(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210354128.2 (22)申请日 2022.04.02 (71)申请人 湖州师范学院 地址 313000 浙江省湖州市吴兴区二环东 路759号 (72)发明人 贾良权　高璐　臧影　许琴　 祁亨年　唐琦哲　朱同宇　李香格　 (74)专利代理 机构 北京保识知识产权代理事务 所(普通合伙) 11874 专利代理师 陈晓清 (51)Int.Cl. G01N 21/31(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种土壤碳通量检测装置 (57)摘要 本发明公开了一种土壤碳通量检测装置， 属 于土壤碳通量检测技术领域。 一种土壤碳通量检 测装置， 包括有连接腔体和安装壳体， 安装壳体 的顶端设置有顶部盖板， 顶部盖板通过连接耳活 动连接在安装壳体上； 连接腔体的底端固定连接 有半球形呼吸池， 半球形呼吸池的底端与 延伸块 固定连接， 半球形呼吸池上还设置有进光口和出 光口， 进光口处安装有光源信号产生装置； 半球 形呼吸池的内部安装有CO2浓度采集机构， 半球 形呼吸池的底部固定连接有可折叠底 面， 可折叠 底面上设置有若干个透气孔； 本发 明有效解决了 现有基于密闭气室原理的土壤呼吸监测仪器无 法长时间监测土壤呼吸且易由于压强差而导致 土壤碳通量计算错误， 影响监测准确性的问题。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 114705645 A 2022.07.05 CN 114705645 A 1.一种土壤碳通量检测装置， 包括有连接腔体(1)和安装壳体(2)， 所述连接腔体(1)的 上端与安装壳体(1)内侧壁固定连接， 其特征在于， 所述安装壳体(1)的顶端设置有顶部盖 板(3)， 所述顶部盖板(3)的边缘处固定连接有 连接耳(4)， 所述顶部盖板(3)通过连接耳(4) 活动连接在安装壳体(1)上； 所述安装壳体(1)四面侧壁的底端固定连接有支撑脚(5)， 所述 支撑脚(5)底端内壁上固定连接有延伸块(6)， 所述连接腔体(1)的底端固定连接有半球形 呼吸池(7)， 所述半球形呼吸池(7)的底端与延伸块(6)固定连接， 所述半球形呼吸池(7)上 还设置有进光口(8)和出光口(9)， 所述进光口(8)处安装有光源信号产生装置； 所述半球形 呼吸池(7)的内部安装有CO2浓度采集机构， 所述半球形呼吸池(7)的底部固定连接有可折 叠底面(10)， 所述可折叠底 面(10)上设置有若干个透气孔； 所述安装壳体(2)上还安装有控 制显示装置(11)， 所述控制显示装置(11)包括有嵌入安装的触控显示屏和控制按钮， 所述 控制显示装置(11)的一侧固定连接有通信天线， 所述控制显示装置(11)的内部集 成安装有 控制模块、 信号处 理模块和无线通信模块。 2.根据权利要求1所述的一种土壤碳通量检测装置， 其特征在于， 所述光源信号产生装 置包括有DFB激光器、 激光波长驱动信号模块、 功 率放大模块和激光耦合模块； 所述DFB激光 器， 用来产生一定频率的激光； 所述激光波长驱动信号模块， 用来产生振幅均匀的调制电流 信号； 所述功 率放大模块， 采用参铒放大器， 用来放大激光功 率； 所述激光耦合模块， 将激光 器的输出激光 通过光纤和法兰进行耦合进入下一个光纤。 3.根据权利要 求1所述的一种土壤碳通量检测装置， 其特征在于， 所述CO2浓度采集机构 包括有光路多次反射结构， 所述光路多次发射结构包括有入射光反射镜片(12)， 所述入射 光反射镜片(12)固定安装在半球形呼吸池(7)内壁面靠近进光口(8)处， 所述入射光反射镜 片(12)相对侧固定安装有第一光线散射镜片(14)和第二光线散射镜片(15)， 所述第一光线 散射镜片(14)和第二光线散射镜片(15)正对侧固定安装有长条形光线反射镜片(13)， 所述 半球形呼吸池(7)内壁 面靠近出光口(9)处还固定安装有出射 光反射镜片(16)。 4.根据权利要 求3所述的一种土壤碳通量检测装置， 其特征在于， 所述CO2浓度采集机构 还包括有光电信号转换、 电信号放大和电信号传输模块， 所述光电信号转换、 电信号放大和 电信号传输模块与光路多次反射结构相匹配， 用于完成CO2浓度吸收光谱信号的采集和转 化。 5.根据权利要求3所述的一种土壤碳通量检测装置， 其特征在于， 所述入射光反射镜片 (12)、 长条形光线反射镜片(13)、 第一光线散射镜片(14)和第二光线散射镜片(15)的镜面 均采用镀铬镜片制成， 镜片的周围设置有凸起， 所述凸起上活动连接有防尘挡板 。 6.根据权利要求1所述的一种土壤碳通量检测装置， 其特征在于， 所述半球形呼吸池 (7)的顶端固定连接有硬质顶板(17)， 所述硬质顶板(17)上设置有进气孔(18)和出气孔 (19)， 所述硬质顶板(17)上还固定安装有吸气泵， 所述吸气泵与出气孔(19)相连通。 7.根据权利要求1所述的一种土壤碳通量检测装置， 其特征在于， 所述信号处理模块与 CO2浓度采集机构相匹配， 所述信号处理模块由信号接收模块、 CO2浓度反演模块、 CO2通量反 演模块及结果输出模块组成。 8.根据权利要求1所述的一种土壤碳通量检测装置， 其特征在于， 所述半球形呼吸池 (7)与可折叠底面(10)均采用可折叠收纳的柔性材料制成， 所述半球形呼吸池(7)展开后， 其内部容积为 折叠时数倍。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114705645 A 2一种土壤 碳通量检测装置 技术领域 [0001]本发明涉及土壤碳 通量检测技 术领域， 具体为 一种土壤碳 通量检测装置 。 背景技术 [0002]土壤是地球上最大的陆地碳库， 碳储量达到约14~15Pg （1Pg=1015g） ， 近似为大气 碳储量 （约 750Pg） 的2倍， 陆地生物碳储量 （约560Pg） 的3倍。 土壤呼吸是土壤未受扰动情况 下释放CO2的过程， 占整个 陆地生态系统的60% ‑90%， 也是土壤碳库向大气碳库输入碳的主 要途径， 每年从土壤排放的CO2高达50‑75Pg， 远高于每年因燃料燃烧产 生的CO2（约5.2Pg） ， 因而任何土壤呼吸强度的微弱改变都可能引起大气CO2浓度的较大变化， 影响全球气候， 准 确监测土壤呼吸对探究全球碳循环及气候具有重大意义。 近年来， 由于温室 效应的影响， 全 球极端气候事件 发生的频率明显升高。 这与温室气体的过量排放息息相关， CO2作为温室气 体的主要成分， 在极大程度上决定着全球气候变暖的趋势； 为了顺利完成碳中和， 对碳排放 的准确计量不可或缺， 而其中的难点之一是对陆地生态系统中的地下部分监测， 也即土壤 碳排放。 [0003]现阶段， 土壤呼吸的监测仪器主要基于密闭气室原理， 通过将封闭的箱体罩置于 土壤表面， 测量 单位时间 内气室内的CO2浓度变化进行线性或指数拟合， 测算土壤表面的CO2 通量， 以表征土壤呼吸速率。 然而， 应用密闭气室测量土壤呼吸有两大缺陷： 一是随着气室 内CO2浓度升高， 土壤表面与气室间的CO2浓度梯度逐渐减小， 使得测量值低估， 导致密闭气 室不能长时间监测土壤呼吸； 二是将放置气室于土壤时可能产生的气室内外压强差， 从而 会导致土壤碳通量的计算产生较大 的误差； 为了解决上述问题， 我们提出了一种开放式结 构的土壤碳 通量检测装置 。 发明内容 [0004]1、 本发明要解决的技 术问题 本发明的目的是为了克服现有基于密闭气室原理的土壤 呼吸监测仪器无法长时 间监测土壤呼吸且易由于压强差而导致土壤碳通量计算错误， 影响监测准确性的问题而提 出的一种开 放式结构的土壤碳 通量检测装置 。 [0005]2、 技术方案 为实现上述目的， 本发明提供如下技 术方案： 一种土壤碳通量检测装置， 包括有连接腔体和安装壳体， 所述连接腔体的上端与 安装壳体内侧 壁固定连接， 所述安装壳体的顶端设置有顶部盖板， 所述顶部盖板的边缘处 固定连接有连接耳， 所述顶部盖板通过连接耳活动连接在安装壳体上； 所述安装壳体四面 侧壁的底端固定连接有支撑脚， 所述支撑脚底端内壁上固定连接有延伸块， 所述连接腔体 的底端固定连接有半球形呼吸池， 所述半球形呼吸池的底端与延伸块固定连接， 所述半球 形呼吸池上还设置有进光口和出光口， 所述进光口处安装有光源信号产生装置； 所述半球 形呼吸池的内部安装有CO2浓度采集机构， 所述半球形呼吸池的底部固定连接有可折叠底说　明　书 1/4 页 3 CN 114705645 A 3