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野外土壤揮發(fā)性氨氣連續(xù)收集裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種野外土壤揮發(fā)性氨氣連續(xù)收集裝置，該裝置包括氨氣采集器（1）、氨氣回收器（2）、連接氨氣采集器與氨氣回收器的連接管道（3）以及調(diào)節(jié)氨氣采集器內(nèi)外溫度的自動(dòng)控溫器（4）。通過對(duì)裝置內(nèi)外土壤溫度的測(cè)定、采集和比較，可自動(dòng)調(diào)控裝置內(nèi)部土壤溫度，保持裝置內(nèi)外土壤溫度的一致性，避免溫差過大對(duì)結(jié)果真實(shí)性的影響。同時(shí)利用NH3和硫酸的反應(yīng)原理、氣體擴(kuò)散理論和過量的收集液，確保對(duì)土壤揮發(fā)性氨氣可以進(jìn)行連續(xù)和完全的收集。本實(shí)用新型不僅可長(zhǎng)期連續(xù)收集野外土壤揮發(fā)性氨氣，較為準(zhǔn)確地反映出土壤氨氣揮發(fā)對(duì)土壤氮素?fù)p失的影響，還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作和勞動(dòng)成本較低的特點(diǎn)。
【專利說明】野外土壤揮發(fā)性氨氣連續(xù)收集裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種揮發(fā)性氣體的收集裝置，特別涉及一種在野外收集土壤揮發(fā)性氣體的連續(xù)收集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]氮肥是農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中一類常見的生產(chǎn)物質(zhì)，施入土壤后可以通過分解釋放，在一定時(shí)間內(nèi)為作物連續(xù)不斷地提供氮素，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。銨態(tài)氮肥以及尿素是目前常用的兩類氮肥，分解形成的NH/-N是植物生長(zhǎng)吸收的主要氮素形式之一，也是土壤揮發(fā)性NH3最主要的形成物質(zhì)，土壤氨氣揮發(fā)是農(nóng)林生產(chǎn)過程中氮肥氮素?fù)p失的主要途徑，準(zhǔn)確收集土壤揮發(fā)性氨氣，明確由此帶來的氮素?fù)p失，是合理施用氮肥、掌握氮肥的使用效果、確定科學(xué)的施肥方案和提高氮肥利用率的重要基礎(chǔ)和依據(jù)。
[0003]土壤中NH3的揮發(fā)并不是一個(gè)勻速過程，會(huì)隨著溫度變化而產(chǎn)生較大變化。例如，在一天的不同時(shí)間，在一季的不同月份，由于溫度的日變化或月變化，揮發(fā)量會(huì)產(chǎn)生較大差異。但是，現(xiàn)有的收集裝置均沒有考慮到這種溫度變化對(duì)NH3揮發(fā)量的影響，往往用某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)或相對(duì)較短時(shí)間內(nèi)的收集值作為整個(gè)生長(zhǎng)期中土壤NH3揮發(fā)的平均值，進(jìn)而換算出土壤NH3-N的揮發(fā)損失量，導(dǎo)致?lián)Q算值和實(shí)際值間產(chǎn)生較大誤差。
[0004]迄今為止，還沒有一種便利的方法和設(shè)備可以準(zhǔn)確地了解和掌握土壤NH3揮發(fā)對(duì)氮肥中氮素的損失影響。使用的極個(gè)別野外相關(guān)設(shè)備只是將氨檢測(cè)管與氨收集裝置進(jìn)行簡(jiǎn)單組合，利用短時(shí)間內(nèi)的氨氣揮發(fā)量測(cè)定值與DTM (Drager-Tube Method)法估算獲得土壤氮素?fù)p失量。由于土壤氨氣揮發(fā)過程的強(qiáng)弱和土壤溫度、含水量等多因素密切相關(guān)，這些因素的變化會(huì)對(duì)氨氣揮發(fā)量產(chǎn)生強(qiáng)烈影響。因此，土壤氨氣揮發(fā)的瞬間測(cè)定值無法真實(shí)反映土壤的實(shí)際狀況，導(dǎo)致結(jié)果缺乏合理性。
[0005]現(xiàn)有的收集和測(cè)定土壤揮發(fā)性氨氣的方法和設(shè)備僅能收集短時(shí)間或瞬間氨氣揮發(fā)量，沒有考慮長(zhǎng)時(shí)間收集過程中各因素對(duì)氨氣收集的影響，尤其是溫度對(duì)氨氣揮發(fā)量的影響。收集裝置內(nèi)部土壤溫度升高，會(huì)導(dǎo)致裝置內(nèi)采集點(diǎn)土壤氨氣揮發(fā)量超過裝置外部土壤的實(shí)際揮發(fā)，收集結(jié)果不準(zhǔn)確，無法真實(shí)反映野外土壤中揮發(fā)性氨氣的實(shí)際揮發(fā)狀況。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有氨氣采集過程中存在的技術(shù)問題提供一種野外土壤揮發(fā)性氨氣連續(xù)收集裝置，該氨氣連續(xù)收集裝置能夠長(zhǎng)期放置在野外連續(xù)收集土壤中揮發(fā)性氨氣，收集期間可以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)氨氣采集器內(nèi)土壤的溫度，保持氨氣采集器內(nèi)外土壤溫度一致，使土壤揮發(fā)性氨氣的收集量與實(shí)際情況更加吻合，由于收集過程準(zhǔn)確和合理，因此能夠更真實(shí)反映土壤氨氣揮發(fā)的實(shí)際狀況，為掌握土壤氮肥中氮素的損失，確定合理施肥方案提供重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，本發(fā)明提供一種野外土壤中揮發(fā)性氨氣連續(xù)收集裝置，包括氨氣采集器、氨氣回收器、連接氨氣采集器與氨氣回收器的連接管道以及調(diào)節(jié)氨氣采集器內(nèi)外溫度的自動(dòng)控溫器。
[0008]其中，所述自動(dòng)控溫器包括:
[0009]溫度測(cè)定器，測(cè)定野外土壤溫度；
[0010]風(fēng)機(jī)，設(shè)置在所述氨氣采集器的內(nèi)部，通過風(fēng)機(jī)的運(yùn)行、關(guān)閉或運(yùn)行的快慢，調(diào)整所述氨氣采集器內(nèi)部的土壤溫度；
[0011]溫度數(shù)據(jù)采集器，設(shè)置在所述氨氣采集器的外部，采集溫度測(cè)定器測(cè)定的氨氣采集器內(nèi)外土壤的溫度；
[0012]單片機(jī)電控器，設(shè)置在所述氨氣采集器的外部，對(duì)采集器內(nèi)外土壤的溫度進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)所述風(fēng)機(jī)的開啟或關(guān)閉；
[0013]其中，所述溫度測(cè)定器與所述溫度數(shù)據(jù)采集器連接，所述溫度數(shù)據(jù)采集器與所述單片機(jī)電控器連接；所述風(fēng)機(jī)與所述單片機(jī)電控器連接。
[0014]特別是，所述溫度測(cè)定器包括:設(shè)置在所述氨氣采集器的外部，測(cè)定所述氨氣采集器外部土壤溫度的外部溫度測(cè)定器；設(shè)置在所述氨氣采集器的內(nèi)部，測(cè)定所述氨氣采集器內(nèi)部土壤溫度的內(nèi)部溫度測(cè)定器。
[0015]尤其是，所述溫度測(cè)定器設(shè)置在表層土壤1.5-2.5cm處，優(yōu)選為2.5cm。
[0016]其中，所述外部溫度測(cè)定器選擇溫度計(jì)或溫度傳感器；所述內(nèi)部溫度測(cè)定器選擇溫度計(jì)或溫度傳感器。
[0017]特別是，所述外部溫度測(cè)定器、內(nèi)部溫度測(cè)定器分別與所述的溫度數(shù)據(jù)采集器連接。
[0018]尤其是，所述外部溫度計(jì)或外部溫度傳感器、內(nèi)部溫度計(jì)或內(nèi)部溫度傳感器分別與所述的溫度數(shù)據(jù)采集器連接。
[0019]特別是，所述溫度數(shù)據(jù)采集器、所述單片機(jī)電控器設(shè)置在所述氨氣采集器的外部；所述風(fēng)機(jī)設(shè)置在所述氨氣采集器的內(nèi)部。
[0020]其中，所述氨氣回收器為內(nèi)部裝有能吸收氨氣的酸溶液的容器。
[0021]特別是，所述氨氣回收器為內(nèi)部裝有能吸收氨氣的酸溶液的三角瓶、集氣瓶或桶。
[0022]特別是，所述酸溶液選擇硫酸溶液。
[0023]特別是，所述酸溶液選擇質(zhì)量百分比濃度為50-60%的硫酸溶液。
[0024]特別是，所述氨氣回收器的頂部具有溢氣口，將酸溶液不能吸收的其他氣體排出所述氨氣回收器。
[0025]特別是，所述連接管道伸入到所述酸溶液內(nèi)部，通過所述氨氣采集器采集的氨氣通入到所述酸溶液中，與酸進(jìn)行反應(yīng)后被吸收。
[0026]尤其是，所述氨氣回收器的頂部還具有進(jìn)氣口，所述連接管道通過進(jìn)氣口伸入到所述酸溶液內(nèi)部。
[0027]其中，所述氨氣采集器的上部具有集氣口，下部開放且與土壤表面連接或設(shè)置在表層土壤中密封罩，所述氨氣采集器與土壤之間形成密閉空腔，容納采集的揮發(fā)性氨氣，土壤揮發(fā)的氨氣收集在形成的密閉空腔中，通過集氣口輸送至所述氨氣回收器，被吸收。
[0028]特別是，所述氨氣采集器為上部具有集氣口、下部開放的采集罩，其開放的下部與土壤表面連接或設(shè)置在表層土壤中，采集器與土壤之間形成密閉空腔，容納采集的揮發(fā)性氨氣。[0029]尤其是，所述氨氣采集器的開發(fā)的下部設(shè)置在表層土壤中3-5cm，采集器與土壤之間形成密閉空腔，容納采集的揮發(fā)性氨氣。
[0030]特別是，所述氨氣采集器的開發(fā)的下部設(shè)置在表層土壤中5cm，采集器與土壤之間形成密閉空腔，容納采集的揮發(fā)性氨氣。
[0031]特別是，所述氨氣采集器采集的氨氣經(jīng)過所述的集氣口進(jìn)入所述的連接管道，進(jìn)入氨氣回收器后與酸溶液反應(yīng)生成銨鹽，形成穩(wěn)定狀態(tài)。
[0032]通過測(cè)定氨氣回收器內(nèi)部銨鹽中氮的量，得到一定時(shí)間內(nèi)氨氣采集器采集的氨氣的量，即得到一定時(shí)間內(nèi)野外土壤因氨氣揮發(fā)導(dǎo)致的氮素?fù)p失總量。
[0033]其中，所述連接管道為耐酸的連接管。
[0034]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0035]1、本發(fā)明的氨氣連續(xù)收集裝置排除了裝置內(nèi)外溫差對(duì)氨氣收集量產(chǎn)生的誤差，能夠長(zhǎng)時(shí)期放置在野外，連續(xù)自行收集土壤中揮發(fā)性氨氣，將收集期內(nèi)土壤揮發(fā)出的NH3全部收集，避免了以短期收集到的NH3揮發(fā)量為平均值引起的換算誤差，減少了自然因素和人為因素對(duì)測(cè)定的干擾，準(zhǔn)確反映出因氨氣揮發(fā)造成的土壤氮素?fù)p失，為掌握氮肥利用率、確定合理施肥方案提供依據(jù)。
[0036]2、本發(fā)明的氨氣連續(xù)收集裝置通過自動(dòng)控溫系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)氨氣采集器內(nèi)土壤的溫度，保持氨氣收集過程中采集器內(nèi)外土壤溫度保持一致，使得土壤揮發(fā)性氨氣的收集量與實(shí)際情況更加吻合，真實(shí)反映土壤的實(shí)際狀況，氨氣收集結(jié)果更準(zhǔn)確、合理。
[0037]3、本發(fā)明的氨氣連續(xù)收集裝置的自動(dòng)控溫器，設(shè)置在氨氣采集器內(nèi)外的土壤溫度計(jì)與溫度數(shù)據(jù)采集器相連，利用溫度數(shù)據(jù)采集器將氨氣采集器內(nèi)外的土壤溫度值分別輸入單片機(jī)電控器內(nèi)進(jìn)行溫度比較，當(dāng)氨氣采集器內(nèi)溫度過高，內(nèi)外溫差超出設(shè)定范圍后，單片機(jī)電控器自動(dòng)啟動(dòng)氨氣采集器內(nèi)的風(fēng)機(jī)，并調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間，進(jìn)行降溫處理，達(dá)到溫度要求后，風(fēng)機(jī)運(yùn)行停止，調(diào)節(jié)氨氣采集器內(nèi)土壤的溫度與氨氣采集器外土壤的溫度相一致，解決了氨氣采集器內(nèi)部溫度過高導(dǎo)致氨氣揮發(fā)量增加，測(cè)定值偏高，最終導(dǎo)致不能準(zhǔn)確掌握土壤氮素?fù)p失，影響施肥方案合理性的弊端。
[0038]4、本發(fā)明的氨氣連續(xù)收集裝置的氨氣回收器內(nèi)裝有能吸收氨氣的硫酸溶液，氨氣與酸的反應(yīng)，將一定時(shí)期內(nèi)土壤中揮發(fā)出的氨氣以銨鹽(如(NH4)2SO4或NH4HSO4)的形式進(jìn)行收集和保存。
[0039]5、本發(fā)明的氨氣連續(xù)收集裝置的氨氣回收器的頂部設(shè)有溢氣口，隨時(shí)將酸無法收集的土壤其他揮發(fā)氣體排出，防止收集裝置內(nèi)部氣壓過大，影響氨氣向收集瓶中的擴(kuò)散運(yùn)移，保證本發(fā)明裝置能夠連續(xù)收集土壤揮發(fā)性氨氣。
[0040]6、通過收集一定面積土壤氨氣揮發(fā)量，可以換算大面積相同條件下土壤氨氣揮發(fā)帶來的氮素?fù)p失，本發(fā)明的氨氣連續(xù)收集裝置可以真實(shí)反映土壤氨氣揮發(fā)的實(shí)際狀況，，對(duì)了解土壤氮素?fù)p失、掌握氮肥利用率和確定合理施肥方案等都十分有益。
[0041]7、本發(fā)明的氨氣連續(xù)收集裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作和勞動(dòng)成本較低的特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1是本發(fā)明氨氣連續(xù)收集裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖2是本發(fā)明氨氣連續(xù)收集裝置的氨氣回收器示意圖；[0044]圖3是本發(fā)明氨氣連續(xù)收集裝置的自動(dòng)控溫器連接示意圖。
[0045]附圖標(biāo)記說明
[0046]1、氨氣采集器；11、集氣口 ；2、氨氣回收器；21、進(jìn)氣口 ；22、溢氣口 ；3、連接管道；
4、自動(dòng)控溫器；41、外部溫度測(cè)定器；42、內(nèi)部溫度測(cè)定器；43、溫度數(shù)據(jù)采集器；44、單片機(jī)電控器；45、風(fēng)機(jī)；5、土壤；6、酸溶液；7、活塞；8、三角瓶。
【具體實(shí)施方式】
[0047]下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將會(huì)隨著描述而更為清楚。但這些實(shí)施例僅是范例性的，并不對(duì)本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的細(xì)節(jié)和形式進(jìn)行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0048]如圖1所示，本發(fā)明的野外土壤揮發(fā)性氨氣連續(xù)收集裝置由氨氣采集器1、氨氣回收器2、連接氨氣采集器與氨氣回收器的連接管道3以及調(diào)節(jié)氨氣采集器內(nèi)外溫度的自動(dòng)控溫器4組成。
[0049]所述氨氣采集器I為上部具有集氣口 11，下部開放的密封罩，其開放的下部與土壤表面連接或設(shè)置在表層土壤中，采集器I與土壤5之間形成密閉空腔，容納采集的揮發(fā)性氨氣，土壤揮發(fā)的氨氣收集在形成的密閉空腔中，通過集氣口 11輸送至所述氨氣回收器，被吸收、固定。
[0050]氨氣采集器I用于采集一定面積土壤中揮發(fā)性氨氣，與土壤形成密閉空間，具有密封性，防止收集過程中氨氣的泄漏。
[0051]所述氨氣回收器2為內(nèi)部裝有能吸收氨氣的酸溶液6的容器，所述容器可以為三角瓶或集氣瓶。在氨氣回收器2的頂部設(shè)置有進(jìn)氣口 21和溢氣口 22，如圖2所示，其中溢氣口 22將酸溶液不能吸收的其他氣體排出所述氨氣回收器2，防止收集裝置內(nèi)部氣壓過大，影響氨氣向收集瓶中的擴(kuò)散運(yùn)移，保證本發(fā)明裝置能夠連續(xù)收集土壤揮發(fā)性氨氣；將所述連接管道3通過進(jìn)氣口 21伸入到所述酸溶液內(nèi)部，將氨氣采集器I采集氨氣送入氨氣回收器2內(nèi)部，氨氣與裝在氨氣回收器2內(nèi)部的酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成銨鹽，被吸收和固定。
[0052]通過測(cè)定氨氣回收器2內(nèi)部生成的銨鹽中氮的含量，確定利用本發(fā)明氨氣連續(xù)收集裝置收集的揮發(fā)性氨氣的量，計(jì)算土壤中揮發(fā)的氨氣，了解野外土壤氮素因?yàn)榘睔鈸]發(fā)造成的氮素的損傷狀況，掌握土壤氮肥的利用率，確定合理的施肥方案。
[0053]氨氣回收器2內(nèi)部裝有的酸溶液選擇質(zhì)量百分比濃度為50-60%的硫酸溶液，本發(fā)明實(shí)施例中選擇濃度為60%的硫酸溶液。
[0054]NH3和H2SO4的反應(yīng)以及氣體擴(kuò)散理論，可以將收集期內(nèi)氨氣采集器I采集的土壤中揮發(fā)出的氨氣以(NH4)2S04或NH4HSO4的形式進(jìn)行收集和保存。
[0055]為保證氨氣全部收集，連接管道3要伸至氨氣回收器內(nèi)部酸溶液的底部。
[0056]所述連接管道3為耐酸的連接管，將所述氨氣采集器I與氨氣回收器2連接，連接管道3的一端與氨氣采集器I上部的集氣口 11連接，另一端通過氨氣回收器2頂部的進(jìn)氣口 21伸入到氨氣回收器2內(nèi)部酸溶液6的底部。氣體擴(kuò)散理論保證揮發(fā)性氨氣在氨氣連續(xù)收集裝置中的自由擴(kuò)散移動(dòng)，將氨氣采集器I采集的氨氣輸送至氨氣回收器2內(nèi)，與氨氣回收器2內(nèi)的酸溶液反應(yīng)形成穩(wěn)定的銨鹽被吸收保存。[0057]本發(fā)明中的連接管道3采用耐酸的玻璃管，玻璃管的一端與氨氣采集器I上部的集氣口 11連接，另一端通過氨氣回收器2頂部的進(jìn)氣口 21伸入到氨氣回收器2內(nèi)部酸溶液6的底部，保證氨氣全部被收集和固定。[0058]所述自動(dòng)控溫器4包括:
[0059]設(shè)置在所述氨氣采集器的外部的外部溫度測(cè)定器41，實(shí)時(shí)測(cè)定所述氨氣采集器外部土壤的溫度；
[0060]設(shè)置在所述氨氣采集器的內(nèi)部的內(nèi)部溫度測(cè)定器42，實(shí)時(shí)測(cè)定所述氨氣采集器內(nèi)部土壤的溫度；
[0061]設(shè)置在所述氨氣采集器的內(nèi)部的風(fēng)機(jī)45，通過風(fēng)機(jī)的運(yùn)行、關(guān)閉或運(yùn)行的快慢，調(diào)整所述氨氣采集器內(nèi)部的土壤溫度；
[0062]設(shè)置在所述氨氣采集器的外部的溫度數(shù)據(jù)采集器43，采集溫度測(cè)定器測(cè)定的氨氣采集器內(nèi)外土壤的溫度；
[0063]設(shè)置在所述氨氣采集器的外部的單片機(jī)電控器44，對(duì)采集器內(nèi)外土壤的溫度進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)所述風(fēng)機(jī)的開啟或關(guān)閉；
[0064]其中，外部溫度測(cè)定器和內(nèi)部溫度測(cè)定器分別與所述溫度數(shù)據(jù)采集器連接，所述溫度數(shù)據(jù)采集器與所述單片機(jī)電控器連接；所述風(fēng)機(jī)與所述單片機(jī)電控器連接，自動(dòng)控溫器的連接示意圖如圖3所示。
[0065]本發(fā)明實(shí)施例中外部溫度測(cè)定器41選擇土壤溫度計(jì)，內(nèi)部溫度測(cè)定器42選擇土壤溫度計(jì)；除了選擇溫度計(jì)之外，其他如溫度傳感器也適用于本發(fā)明。
[0066]自動(dòng)控溫器4實(shí)時(shí)測(cè)定氨氣連續(xù)采集裝置外的土壤溫度T1、氨氣連續(xù)采集裝置內(nèi)的土壤溫度T2,與測(cè)定土壤溫度的溫度測(cè)定器41、42相連接的溫度數(shù)據(jù)采集器43將測(cè)定的氨氣連續(xù)采集裝置內(nèi)外的土壤溫度！\、T2分別輸入單片機(jī)電控器44內(nèi)，將1\、T2進(jìn)行相互比較，當(dāng)T2-T1≥1°C時(shí)，內(nèi)外溫差超出設(shè)定范圍，自動(dòng)控溫器4自動(dòng)開啟設(shè)置在氨氣采集器I內(nèi)部的風(fēng)機(jī)，并根據(jù)內(nèi)外溫差的大小，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和開啟時(shí)間，對(duì)氨氣采集器I內(nèi)的土壤進(jìn)行降溫處理，直到T2-T1 ( 0.5°C時(shí)，自動(dòng)控溫器4自動(dòng)停止風(fēng)機(jī)的運(yùn)行。
[0067]由于野外土壤溫度變化會(huì)對(duì)揮發(fā)性氨氣的收集結(jié)果產(chǎn)生明顯影響，因此需要保持收集裝置內(nèi)外溫度保持一致，減少和避免溫度對(duì)氨氣揮發(fā)量的影響。當(dāng)將氨氣采集器長(zhǎng)時(shí)間扣置在土壤表層時(shí)，由于溫室效應(yīng)，會(huì)造成采集器內(nèi)部土壤溫度明顯高于采集器外部的實(shí)際溫度，導(dǎo)致采集器內(nèi)部土壤NH3揮發(fā)量高于實(shí)際土壤揮發(fā)量，進(jìn)而在回收瓶中形成超出實(shí)際的銨鹽量和氮量測(cè)定值，由于土壤揮發(fā)性NH3的含氮量是計(jì)算土壤氮肥利用率的重要指標(biāo)，因此，高于實(shí)際的收集量會(huì)對(duì)氮肥損失和利用率的準(zhǔn)確掌握產(chǎn)生影響。
[0068]本發(fā)明的氨氣連續(xù)收集裝置在野外長(zhǎng)期收集過程中，環(huán)境因素、氣候因素等影響土壤中揮發(fā)性氨氣的揮發(fā)，尤其是溫度的影響尤為嚴(yán)重，溫度高，揮發(fā)性氣體揮發(fā)量增加。本發(fā)明的自動(dòng)控溫器通過單片機(jī)電控器44自動(dòng)調(diào)控風(fēng)機(jī)的運(yùn)行、關(guān)閉或運(yùn)行的快慢等，調(diào)節(jié)氨氣采集器內(nèi)部的溫度，使得氨氣采集器內(nèi)外的土壤溫度保持一致，排除了長(zhǎng)期收集過程中內(nèi)外溫差帶來的影響，解決了氨氣采集器內(nèi)部溫度高于外部土壤溫度帶來的氨氣揮發(fā)量過大、收集結(jié)果不準(zhǔn)確和缺乏真實(shí)性的技術(shù)問題。
[0069]下面結(jié)合附圖1詳細(xì)說明本發(fā)明的野外土壤揮發(fā)性氨氣連續(xù)收集裝置的工作過程。[0070]1、將頂部具有開口、底部開放、四周密封的氨氣采集罩即氨氣采集器I放置在野外土壤5表面，并使其底部埋入土壤表層中或與土壤表面緊密連接，或者將氨氣采集器I開放的底部埋在土壤下3-5cm，優(yōu)選為5cm，使得氨氣采集器與土壤之間形成容納采集的揮發(fā)性氨氣密閉空腔，土壤揮發(fā)的氨氣收集在形成的密閉空腔中，然后通過頂部開口(即集氣口)被輸送至所述氨氣采集器的外部；
[0071]2、設(shè)置溫度測(cè)定器，即將土壤溫度計(jì)或溫度傳感器放置在土壤表層1.5-2.5cm處，其中放置在所述氨氣采集器I外部的土壤溫度計(jì)，用于測(cè)定本發(fā)明氨氣連續(xù)收集裝置外部的土壤溫度Tl，設(shè)置在本發(fā)明氨氣連續(xù)收集裝置外部的土壤溫度計(jì)或溫度傳感器為外部溫度計(jì)或外部溫度傳感器41 ;放置在所述氨氣采集器I內(nèi)部的土壤溫度計(jì)或溫度傳感器，用于測(cè)定本發(fā)明氨氣連續(xù)收集裝置內(nèi)部的土壤溫度T2，設(shè)置在本發(fā)明氨氣連續(xù)收集裝置內(nèi)部的土壤溫度計(jì)或溫度傳感器為內(nèi)部溫度計(jì)或內(nèi)部溫度傳感器42 ；
[0072]本實(shí)施例采用土壤溫度計(jì)測(cè)定土壤的溫度，土壤溫度計(jì)設(shè)置在土壤表層2.5cm處。
[0073]3、將外部溫度計(jì)或外部溫度傳感器41、內(nèi)部溫度計(jì)或內(nèi)部溫度傳感器42，通過導(dǎo)線分別與設(shè)置在氨氣采集器I外部的溫度數(shù)據(jù)采集器43相連，通過導(dǎo)線將溫度數(shù)據(jù)采集器43與單片機(jī)電控器44相連，通過導(dǎo)線將單片機(jī)電控器與風(fēng)機(jī)45相連，風(fēng)機(jī)安裝在氨氣采集器I與土壤表面形成的內(nèi)部空腔中，溫度數(shù)據(jù)采集器43與單片機(jī)電控器44安裝在氨氣采集器的外部；
[0074]溫度測(cè)定器測(cè)定的本發(fā)明氨氣連續(xù)收集裝置內(nèi)外的土壤溫度輸送至所述溫度數(shù)據(jù)采集器43，接著溫度數(shù)據(jù)采集器43采集的本發(fā)明裝置內(nèi)外土壤溫度?\、Τ2輸入單片機(jī)電控器44內(nèi)，單片機(jī)電控器44對(duì)!^!^進(jìn)行比較，當(dāng)T2-T1 ^ 1°C時(shí)，內(nèi)外溫差超出設(shè)定范圍，自動(dòng)控溫器4自動(dòng)開啟設(shè)置在氨氣采集器I內(nèi)部的風(fēng)機(jī)，并根據(jù)內(nèi)外溫差的大小，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和開啟時(shí)間，對(duì)氨氣采集器`I內(nèi)的土壤進(jìn)行降溫處理，直到T2-T1 ( 0.5°C時(shí)，自動(dòng)控溫器4自動(dòng)停止風(fēng)機(jī)的運(yùn)行；
[0075]4、氨氣采集器I持續(xù)將一定土壤面積上揮發(fā)的氨氣收集在氨氣采集器I與土壤表層形成的內(nèi)部空腔中，然后經(jīng)過與氨氣采集器I頂部的集氣口 11相連接的耐酸連接管道3將氨氣輸送至氨氣回收三角瓶(即氨氣回收器2)中，連接管道3通過氨氣回收瓶頂部設(shè)置的進(jìn)氣口 21伸入到氨氣回收瓶底部，氨氣與盛裝在氨氣回收三角瓶?jī)?nèi)的質(zhì)量百分比濃度為50-60%的硫酸溶液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成硫酸銨鹽((NH4)2SO4)或硫酸氫銨鹽((NH4)HSO4),而被吸收和固定；不能被硫酸吸收的其他氣體通過氨氣回收瓶頂部設(shè)置的溢氣口 22排出，防止收集裝置內(nèi)部氣壓過大，影響氨氣向收集瓶中的擴(kuò)散運(yùn)移，保證本發(fā)明裝置能夠連續(xù)準(zhǔn)確收集土壤揮發(fā)性氨氣。
[0076]5、完成采集后(采集期可以為一個(gè)作物生長(zhǎng)期)后，采用凱氏定氮法測(cè)定氨氣回收三角瓶?jī)?nèi)氨氣回收溶液中氮(N)含量
[0077]回收液中氮含量計(jì)算公式如下:
[0078]Vn(g)= (V1-V0) XCX0.014X1000
[0079]其中:VN為氮含量，g/L;
[0080]V1為滴定回收溶液所耗鹽酸或硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，ml ；
[0081]V0為滴定空白溶液所耗鹽酸或硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，ml ；[0082]C為鹽酸或硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，mo I/L ；
[0083]0.014為氮原子的摩爾質(zhì)量，g/mmoL.[0084]通過測(cè)定計(jì)算得到的氮量為氨氣采集期內(nèi)野外土壤中揮發(fā)性氨氣產(chǎn)生的氮素?fù)p失總量，由于凱氏定氮法是普遍公認(rèn)、信賴并接受的方法，因此保證結(jié)果準(zhǔn)確，能夠真實(shí)反應(yīng)土壤中揮發(fā)氨氣引起的氮素?fù)p失狀況。
[0085]本發(fā)明的氨氣連續(xù)收集裝置可以對(duì)土壤中揮發(fā)出的NH3進(jìn)行長(zhǎng)期全部收集，如，作物的一個(gè)生長(zhǎng)期，并準(zhǔn)確測(cè)定出因此帶來的土壤氮素?fù)p失，避免了以短期收集到的NH3揮發(fā)量為平均值進(jìn)行換算造成的誤差，可以更好地掌握土壤中NH3揮發(fā)引起的氮素?fù)p失，為了解氮肥利用率提供更加準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種野外土壤中揮發(fā)性氨氣連續(xù)收集裝置，包括氨氣采集器(I)、氨氣回收器(2)、連接氨氣采集器與氨氣回收器的連接管道(3 )以及調(diào)節(jié)氨氣采集器內(nèi)外溫度的自動(dòng)控溫器(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的氨氣連續(xù)收集裝置，其特征是所述自動(dòng)控溫器(4)包括: 溫度測(cè)定器，測(cè)定所述氨氣采集器內(nèi)外土壤溫度； 風(fēng)機(jī)(45)，設(shè)置在所述氨氣采集器(I)的內(nèi)部，通過風(fēng)機(jī)的運(yùn)行或關(guān)閉調(diào)整所述氨氣采集器內(nèi)部的土壤溫度； 溫度數(shù)據(jù)采集器(43)，設(shè)置在所述氨氣采集器(I)的外部，采集溫度測(cè)定器測(cè)定的氨氣采集器內(nèi)外土壤的溫度； 單片機(jī)電控器(44)，設(shè)置在所述氨氣采集器(I)的外部，對(duì)采集器內(nèi)外土壤的溫度進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)所述風(fēng)機(jī)的開啟或關(guān)閉； 其中，所述溫度測(cè)定器、溫度數(shù)據(jù)采集器、單片機(jī)電控器、風(fēng)機(jī)依次順序連接。
3.如權(quán)利要求2所述的氨氣連續(xù)收集裝置，其特征是所述溫度測(cè)定器包括:設(shè)置在所述氨氣采集器(I)的外部，測(cè)定所述氨氣采集器(I)外部土壤溫度的外部溫度測(cè)定器(41);設(shè)置在所述氨氣采集器(I)的內(nèi)部，測(cè)定所述氨氣采集器(I)內(nèi)部土壤溫度的內(nèi)部溫度測(cè)定器(42)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的氨氣連續(xù)收集裝置，其特征是所述氨氣回收器(2)為內(nèi)部裝有能吸收氨氣的酸溶液(6)的容器。
5.如權(quán)利要求4所述的氨氣連續(xù)收集裝置，其特征是，所述酸溶液(6)選擇硫酸溶液。
6.如權(quán)利要求4所述的氨氣連續(xù)收集裝置，其特征是，所述氨氣回收器(2)的頂部具有溢氣口(22)，將酸溶液不能吸收的其他氣體排出所述氨氣回收器。
7.如權(quán)利要求4所述的氨氣連續(xù)收集裝置，其特征是，所述連接管道(3)伸入到所述酸溶液內(nèi)部，通過所述氨氣采集器(I)采集的氨氣通入到所述酸溶液中，與酸進(jìn)行反應(yīng)后，以銨鹽的形式被保存。
8.如權(quán)利要求1或2所述的氨氣連續(xù)收集裝置，其特征是所述氨氣采集器(I)的上部具有集氣口( 11 )，下部開放且與土壤表面連接或設(shè)置在表層土壤中的密封罩，所述氨氣采集器與土壤之間形成密閉空腔，土壤揮發(fā)的氨氣在形成的密閉空腔中，通過集氣口(11)輸送至所述氨氣回收器中以銨鹽的形式被保存。
9.如權(quán)利要求1或2所述的氨氣連續(xù)收集裝置，其特征是所述連接管道(3)為耐酸的連接管。
【文檔編號(hào)】G01N7/14GK203479657SQ201320435617
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月22日
【發(fā)明者】戴偉, 張瑞, 鄒建美, 龐歡, 楊添 申請(qǐng)人:北京林業(yè)大學(xué)