(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 202210668257.9 (22)申请日 2022.06.14 (71)申请人 西藏低碳 草牧科技有限公司 地址 850000 西藏自治区拉萨市柳梧新区 顿珠金融城雅砻阳光花园18栋1单元 202室 (72)发明人 刘云霞　贾跃凤　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 专利代理师 李胜强 (51)Int.Cl. G01N 33/24(2006.01) G01N 1/28(2006.01) G01N 1/42(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种多年冻土原状 土柱培养试验装置 (57)摘要 本发明公开一种多年冻土原状土柱培养试 验装置， 涉及多年冻土层融化动态 监测设备技术 领域， 包括上下连通的活动层容纳腔、 多年冻土 层容纳腔和温室气体同位素标记物的薄冰片， 活 动层容纳腔的顶部连通气体收集单元， 侧部包裹 有隔热层， 多年冻土层容纳腔 置于冷冻控温单元 中， 薄冰片自上而下间隔设置在 多年冻土层容纳 腔内的多年冻土层中； 本发明通过将多年冻土层 置于冷冻控温单元中， 并在活动层的四周包覆保 温隔热层， 保证只有土柱样本顶部与外界进行热 量交换并向下传热， 充分模拟了野外真实环境， 能够对冻土原 状土柱进行有效培养， 利于对多年 冻土剖面土壤温湿度变化、 以及 多年冻土层在冻 融过程中对整个土壤剖面温室气体通量的相对 贡献进行精准观测。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115097101 A 2022.09.23 CN 115097101 A 1.一种多年冻土原状土柱培养试验装置， 其特征在于， 包括上下连通的活动层容纳腔、 多年冻土层容纳腔和温室气 体同位素标记物的薄冰片， 活动层容纳腔的顶部连通气 体收集 单元， 侧部包裹有隔热层， 多年冻土层容纳腔 置于冷冻控温单元中， 薄冰片自上而 下间隔设 置在多年冻土层容纳腔 内的多年冻土层中； 冻土原状土柱放入培养试验装置内， 活动层位 于所述活动层容纳腔中， 多年冻土层位于所述多年冻土层容纳腔中， 当所述活动层容纳腔 所处环境温度升高时， 所述气体 收集单元收集活动层与多年冻土层释放温室气体， 检测同 位素标记的气体含量。 2.根据权利要求1的多年冻土原状土柱培养试验装置， 其特征在于， 隔热层与冷冻控温 单元之间可拆卸连接， 并且二 者之间的缝隙隔热密封 。 3.根据权利要求1或2的多年冻土原状土柱培养试验装置， 其特征在于， 活动层容纳腔 与多年冻土层容纳腔中自上而 下均设置有若干温湿度传感器， 温湿度传感器用于测量土柱 活动层、 多年冻土层的温度、 湿度。 4.根据权利要求3的多年冻土原状土柱培养试验装置， 其特征在于， 试验装置包括竖直 设置的容纳管， 容纳管的内腔上部、 下部分别形成活动层容纳腔、 多年冻土层容纳腔， 容纳 管的上部 外侧包裹有隔热层， 下部 置于冷冻控温单 元中。 5.根据权利要求4的多年冻土原状土柱培养试验装置， 其特征在于， 容纳管的侧壁上自 上而下设置有 若干通孔， 通孔中设置有温湿度传感器。 6.根据权利要求5的多年冻土原状土柱培养试验装置， 其特征在于， 容纳管包括形成活 动层容纳腔的上 管与形成多年冻土层容纳腔的下 管， 上管与下管抵接。 7.根据权利要求6的多年冻土原状土柱培养试验装置， 其特征在于， 下管均分为若干下 管分体， 下管分体中均容纳有土柱样本多年冻土层， 并且最顶端的下管分体中多年冻土层 与上管中活动层之间、 相邻下 管分体中的多年冻土层之间均设置有薄冰片。 8.根据权利要求7的多年冻土原状土柱培养试验装置， 其特征在于， 薄冰片的直径小于 容纳管的内径。 9.根据权利要求4的多年冻土原状土柱培养试验装置， 其特征在于， 容纳管用绝热材料 制成。 10.根据权利要求9的多年冻土原状土柱培养试验装置， 其特征在于， 容纳管底部通过 网状铁丝衬垫设置在冷冻控温单 元中的支座上。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115097101 A 2一种多年冻土原状土柱培养试验装 置 技术领域 [0001]本发明涉及多年冻土层融化动态监测设备技术领域， 特别是涉及一种多年冻土原 状土柱培 养试验装置。 背景技术 [0002]高纬度和高海拔等高寒地区发育着大面积的多年冻土， 蕴藏着大量的土壤有机 碳。 大量研究表明随着气候变化特别是增温背景下， 多年冻土将会快速融化， 其中所蕴含的 大量有机碳会被微生物分解排放到大气中， 从而对气候变化的形成正反馈。 为此， 全世界有 关科学家利用模型和室内培养箱 开展了大量模拟 研究； 而在野外的研究主要 是利用箱式法 在地表进行监测， 发现增温提高了整个生态系统温室气体排放， 进而推理是 由于底层多年 冻土层融化后增加温室气体的排放所致。 事实上， 增温既增加了 老活动层温室气 体的排放， 同时也会增加 新融化的活动层温室气体排放。 然而， 目前只能在野外监测多年冻土剖面的 土壤温度变化以及活动层 厚度动态变化， 例如， 申请号为 “201510905936.3 ”， 名称为“原位 监测土壤冻融装置及基于该装置测定土壤碳损失的方法 ”的发明专利中， 该土壤冻融装置 主要包括 温度监测仪、 土柱室、 气体缓冲室、 胶 套和导气管。 测定土壤碳损失的方法： 将不同 土层的原位土柱装入冻融装置的土柱室中， 埋人相应土层， 在冻融期， 监测气体CO2和CH4排 放情况， 并比较冻融前后， 相应土层可溶性有机碳DOC变化情况， 进而计算出冻融过程土壤 碳损失总量。 但是其仅能够监测土壤在冻融过程中的土壤碳损失总量， 而对于冻土融化所 排放的温室气 体占整个土壤剖面所排放的温室气体通量的比例并不具有指导意义。 并且其 仍然是在野外进 行实验， 并不能便利地定量评估多年冻土融化后温室气 体排放对整个土壤 剖面温室气体排 放的直接贡献。 [0003]因此， 研发一种野外原状土柱的培养装置， 对定量评估多年冻土融化后温室气体 排放的直接贡献 具有重要意 义。 发明内容 [0004]本发明的目的是提供一种多年冻土原状土柱培养试验装置， 以解决现有技术存在 的问题， 充分模拟了野外真实环境， 能够对多年冻土原状土柱进行有效培 养。 [0005]为实现上述目的， 本发明提供了如下方案： 本发明提供一种多年冻土原状土柱培 养试验装置， 包括上下连通的活动层容纳腔、 多年冻土层容纳腔和温室气体同位素标记物 的薄冰片， 活动层容纳腔的顶部连通气 体收集单元， 侧部包裹有隔热层， 多年冻土层容纳腔 置于冷冻控温单元中， 薄冰片自上而下间隔设置在多年冻土层容纳腔 内的多年冻土层中； 冻土原状土柱放入培养试验装置内， 活动层位于所述活动层容纳腔 中， 多年冻土层位于所 述多年冻土层容纳腔中， 当所述活动层容纳腔所处环境温度升高时， 所述气体收集单元收 集活动层与多年冻土层释放温室气体， 检测同位素 标记的气体含量。 [0006]优选的， 隔热层与冷冻控温单 元之间可拆卸连接， 并且二 者之间的缝隙隔热密封 。 [0007]优选的， 活动层容纳腔与多年冻土层容纳腔中自上而下均设置有若干温湿度传感说　明　书 1/4 页 3 CN 115097101 A 3