原位測量植物枝幹二氧化碳及水通量的測定系統的製作方法

2023-10-09 08:16:09 4

本發明涉及植物科研器械技術領域，具體涉及一種原位測量植物枝幹二氧化碳及水通量的測定系統。

背景技術：

植物樹幹（枝）呼吸作為全年都在進行的代謝活動，是森林生態系統碳循環的一個重要組成部分。一般採用溫度模型進行預測，但是樹幹呼吸產生的二氧化碳及水一部分溶解在木質部的液流中；而另外一部分通過樹皮等釋放到周圍大氣中，即通常利用氣室氣體交換方法測得的樹幹二氧化碳及水的釋放通量，這部分才是樹幹與大氣的氣體交換量。由於樹幹二氧化碳及水的釋放通量不僅受溫度、光照等外界環境參數的影響，還會受樹幹液流的影響，所以僅採用溫度預測樹幹與大氣的交換量勢必使估測結果產生偏差，從而影響森林生態系統碳交換量的準確性。為了進一步了解溫度、光照等外界環境參數對樹幹二氧化碳及水的釋放通量的真實效應與樹幹二氧化碳釋放通量的關係，需要針對植物樹幹的一個測量單元進行原位測量，因此，需要設計一種能夠在植物樹幹上直接進行原位測量的測定系統。

技術實現要素：

基於上述現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種原位測量植物枝幹二氧化碳及水通量的測定系統。

本發明的技術方案在於：一種原位測量植物枝幹二氧化碳及水通量的測定系統，包括密封隔離裝置、水分及二氧化碳分析系統、氣泵和輸氣管路，所述密封隔離裝置、水分及二氧化碳分析系統和氣泵經輸氣管路依次連接成氣體循環流動的測定系統。具體地講，所述密封隔離裝置的出氣管接頭經輸氣管路連接至氣泵，所述氣泵的出氣口經輸氣管路連接至水分及二氧化碳分析系統的進氣口，所述水分及二氧化碳分析系統的出氣口再經輸氣管路回流至密封隔離裝置的進氣管接頭。當然也可以將氣泵安裝在所述水分及二氧化碳分析系統的與密封隔離裝置的輸氣管路上。所述的水分及二氧化碳分析系統包括水分分析儀和二氧化碳分析儀。

所述密封隔離裝置包括透明筒狀體和分別連接在透明筒狀體兩埠上的透明密封罩體，所述透明筒狀體和透明密封罩體可以採用軟硬適中的透明材料製成。所述透明筒狀體和透明密封罩體為拼裝式的瓣體結構，即透明筒狀體是採用至少兩個的圓弧狀的瓣體拼接而成，而透明密封罩體是採用至少兩個的扇形瓣體拼接而成；所述透明筒狀體和透明密封罩體的拼接縫位於同一平面內，便於拼裝扣合。所述透明筒狀體和透明密封罩體的拼接縫上設置有拼接密封件，起到密封的效果。所述透明筒狀體或透明密封罩體設置有進氣管接頭和出氣管接頭，以便與相應的測量設備相連接。所述透明密封罩體的中部設置有通孔，樹幹可以經通孔穿入和穿出透明腔室，所述通孔的內邊緣安裝有與植物枝幹外表面密封配合的自適應密封件，起到密封的效果。

針對上述技術方案作進一步優化，所述通孔內邊緣上還設置有箍環，所述箍環是由至少兩條的條狀體弧形卷繞拼接而成，所述條狀體的兩端分別延伸設置有搭接部，所述搭接部上設置有魔術貼，且所述箍環的拼接縫與透明筒狀體及透明密封罩體的拼接縫在同一個平面內，所述自適應密封件設置在箍環的內壁面上。

針對上述技術方案作進一步優化，所述自適應密封件為可充氣的氣脹式密封圈。所述氣脹式密封圈為氣囊體，所述氣囊體可以是一體式條狀結構的氣囊體，也可以是若干個相互串聯成條狀結構的氣囊體。所述氣囊體上設置有進出氣孔，所示進出氣孔上設置有控制閥。

針對上述技術方案作進一步優化，所述拼接密封件為密封條或水氣密封拉鏈。當為拼接密封件採用密封條時，需要在透明筒狀體的拼接縫兩旁設置卡扣件或扣合件；當拼接密封件為水氣密封拉鏈時，只需要將該水氣密封拉鏈的兩個相對嚙合的鏈帶分別固定在拼接縫的兩側即可。

針對上述技術方案作進一步優化，所述進氣管接頭設置在透明筒狀體上部，所述進氣管接頭與透明筒狀體的內腔相通；所述出氣管接頭設置在透明筒狀體下部，所述進氣管接頭與透明筒狀體的內腔相通；所述進氣管接頭與出氣管接頭分別位於透明筒狀體的對角線位置上。

本發明的有益效果：本發明的密封隔離裝置可將部分樹幹（枝）單獨隔離出來，在不影響樹幹光照環境的透明腔內分段測量樹幹（枝）部分的二氧化碳與水通量，同時不傷害組織，保證了樹木的生命活性，操作簡便，並可重複使用於不同形態樹幹樣品，可分析樹幹光合呼吸速率、蒸騰速率，測定結果有利於準確估算在自然光下的樹幹對樹木整體的光合、呼吸強度、蒸騰速率的貢獻。本發明的密封隔離裝置結構簡單，造價較低，便於推廣使用。

附圖說明

圖1為實施例中測定系統的結構示意圖。

圖2為實施例中密封隔離裝置的單個瓣體展平後的結構示意圖。

標號說明：100—密封隔離裝置 200—水分及二氧化碳分析系統 300—氣泵 400—輸氣管路；

1—透明筒狀體 2—透明密封罩體 3—拼接密封件 4—通孔 5—自適應密封件 6—箍環 7—魔術貼 8—樹幹。

具體實施方式

為了使本發明的上述技術內容和構造特點能更容易地被本領域一般技術人員所理解，下面結合附圖和技術要點對本申請進一步的說明。

本發明的原位測量植物枝幹二氧化碳及水通量的測定系統包括密封隔離裝置100、水分及二氧化碳分析系統200、氣泵300和輸氣管路400，所述密封隔離裝置100、水分及二氧化碳分析系統200和氣泵300經輸氣管路400依次連接成氣體循環流動的測定系統。

如圖1所示，具體地講，所述密封隔離裝置100的出氣管接頭經輸氣管路400連接至氣泵300，所述氣泵300的出氣口經輸氣管路400連接至水分及二氧化碳分析系統200的進氣口，所述水分及二氧化碳分析系統200的出氣口再經輸氣管路400回流至密封隔離裝置100的進氣管接頭。

當然也可以將氣泵安裝在所述水分及二氧化碳分析系統的與密封隔離裝置的輸氣管路上。

所述的水分及二氧化碳分析系統包括水分分析儀和二氧化碳分析儀。

如圖1和圖2所示，所述密封隔離裝置包括透明筒狀體1和分別連接在透明筒狀體1兩埠上的透明密封罩體2，所述透明筒狀體和透明密封罩體可以採用軟硬適中的透明材料製成。

所述透明筒狀體1和透明密封罩體2為拼裝式的瓣體結構。在本實施例中，透明筒狀體1是採用兩個的圓弧狀的瓣體拼接而成。同時，透明密封罩體2也對應地採用兩個的扇形瓣體拼接而成。這裡需要說明的是，所述透明筒狀體1和透明密封罩體2的拼接縫位於同一平面內，便於拼裝扣合。

所述透明筒狀體1和透明密封罩體2的拼接縫上設置有拼接密封件3，起到密封的效果。所述拼接密封件3為密封條或水氣密封拉鏈。當為拼接密封件採用密封條時，需要在透明筒狀體的拼接縫兩旁設置卡扣件或扣合件；當拼接密封件為水氣密封拉鏈時，只需要將該水氣密封拉鏈的兩個相對嚙合的鏈帶分別固定在拼接縫的兩側即可。在本實施例中，採用水氣密封拉鏈為例繪圖說明。

所述透明筒狀體1和/或透明密封罩體2設置有進氣管接頭和出氣管接頭，以便與相應的測量設備相連接。所述進氣管接頭設置在透明筒狀體上部，所述進氣管接頭與透明筒狀體的內腔相通；所述出氣管接頭設置在透明筒狀體下部，所述進氣管接頭與透明筒狀體的內腔相通；所述進氣管接頭與出氣管接頭分別位於透明筒狀體的對角線位置上。

所述透明密封罩體2的中部設置有通孔4，樹幹可以經通孔穿入和穿出透明腔室，所述通孔的內邊緣安裝有與植物枝幹外表面密封配合的自適應密封件5，起到密封的效果。所述自適應密封件5為可充氣的氣脹式密封圈。所述氣脹式密封圈為氣囊體，所述氣囊體可以是一體式條狀結構的氣囊體，也可以是若干個相互串聯成條狀結構的氣囊體。所述氣囊體上設置有進出氣孔，所示進出氣孔上設置有控制閥。

所述通孔4內邊緣上還設置有箍環6，所述箍環6是由至少兩條的條狀體弧形卷繞拼接而成，所述條狀體的兩端分別延伸設置有搭接部，所述搭接部上設置有魔術貼7，且所述箍環6的拼接縫與透明筒狀體及透明密封罩體的拼接縫在同一個平面內，所述自適應密封件5設置在箍環的內壁面上。

使用時，先將密封隔離裝置安裝在樹幹上，即將密封隔離裝置的兩個瓣體（包括透明筒狀體部分、透明罩體部分和箍環部分）在所選定的待測樹幹上進行拼裝扣合，同時，讓箍環的搭接部相互搭接固定；然後通過充氣裝置對箍環內的乳膠氣囊體進行充氣，使其脹緊並密封在樹幹上。從而實現將樹幹的一個測量單元單獨隔離出來的目的。然後，開啟氣泵和水分及二氧化碳分析系統進行測定並做記錄。

為了進一步提高密封效果，可以在乳膠氣囊體脹緊密封后，再在乳膠氣囊體於樹幹之間塗布玻璃膠。

本發明的密封隔離裝置拆卸後可重複使用，即測定系統可以重複測定使用。

以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均包括在本發明的專利保護範圍內。