暗箱、控制箱、金属横杆和具有螺纹的垂直杆；所述明箱和所述暗箱的顶部对称悬挂在所述金属横杆的两端端部，所述明箱用于NEE的连续测定，所述暗箱用于ER的测定；所述金属横杆的中部与所述垂直杆的顶端通过螺纹连接，所述垂直杆的底部设置在所述控制箱内。2.如权利要求1所述草原生态系统碳汇自动测定系统，其特征在于，所述控制箱内设置有用于控制所述垂直杆动作的电机，以及控制器；所述垂直杆的底部与所述电机的输出端同轴连接，所述电机与所述控制器连接，由所述控制器控制所述电机动作。3.如权利要求1所述草原生态系统碳汇自动测定系统，其特征在于，所述金属横杆的两端端部都具有调节箱体在所述金属横杆上相对位置的向下的凹槽。4.如权利要求1所述草原生态系统碳汇自动测定系统，其特征在于，还包括设置在实验小区内的底座；所述底座为方形的金属框，四周为设置有密封条的凹槽。5.如权利要求4所述草原生态系统碳汇自动测定系统，其特征在于，所述底座的尺寸与所述明箱和所述暗箱的尺寸对应设置。6.如权利要求1所述草原生态系统碳汇自动测定系统，其特征在于，所述明...

【专利技术属性】
技术研发人员：王扬，白永飞，鲁小名，赵玉金，
申请(专利权)人：中国科学院植物研究所，
类型：新型
国别省市：