一种一体式土壤呼吸和群落光合测量系统及方法与流程

1.本发明属于土壤检测技术领域，具体是一种一体式土壤呼吸和群落光合测量系统及方法。


背景技术：

2.土壤呼吸是指土壤释放二氧化碳的过程，和人的呼吸一样。土壤中的微生物的呼吸、作物的呼吸、作物根系的呼吸和土壤动物的呼吸都会释放出大量的二氧化碳。目前土壤呼吸已经成为陆地生态系统中向大气释放二氧化碳最大的源，同时土壤呼吸速率相对微小的改变都会显著改变大气中二氧化碳的浓度和土壤碳的累积速率，从而加剧或减缓全球气候变暖，因此对于科学界来说提供土壤呼吸定量测量技术以及精确的数据是迫切需要的。
3.现有便携式土壤呼吸测量系统一般采用的方案是：野外作业测试土壤呼吸时，收集土壤气体的装置与土壤气体分析装置是各自独立的。其缺点是：
4.收集土壤气体的设备与分析设备无法实现集成在一个设备上，携带不便，安装工序繁杂、费时。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种一体式土壤呼吸和群落光合测量系统及方法。
6.为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.第一方面，一种一体式土壤呼吸和群落光合测量系统，包括：装置本体，所述装置本体与平板电脑通讯连接，所述装置本体包括由下及上依次设置的底座、支架、机舱及动压平衡装置，所述支架内侧设置有自动土壤呼吸室；
8.所述动压平衡装置包括气室，所述气室底部的通气口上连通设置有连接管，所述连接管末端连接设置有压力平衡空心导轴；
9.所述机舱内设置有主控板，主控板固定于机舱壳体上安装板；微型气体循环气泵、锂电池分别固定于机舱壳体侧面板；两位五通电磁阀、主气泵、气缸驱动器均固定于机舱壳体下安装板；
10.所述自动土壤呼吸室包括呼吸室，所述呼吸室与气缸驱动器的活塞杆相连接，活塞杆可带动自动土壤呼吸室做上下往复运动；
11.所述呼吸室上穿插设置有进气空心导轴、出气空心导轴、压力平衡空心导轴、空气测温空心导轴，四根空心导轴均与呼吸室固定连接，随着呼吸室的上下运动，四根空心导轴均在机舱内上下滑动。
12.优选的，所述气室由上、下端盖组成，上、下端盖之间通过连接轴螺纹旋接，上、下端盖之间间隙距离大于通风口端面到上盖的距离；气室上开设有两个通风口，气流从第一个通风口流入，进入气室后，从第二个通风口流出；连接管为导气软管与通气口卡接、另一端与压力平衡空心导轴卡接，压力平衡空心导轴与呼吸室螺纹连接，实现呼吸室内土壤表
面的压力与外界压力相同。
13.优选的，所述主控板上设置有co2、h2o分析单元、空温测量单元、土温测量单元、土湿测量单元、wifi无线通信、嵌入式大气压力传感器、tf卡、北斗定位器。
14.优选的，所述机舱两侧均转动设置有把手，两个把手之间通过提手连接，提手可围绕把手与机舱连接的轴线做代持与提携的旋转运动。
15.优选的，所述空气测温空心导轴内有连线，连线一端连接呼吸室的空气温度传感器，另一端连接于主控板上，呼吸室的空气温度传感器的温度数据输至主控板，通过wifi无线通信显示在平板电脑上。
16.优选的，所述呼吸室内设有可调光源和光强传感器，可调光源的光源强度和不同光比例均可调节，光强传感器用于追踪监测所述呼吸室内的光强度，可调光源设置于呼吸室内的顶部，可调光源外设有隔离罩。
17.优选的，所述可调光源为红蓝led冷光光源，可调光源的红光强度范围为0μmol/m2/s～2000μmol/m2/s，可调光源的蓝光强度范围0μmol/m2/s～500μmol/m2/s。
18.优选的，所述可调光源为红绿蓝白led冷光光源，可调光源的红光强度范围为0μmol/m2/s～2400μmol/m2/s，可调光源的绿光强度范围0μmol/m2/s～1000μmol/m2/s，可调光源的蓝光强度范围0μmol/m2/s～2000μmol/m2/s，可调光源的白光强度范围0μmol/m2/s～1500μmol/m2/s。
19.优选的，所述呼吸室外置led光源为定位的信标指示性光源。
20.第二方面，一种一体式土壤呼吸和群落光合测量方法，包括以下步骤：
21.s1确定土层测量部位，在土层测量部位处埋设土壤环，将装置本体放在土壤环上，装置本体的底座与土壤环表面形成一个密闭空间；
22.s2平板电脑远程控制呼吸室：机舱内主控板驱动微型气体循环气泵工作、两位五通电磁阀的闭合与断开；两位五通电磁阀控制气缸驱动器活塞的运动方向，带动呼吸室的上升与下降；土壤中释放的气体从进气空心导轴经过气管进入co2、h2o分析单元后经气管流入出气空心导轴形成闭路气体循环；
23.s3通过主控板搭载的各测试单元，分析出气体的各项检测数据包括：土壤温度、湿度、气体中co2、h2o的含量、空温参数，通过wifi，显示到平板电脑上。
24.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
25.本发明中，土壤气体收集装置与气体分析装置集成于一体，形成一体式全自动土壤呼吸和群落光合测量系统；土壤检测更简单、方便、快捷；平板电脑通过友好的人机界面实时显示测试数据，远程监控，提高了生产效率。
附图说明
26.图1是本发明中一体式土壤呼吸和群落光合测量系统的外部连接示意图；
27.图2是本发明中一体式土壤呼吸和群落光合测量系统的结构示意图；
28.图3是本发明中动压平衡结构示意图；
29.图4是本发明中机舱正向面板示意图；
30.图5是本发明中机舱反向面板示意图；
31.图6是本发明中主控板搭载器件示意图；
32.图7是本发明中机舱内气路示意图；
33.图8是本发明中自动土壤呼吸室结构示意图。
34.附图标记：100、装置本体；
35.10、动压平衡装置；10-1、气室；10-2、通气口；10-3、连接管；10-4、压力平衡空心导轴；
36.20、机舱；20-1、主控板；20-2、微型气体循环气泵；20-3、锂电池；20-4、两位五通电磁阀；20-5、主气泵；20-6、气缸驱动器；20-7、土壤温度连接器；20-8、土壤湿度连接器；20-9、进气接口；20-10、出气接口；20-11、chg、外接分析仪接口；20-1-1、co2、h2o分析单元；20-1-2、空温测量单元；20-1-3、土温测量单元；20-1-4、土湿测量单元；20-1-5、wifi无线通信；20-1-6、嵌入式大气压力传感器；20-1-7、tf卡；20-1-8、北斗定位器；
37.30、自动土壤呼吸室；30-1呼吸室；30-2、进气空心导轴；30-3、出气空心导轴；30-4、空气测温空心导轴；30-5、可调光源；30-6、隔离罩；30-7、光强传感器；30-8、led光源；
38.40、提手；
39.50、把手；
40.60、支架；
41.70、底座；
42.200：平板电脑。
具体实施方式
43.以下结合附图1-8，进一步说明本发明一种一体式土壤呼吸和群落光合测量系统及方法的具体实施方式。本发明一种一体式土壤呼吸和群落光合测量系统及方法不限于以下实施例的描述。
44.实施例1：
45.本实施例给出一种一体式土壤呼吸和群落光合测量系统的具体实施方式，如图1-8所示，包括：装置本体100，装置本体100与平板电脑200通讯连接，装置本体100包括由下及上依次设置的底座70、支架60、机舱20及动压平衡装置10，支架1内侧设置有自动土壤呼吸室30；
46.动压平衡装置10包括气室10-1，气室10-1底部的通气口10-2上连通设置有连接管10-3，连接管10-3末端连接设置有压力平衡空心导轴10-4；
47.机舱20内设置有主控板20-1，主控板20-1固定于机舱壳体上安装板；微型气体循环气泵20-2、锂电池20-3分别固定于机舱壳体侧面板；两位五通电磁阀20-4、主气泵20-5、气缸驱动器20-6均固定于机舱壳体下安装板；
48.自动土壤呼吸室30包括呼吸室30-1，呼吸室30-1与气缸驱动器20-6的活塞杆相连接，活塞杆可带动自动土壤呼吸室30做上下往复运动；
49.呼吸室30-1上穿插设置有进气空心导轴30-2、出气空心导轴30-3、压力平衡空心导轴10-4、空气测温空心导轴30-4，四根空心导轴均与呼吸室30-1固定连接，随着呼吸室30-1的上下运动，四根空心导轴均在机舱20内上下滑动。
50.进一步的，气室10-1由上、下端盖组成，上、下端盖之间通过连接轴螺纹旋接，上、下端盖之间间隙距离大于通风口端面到上盖的距离；气室上开设有两个通风口，气流从第
一个通风口流入，进入气室10-1后，从第二个通风口流出；连接管10-3为导气软管与通气口10-2卡接、另一端与压力平衡空心导轴10-4卡接，压力平衡空心导轴10-4与呼吸室30-1螺纹连接，实现呼吸室内土壤表面的压力与外界压力相同。
51.进一步的，主控板20-1上设置有co2、h2o分析单元20-1-1、空温测量单元20-1-2、土温测量单元20-1-3、土湿测量单元20-1-4、wifi无线通信20-1-5、嵌入式大气压力传感器20-1-6、tf卡20-1-7、北斗定位器20-1-8。
52.进一步的，机舱20两侧均转动设置有把手50，两个把手50之间通过提手40连接，提手40可围绕把手50与机舱20连接的轴线做代持与提携的旋转运动。
53.进一步的，空气测温空心导轴30-4内有连线，连线一端连接呼吸室30-1的空气温度传感器，另一端连接于主控板20-1上，呼吸室30-1的空气温度传感器的温度数据输至主控板20-1，通过wifi无线通信20-1-5显示在平板电脑200上。
54.进一步的，呼吸室30-1内设有可调光源30-5和光强传感器30-7，可调光源30-5的光源强度和不同光比例均可调节，光强传感器30-7用于追踪监测呼吸室30-1内的光强度，可调光源30-5设置于呼吸室30-1内的顶部，可调光源30-5外设有隔离罩30-6。
55.进一步的，可调光源30-5为红蓝led冷光光源，可调光源30-5的红光强度范围为0μmol/m2/s～2000μmol/m2/s，可调光源30-5的蓝光强度范围0μmol/m2/s～500μmol/m2/s。
56.进一步的，可调光源30-5为红绿蓝白led冷光光源，可调光源30-5的红光强度范围为0μmol/m2/s～2400μmol/m2/s，可调光源30-5的绿光强度范围0μmol/m2/s～1000μmol/m2/s，可调光源30-5的蓝光强度范围0μmol/m2/s～2000μmol/m2/s，可调光源30-5的白光强度范围0μmol/m2/s～1500μmol/m2/s。
57.进一步的，呼吸室30-1外置led光源30-8为定位的信标指示性光源。
58.进一步地，所述主控板20-1搭载的wifi无线通信20-1-5，wifi无线通信20-1-5与平板电脑200控制交互，可以显示co2、h2o、土温、土湿、空温参数，通过平板电脑200可以输入xxx参数，设置自动和手动选择土壤呼吸计算起始截止时间，可以重复计算；输入xx参数，用于手动和自动控制土壤呼吸室的升降；重复测量自动不限或有限次数的土壤呼吸。
59.进一步地，所述主控板20
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1上搭载的co2、h2o分析单元20-1-1，是基于最新的“微光源”双通道非散射红外(ndir)技术，并采用了基于温度补偿的出厂校准，以确保设备在各种场景下输出稳定的数据；co2、h2o分析单元20-1-1一端与进气空心导轴30-2一端相连接，另一端与微型气体循环气泵20-2一端相连接；微型气体循环气泵20-2一端与co2、h2o分析单元20-1-1相连接，另一端与出气空心导轴30-3一端相连接，形成完整的循环气路。
60.进一步地，机舱20外的测量土壤温度连接器，驳接土壤温度传感器使用，其数据输至主控板，通过wifi通讯最终显示在平板电脑上；舱面板设有测量土壤湿度连接器，驳接土壤湿度传感器使用，其数据输至主控板，通过wifi通讯最终显示在平板上。
61.进一步地，机舱外部chg、外接分析仪连接器，可兼容连接其他品牌分析仪。
62.进一步地，呼吸室底部直径20cm，高度12cm。
63.实施例2：
64.本实施例给出一种一体式土壤呼吸和群落光合测量方法的具体实施方式，包括以下步骤：
65.s1确定土层测量部位，在土层测量部位处埋设土壤环，将装置本体100放在土壤环
上，装置本体100的底座70与土壤环表面形成一个密闭空间；
66.s2平板电脑200远程控制呼吸室30-1：机舱20内主控板20-1驱动微型气体循环气泵20-2工作、两位五通电磁阀20-4的闭合与断开；两位五通电磁阀20-4控制气缸驱动器20-6活塞的运动方向，带动呼吸室30-1的上升与下降；土壤中释放的气体从进气空心导轴30-2经过气管进入co2、h2o分析单元20-1-1后经气管流入出气空心导轴30-3形成闭路气体循环；
67.s3通过主控板20-1搭载的各测试单元，分析出气体的各项检测数据包括：土壤温度、湿度、气体中co2、h2o的含量、空温参数，通过wifi，显示到平板电脑200上。
68.实施例3：
69.本实施例给出一种一体式土壤呼吸和群落光合测量方法的具体实施方式，如图1-8所示，一种一体式土壤呼吸和群落光合测量系统，包括：装置本体100，平板电脑200。装置本体100通过对土壤呼吸气体的采集、co2、h2o的分析、将分析结果通过装置内部的wifi无线通讯，将数据上传到用户的平板电脑200。用户可通过平板电脑200输入指令，控制装置本体100。
70.进一步的，如图2所示，装置本体100包括：机舱20内主控板搭载co2、h2o分析、土温、土湿、空温测量单元，与自动土壤呼吸室集成一体，并设有wifi无线通讯，通过无线wifi与平板电脑200控制交互；平板电脑200上可以直接输入xx参数，手动或自动控制土壤呼吸室的升降，在升降过程中呼吸室通过动压平衡装置10保持呼吸室内部与环境气压相等；机舱20内主控板可以控制主气泵、气缸驱动器、两位五通电磁阀、微型气体循环气泵的运行，气缸驱动器工作带动自动土壤呼吸室30同步上下自动不限或有限次数重复运动；呼吸室内、外，可以安装可选的led光源，内置有效光合作用光源，外置定位的信标指示光源；机舱面板设有no/off、chg、土壤温度、土壤湿度测量连接器；机舱顶部设有便携提手40；机舱内置锂电池20-3。
71.需要说明的是，自动土壤呼吸室30的呼吸室30-1可扩展兼容连接其他品牌分析仪。
72.进一步的，如图3所示，装置本体100包括动压平衡装置10，该动压平衡结构包括：气室10-1，气室10-1上开设有第一通风口和第二通风口，气流从第一通风口或第二通风口流入，进入气室10-1后，从第二通风口或第一通风口流出，气室10-1上还开设有通气口10-2，通气口10-2上安装有连接管10-3，连接管10-3的一端通过气口10-2与气室10-1联通，连接管10-2的另一端与压力平衡空心导轴10-4相连通。
73.需要说明的是，第一通风口的截面积为s1，第二通风口的截面积为s2，通气口处气室内腔的截面积为s3，s1与s3的比值范围为0.1～0.4，s2与s3的比值范围为0.1～0.4。
74.通过设置气室10-1和第一、二通风口，并开设通气口，开设通气口处的气室的截面积为第一、第二通风口的截面积的2.5～10倍，根据伯努利方程及质量守恒定律，在有风的情况下，能够实现呼吸室内土壤表面的压力与腔室外土壤表面的压力相同，从而实现模拟自然风导致的动态压力变化。
75.进一步的，如图1、图4、图5所示，装置本体100包括机舱20，包括：主控板20-1、微型气体循环气泵20-2、锂电池20-3、两位五通电磁阀20-4、主气泵20-5、气缸驱动器20-6、土壤温度连接器20-7、土壤湿度连接器20-8、进气接口20-9、出气接口20-10、外接电源20-11、on/off。
76.进一步的，如图5所示机舱20内主控板包括：co2、h2o分析单元20-1-1，空温测量单元20-1-2，土温测量单元20-1-3，土湿测量单元20-1-4，wifi无线通信20-1-5，嵌入式大气压力传感器20-1-6，tf卡20-1-7，北斗定位器20-1-8。
77.机舱20内气路控制，如图7所示：主气泵20-5进气口与两位五通电磁阀20-4的1口相连，两位五通电磁阀20-4的3口与气缸驱动器20-6的1口相连，气缸驱动器20-6的2口与两位五通电磁阀20-4的2口相连。平板电脑200上可以直接输入xx参数，主控板20-1上的wifi无线通讯接受信号，主控板20-1控制主气泵20-5抽气，同时电磁阀20-4工作，带动气缸驱动器20-6中的气缸做升降运动。
78.进一步的，如图8所示，自动土壤呼吸室30包括：呼吸室30-1、进气空心导轴30-2、出气空心导轴30-3、空气测温空心导轴30-4。进气空心导轴30-2、出气空心导轴30-3、空气测温空心导轴30-4和压力平衡空心导轴10-4固定于呼吸室30-1内。气缸驱动器20-6中的气缸与呼吸室30-1连接，且固定。当气缸做升降运动时，带动自动土壤呼吸室同步上下自动不限或有限次数重复运动。
79.进一步的，如图8所示，动土壤呼吸室30还包括：室内设有可调光源30-5和光强传感器30-7，可调光源30-5的光源强度和不同光比例均可调节，光强传感器30-7用于追踪监测呼吸室内的光强度；其中，可调光源30-5位于呼吸室的顶部，可调光源30-5的下方设有隔离罩30-6。外置于呼吸室的led光源30-8，是用于土壤呼吸测量装置定位的信标指示性光源。
80.需要说明的是，本实施例中隔离罩30-6用于混匀光强，其可以为透射率高的玻璃材质或者亚克力材质。
81.进一步的，如可调光源30-5为红蓝led冷光光源，可调光源30-5的红光强度范围为0μmol/m2/s～2000μmol/m2/s，可调光源30-5的蓝光强度范围0μmol/m2/s～500μmol/m2/s。
82.根据上述方案，进一步，本发明实施例的可调光源30-5为红绿蓝白led冷光光源，可调光源30-5的红光强度范围为0μmol/m2/s～2400μmol/m2/s，可调光源30-5的绿光强度范围0μmol/m2/s～1000μmol/m2/s，可调光源30-5的蓝光强度范围0μmol/m2/s～2000μmol/m2/s，可调光源30-5的白光强度范围0μmol/m2/s～1500μmol/m2/s。
83.需要说明的是，本实施例中可调光源30-5可采用平面状led光源，如图4所示，当然还可以为其他形状，在此不做具体限定。
84.本实施例中通过可调光源30-5下方设置的隔离罩30-6，可以增强光的匀质性，隔离可调光源和呼吸室内气路及传感器的探头，具有很好的密封性，防止水汽和昆虫等对可调光源的影响。另外，内置的光强传感器30-7位于隔离罩30-6下1cm左右的位置。
85.本发明实施例中可调光源为冷光光源，可以追踪外界光强度的变化并调节呼吸室内部光的变化，也可以按照不同季节、经度和纬度设置对应时间点的光强，进行有光的群落光合测量，因为是冷光光源，消除了增温效应。具体的，用户可以自定义叶室腔室内光强随时间变化的规律，可以是固定强度和比例。
86.本发明实施例中土壤呼吸测量装置的呼吸室内增设可以人工调节光源强度和不同光比例的光源，使得光源在叶片上的光场具有高匀质性。本实施例中可调光源主要是冷光光源，按植物生长需要，在维持有效光合作用所需光子总数恒定的基础上，可以采用红蓝光子数比例可调的led人工光源，提供0μmol/m2/s～2000μmol/m2/s强度的光照，具有蓝光、
红光、远红光led的典型峰值和谱宽，内置的光强传感器可设置蓝光通道(450
±
15)nm、红光通道(660
±
20)nm和远红光(735
±
20)nm通道分别测量蓝光、红光和远红光的光量子通量密度，为控制叶室腔室光照提供实时反馈，其中红光(光强度范围0μmol/m2/s～2000μmol/m2/s和蓝光(光强度范围0μmol/m2/s～500μmol/m2/s)可单独调控，红光是能量光源，蓝光调整气孔运动,通过调整不同光源的电流值，达到红蓝光比例在一定范围的调整，并保证单位面积光辐射量的稳定；还可以采用为红绿蓝白光源，可提供红光、绿光、蓝光和白光(最高光强度分别可达2400、1000、2000和1500μmol/m2/s)任意比例混合的光照，使得光源光场具有高度匀质性。
87.植物生长通常对有效光合作用所需的单位面积光量子数有基本要求，并且在不同生长阶段对光合作用所需的红蓝光强度比例有所不同。光源设计系统主要由光强传感器、可调光源、控制器以及控制电路构成，控制器内集成控制软件。根据需求在控制软件中设置不同波段光的ppfd目标值(或设置总ppfd目标值及光质比)，此时置于工作区的光强传感器将测量到的对应波段的ppfd测量值传输到控制器，控制器比对目标值和测量值，若二者不相等则自动调节相应波段的ppfd，直至测量值与目标值相等。本发明实施例中光强传感器可提供室外室内准确、连续测量，为连续户外、室内安装或现场便携式使用，提供了出色的定向(余弦)反应，容易清洁。在固定法兰结合水泡水平计调整螺丝，很容易校准水平。传感器带5米电缆，也可选15米。配备有放大器，可提供0至2.5v的标准adcon模拟输出信号。该传感器的光谱范围为400nm～700nm，灵敏度为10μmol/m2/s～50μmol/m2/s，电阻值为240ω，信号输出范围(0-3000μmol/m2/s)为0～30mv/0-2.5v。
88.进一步的，土壤呼吸测量系统的测量过程为先开启可调光源，进行一次有光测量，再关闭可调光源，进行一次无光测量。需要说明的是，本发明实施例中一次完整的土壤呼吸测量过程有严格的顺序要求，必须是先有光测量再无光测量，如果先无光测量的话后续的有光测量结果是不准确的。
89.本发明实施例的土壤呼吸测量系统先开启可调光源进行有光的群落光合测量；然后关闭光源，再进行一次无光的群落光合测量，即类似传统的暗土壤呼吸，其测量结果能够很好的代表真正生态系统土壤和植物的净呼吸速率。
90.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种一体式土壤呼吸和群落光合测量系统，其特征在于，包括：装置本体(100)，所述装置本体(100)与平板电脑(200)通讯连接，所述装置本体(100)包括由下及上依次设置的底座(70)、支架(60)、机舱(20)及动压平衡装置(10)，所述支架(1)内侧设置有自动土壤呼吸室(30)；所述动压平衡装置(10)包括气室(10-1)，所述气室(10-1)底部的通气口(10-2)上连通设置有连接管(10-3)，所述连接管(10-3)末端连接设置有压力平衡空心导轴(10-4)；所述机舱(20)内设置有主控板(20-1)，主控板(20-1)固定于机舱壳体上安装板；微型气体循环气泵(20-2)、锂电池(20-3)分别固定于机舱壳体侧面板；两位五通电磁阀(20-4)、主气泵(20-5)、气缸驱动器(20-6)均固定于机舱壳体下安装板；所述自动土壤呼吸室(30)包括呼吸室(30-1)，所述呼吸室(30-1)与气缸驱动器(20-6)的活塞杆相连接，活塞杆可带动自动土壤呼吸室(30)做上下往复运动；所述呼吸室(30-1)上穿插设置有进气空心导轴(30-2)、出气空心导轴(30-3)、压力平衡空心导轴(10-4)、空气测温空心导轴(30-4)，四根空心导轴均与呼吸室(30-1)固定连接，随着呼吸室(30-1)的上下运动，四根空心导轴均在机舱(20)内上下滑动。2.如权利要求1所述的一种一体式土壤呼吸和群落光合测量系统，其特征在于：所述气室(10-1)由上、下端盖组成，上、下端盖之间通过连接轴螺纹旋接，上、下端盖之间间隙距离大于通风口端面到上盖的距离；气室上开设有两个通风口，气流从第一个通风口流入，进入气室(10-1)后，从第二个通风口流出；连接管(10-3)为导气软管与通气口(10-2)卡接、另一端与压力平衡空心导轴(10-4)卡接，压力平衡空心导轴(10-4)与呼吸室(30-1)螺纹连接，实现呼吸室内土壤表面的压力与外界压力相同。3.如权利要求1所述的一种一体式土壤呼吸和群落光合测量系统，其特征在于：所述主控板(20-1)上设置有co2、h2o分析单元(20-1-1)、空温测量单元(20-1-2)、土温测量单元(20-1-3)、土湿测量单元(20-1-4)、wifi无线通信(20-1-5)、嵌入式大气压力传感器(20-1-6)、tf卡(20-1-7)、北斗定位器(20-1-8)。4.如权利要求1所述的一种一体式土壤呼吸和群落光合测量系统，其特征在于：所述机舱(20)两侧均转动设置有把手(50)，两个把手(50)之间通过提手(40)连接，提手(40)可围绕把手(50)与机舱(20)连接的轴线做代持与提携的旋转运动。5.如权利要求1所述的一种一体式土壤呼吸和群落光合测量系统，其特征在于：所述空气测温空心导轴(30-4)内有连线，连线一端连接呼吸室(30-1)的空气温度传感器，另一端连接于主控板(20-1)上，呼吸室(30-1)的空气温度传感器的温度数据输至主控板(20-1)，通过wifi无线通信(20-1-5)显示在平板电脑(200)上。6.如权利要求1所述的一种一体式土壤呼吸和群落光合测量系统，其特征在于：所述呼吸室(30-1)内设有可调光源(30-5)和光强传感器(30-7)，可调光源(30-5)的光源强度和不同光比例均可调节，光强传感器(30-7)用于追踪监测所述呼吸室(30-1)内的光强度，可调光源(30-5)设置于呼吸室(30-1)内的顶部，可调光源(30-5)外设有隔离罩(30-6)。7.如权利要求6所述的一种一体式土壤呼吸和群落光合测量系统，其特征在于：所述可调光源(30-5)为红蓝led冷光光源，可调光源(30-5)的红光强度范围为0μmol/m2/s～2000μmol/m2/s，可调光源(30-5)的蓝光强度范围0μmol/m2/s～500μmol/m2/s。8.如权利要求6所述的一种一体式土壤呼吸和群落光合测量系统，其特征在于：所述可
调光源(30-5)为红绿蓝白led冷光光源，可调光源(30-5)的红光强度范围为0μmol/m2/s～2400μmol/m2/s，可调光源(30-5)的绿光强度范围0μmol/m2/s～1000μmol/m2/s，可调光源(30-5)的蓝光强度范围0μmol/m2/s～2000μmol/m2/s，可调光源(30-5)的白光强度范围0μmol/m2/s～1500μmol/m2/s。9.如权利要求1所述的一种一体式土壤呼吸和群落光合测量系统，其特征在于：所述呼吸室(30-1)外置led光源(30-8)为定位的信标指示性光源。10.一种一体式土壤呼吸和群落光合测量方法，其特征在于，包括以下步骤：s1确定土层测量部位，在土层测量部位处埋设土壤环，将装置本体(100)放在土壤环上，装置本体(100)的底座(70)与土壤环表面形成一个密闭空间；s2平板电脑(200)远程控制呼吸室(30-1)：机舱(20)内主控板(20-1)驱动微型气体循环气泵(20-2)工作、两位五通电磁阀(20-4)的闭合与断开；两位五通电磁阀(20-4)控制气缸驱动器(20-6)活塞的运动方向，带动呼吸室(30-1)的上升与下降；土壤中释放的气体从进气空心导轴(30-2)经过气管进入co2、h2o分析单元(20-1-1)后经气管流入出气空心导轴(30-3)形成闭路气体循环；s3通过主控板(20-1)搭载的各测试单元，分析出气体的各项检测数据包括：土壤温度、湿度、气体中co2、h2o的含量、空温参数，通过wifi，显示到平板电脑(200)上。

技术总结
本发明公开了一种一体式土壤呼吸和群落光合测量系统，包括：装置本体，装置本体与平板电脑通讯连接，装置本体包括由下及上依次设置的底座、支架、机舱及动压平衡装置，支架内侧设置有自动土壤呼吸室，还公开了一种一体式土壤呼吸和群落光合测量方法，该方法为上述系统的应用方法，本发明适用于土壤检测技术领域，土壤气体收集装置与气体分析装置集成于一体，形成一体式全自动土壤呼吸和群落光合测量系统；土壤检测更简单、方便、快捷；平板电脑通过友好的人机界面实时显示测试数据，远程监控，提高了生产效率。了生产效率。了生产效率。


技术研发人员：黄子元
受保护的技术使用者：北京普瑞亿科科技有限公司
技术研发日：2023.07.04
技术公布日：2023/10/8