利用蒸渗仪研究降雨对土壤CO2排放的影响

参考文献：

Soil carbon dioxide fluxes to atmosphere: The role of rainfall to control CO2 transport

Isabelle Delsarte , Gr ´ egory J.V. Cohen , Marian Momtbrun , Patrick H ¨ ohener , Olivier Atteia

Applied Geochemistry 127 (2021)，https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2020.104854

文献摘要：

为了观察降雨前后土壤剖面CO2和地表通量的时间变化与CO2土壤气体输运之间的关系，在可控自然环境下进行了两个不同时期的试验。实验在 160 厘米深度的蒸渗仪中注入纯 CO2，并在其表面模拟强降雨事件 2 周。在整个实验过程中，连续监测土壤剖面CO2气体浓度和地表通量。这些测量结果表明，通过通量室测量的通量与剖面浓度一致。结果表明，降雨入渗和土壤中CO2的冲刷导致了大气中CO2通量的显著下降。

文献主要监测方案:

实验是在回填土壤的蒸渗仪中进行的，土柱高1.6m。在底部安装一个罐体，用于水回收。此外，使用一个鹅颈型系统控制水位和流出的水量。在回填过程中，在蒸渗仪中心设置6个气体探头，放置在不同深度(0.4、0.8、1.0、1.2、1.4 m和1.6 m深度)。

图1、蒸渗仪传感器布设图

1、土壤剖面CO2浓度测量

使用定制的微型气相色谱泵系统连续监测土壤剖面0.4、0.8、1.0、1.2和1.4 m的CO2气体浓度。定量 CO2 的一般相对不确定度小于 5%。每次分析从土壤中收集 70 毫升的气体样品。

2、 使用通量室在土壤表面进行气体通量监测

采用呼吸室监测蒸渗仪表面的CO2气体通量。泵送流量500mL/min，用CO2探头(GMT222维萨拉)测量CO2浓度。测量通量的总不确定度约为10.25%。

3、 CO2注入

气体注入用的是一瓶CO2 (99.7% )配备一个流量控制器，设定在0.3 L / min。将气体注入到蒸渗仪底部的罐体中，持续2周。

主要研究结果：

这篇文献利用蒸渗仪实验研究了降雨事件对土壤气体通量的影响。在两次试验中，降雨和土壤湿度都对土壤CO2浓度和通量造成了重大影响。在持续和显著的降雨期间，结果清楚地表明，降雨入渗和土壤中存在的CO2冲刷导致大气中的CO2通量显著减少。

Fig. 6. Times series for CO 2 soil gas concentrations measured at 0.4 (blue dots) and 0.8 m (orange dots) depth, in the centre of the lysimeter during the CO 2 injection in February 2019 (A) and in October 2019 (B). The artificial and natural rainfall events are underlined by a grey and blue area, respectively。

Fig. 8. Times series of CO 2 soil surface fluxes, in the center of the lysimeter during the CO 2 injection in February 2019 (A) and in October 2019 (B). The artificial rainfall events are highlighted with a grey area.

由澳作公司自主研发的SoilScope控制型蒸渗系统可以实现文献中监测方案。系统配置地下水连通模块，自动控制水势、水位。柱体高2米，面积1平方米，分六层埋设土壤水分传感器和土壤溶液取样装置，底部有高精度称重系统，分辨率为0.01kg，同步观测蒸散量、渗漏量、土壤氧化还原、pH、水分、温度、电导率等。底部和近地表各埋设一层增温装置，可以对土壤进行0.1-5度增温控制。