本發(fā)明涉及一種土壤溫室氣體排放速率的技術，具體涉及一種在原位狀態(tài)下測量土壤釋放的溫室氣體的速率的技術，屬于溫室氣體排放技術領域。

背景技術：

現(xiàn)有測量土壤溫室氣體釋放速率的主流方法是：從野外抽取一定量氣體，并帶回實驗室，利用氣相的方式對相關濃度進行測定，因而其操作過程較為復雜，且花費較大。同時，該方法，無法實時獲取土壤呼吸速率、土壤硝化反應、土壤反硝化反應、甲烷氣體排放等參數(shù)。

而目前基于氣體理想狀態(tài)方程獲取相關速率的方法，需要將待測土壤密閉，由于在該類方法中，密閉空間體積不變，因而當密閉腔體內(nèi)的土壤發(fā)生相關化學反應放出氣體或吸收氣體時，密閉腔體內(nèi)的壓強將發(fā)生變化，同時由于腔體外部壓強受到大氣環(huán)境中相關參數(shù)變化影響也發(fā)生相關變化。但是由于腔體體積一定，因而，在測量過程中，內(nèi)外壓強會出現(xiàn)不一致的情況。因此，過去的方法測量的土壤相關速率還存在壓強參數(shù)與外界不一致的問題。同時，過去的方法并未考慮土壤在某些條件下會釋放甲烷氣體的事實，因而沒有測量甲烷氣體的排放速率。而事實上，有些土壤單位時間內(nèi)釋放甲烷氣體的量要高于氮氧化物的釋放量。因此，土壤釋放溫室氣體速率的測定必須要考慮甲烷氣體的排放。同時，因為沒有考慮釋放甲烷氣體，因而也造成以前的方法對土壤硝化、反硝化、土壤呼吸等過程的速率的測定的誤差較大。因此亟需開發(fā)一種對土壤化學反應過程考慮全面的溫室氣體釋放速率的計算方法。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有溫室氣體釋放速率的測量裝置和計算方法存在的排放氣體類型測定不全面和測定速率不精確的問題，本發(fā)明提供了一種原位測量土壤溫室氣體排放速率的系統(tǒng)及其方法。本系統(tǒng)可以保持在測量土壤釋放相關氣體過程中，其測量溫度、壓強參數(shù)與外部環(huán)境一致。因而，本系統(tǒng)可以為土壤呼吸、硝化、反硝化等速率的測量提供與外部環(huán)境更為準確、一致的測量環(huán)境；同時，本系統(tǒng)可以實現(xiàn)對土壤釋放的多種溫室氣體排放速率的測定，包括二氧化碳、甲烷、氮氧化物的排放速率測定。從而系統(tǒng)地增加土壤釋放氣體相關過程速率測量的準確性。因而，本系統(tǒng)可以獲取更為精確的測量數(shù)值。

本發(fā)明的目的通過下述技術方案來實現(xiàn)：

一種原位測量土壤溫室氣體排放速率的系統(tǒng)，具有密閉腔體和檢測部件，其特征在于：還具有腔體內(nèi)外連通部件；所述密閉腔體包括密閉安裝在一起的腔體上蓋和腔體下蓋，在密閉腔體上嵌入式安裝有密閉塞；所述腔體內(nèi)外連通部件包括細管和位于細管內(nèi)的液滴、一端與細管連通的針孔部件，所述針孔部件另一端穿過密閉塞延伸入密閉腔體內(nèi)將細管與密閉腔體連通；所述檢測部件包括壓強傳感器、溫度傳感器、氧氣傳感器、二氧化碳傳感器和甲烷傳感器，所述5種傳感器設置于密閉腔體內(nèi)，并與密閉腔體外的數(shù)據(jù)采集電腦連接，數(shù)據(jù)采集電腦還連接有視覺傳感器，所述視覺傳感器用于實時獲取細管中液滴的位置，并傳遞給數(shù)據(jù)采集電腦。

作為優(yōu)選，所述細管與針孔部件為一體式結構。

作為優(yōu)選，所述細管與針孔部件為分體式結構。

作為優(yōu)選，所述密閉塞采用橡膠材料制成。

作為優(yōu)選，所述細管為透明管。

作為優(yōu)選，所述液滴為不具有揮發(fā)性，不易吸收二氧化碳、甲烷、氮氧化合物、氧氣等空氣中氣體成分，且?guī)в蓄伾囊旱危苑奖阌^察其在細管內(nèi)的位置。

本發(fā)明還提供一種原位測量土壤溫室氣體排放速率的方法，包括以下步驟：

(1)計算密閉腔體中氣體所占體積：采用上述的原位測量土壤溫室氣體排放速率的系統(tǒng)，將待測土壤盛放于腔體下蓋內(nèi)，密閉腔體上蓋與腔體下蓋形成密閉腔體，在未安裝腔體內(nèi)外連通部件的情況下，記錄密閉腔體內(nèi)的壓強、溫度數(shù)值；然后用抽氣針筒快速抽取出氣體lml，再次記錄此時的壓強、溫度數(shù)據(jù)，記錄完數(shù)據(jù)后，將抽氣針筒的氣體推入密閉腔體內(nèi)，并拔出抽氣針筒，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pv＝nrt，通過抽氣前后的壓強、溫度和體積數(shù)據(jù)，可計算得到密閉腔體中氣體所占體積；

(2)獲得密閉系統(tǒng)的氣體體積：拔出抽氣針筒后，將液滴、細管和針孔部件組成的腔體內(nèi)外連通部件通過針孔部件穿透密閉塞的方式安裝在密閉腔體上，形成連通的密閉系統(tǒng)；細管為透明管，可以通過液滴的位置變化獲取細管內(nèi)被液滴密閉部分的細管中的氣體體積；針孔部件體積一定；根據(jù)液滴位置到細管內(nèi)端之間的細管內(nèi)氣體的體積與針孔部件中的氣體體積和步驟(1)所得到的密閉腔體內(nèi)的氣體體積之和得到液滴所密閉的整個腔體的氣體體積；

(3)通過傳感器讀取某一時刻的壓強、溫度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、甲烷濃度參數(shù)；

(4)土壤溫室氣體排放速率計算：

單位時間內(nèi)，土壤呼吸反應中產(chǎn)生的co2的量：

單位時間內(nèi)，硝化反應中消耗的o2的量：

單位時間內(nèi)，反硝化反應中產(chǎn)生的nxoy的量：

單位時間內(nèi)，土壤中甲烷氣體的排放量為：

式中：t1表示t1時刻的時間；t2表示t2時刻的時間；x表示單位時間內(nèi)土壤呼吸反應中產(chǎn)生的co2的量，單位為mol；y表示單位時間內(nèi)土壤硝化反應中消耗的o2的量，單位為mol；z表示單位時間內(nèi)土壤反硝化反應中產(chǎn)生的nxoy的量，單位為mol；w表示單位時間內(nèi)土壤釋放ch4氣體的量，單位為mol；表示在t1時刻到t2時刻的時間內(nèi)密閉系統(tǒng)中co2變化的量，單位為mol；表示在t1時刻到t2時刻的時間內(nèi)o2變化的量，單位為mol；表示在t1時刻到t2時刻的時間內(nèi)ch4變化的量，單位為mol；表示t1時刻密閉系統(tǒng)內(nèi)氣體摩爾總量，單位為mol，通過理想氣體狀態(tài)方程可計算：其中，r為常數(shù)，分別為t1時刻密閉系統(tǒng)內(nèi)的壓強、氣體體積和溫度；為t2時刻密閉系統(tǒng)內(nèi)氣體摩爾總量，單位為mol，通過理想氣體狀態(tài)方程可計算：其中，r為常數(shù)，分別為t2時刻密閉系統(tǒng)內(nèi)的壓強、氣體體積和溫度。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：在測量土壤釋放相關氣體過程中，可以保持測量溫度、壓強參數(shù)與外部環(huán)境一致。因而，本系統(tǒng)可以為土壤呼吸、硝化、反硝化、甲烷氣體排放等速率的測量提供與外部環(huán)境更為準確、一致的測量環(huán)境；同時，本系統(tǒng)可以實現(xiàn)對土壤釋放的多種溫室氣體排放速率的測定，包括二氧化碳、甲烷、氮氧化物的排放速率測定，從而系統(tǒng)地增加土壤釋放氣體相關過程速率測量的準確性。因而，本系統(tǒng)可以獲取更為精確的測量數(shù)值。在計算土壤釋放的多種溫室氣體排放速率時，由于系統(tǒng)全面地考慮到了土壤中各種氣體的排放情況，因此對二氧化碳、甲烷、氮氧化物的排放速率的計算結果也更加準確，對于土壤溫室氣體排放數(shù)據(jù)的統(tǒng)計更具有參考價值。

附圖說明

圖1是原位測量土壤溫室氣體排放速率的系統(tǒng)的結構示意圖(安裝了液滴和細管的結構示意圖)。

圖2是原位測量土壤溫室氣體排放速率的系統(tǒng)使用抽氣針管的結構示意圖。

附圖中的數(shù)字標記分別是：

1液滴，2細管，3壓強傳感器，4溫度傳感器，5氧氣傳感器，6二氧化碳傳感器，7甲烷傳感器，8土壤，9數(shù)據(jù)線，10數(shù)據(jù)采集電腦，11腔體上蓋，12腔體下蓋，13密閉塞，14視覺傳感器，15圖像數(shù)據(jù)線，16針孔部件，17抽氣針筒。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步的說明。

如圖1和圖2所示，一種原位測量土壤溫室氣體排放速率的系統(tǒng)，包括以下部件：

(1)密閉腔體：包括腔體上蓋11和腔體下蓋12，腔體上蓋11下緣涂抹膠泥，以壓緊密閉的方式將腔體下蓋12包裹其中，形成密閉腔體；在腔體上蓋11上嵌入式安裝有密閉塞13；

(2)腔體內(nèi)外連通部件：包括細管2和位于細管2內(nèi)的液滴1、針孔部件16，針孔部件16一端與細管2內(nèi)端連通，另一端穿過密閉塞13并延伸入腔體內(nèi)，進而將細管2與密閉腔體連通；

(3)檢測部件：包括壓強傳感器3、溫度傳感器4、氧氣濃度傳感器5、二氧化碳濃度傳感器6、甲烷濃度傳感器7；5種傳感器可以通過有線或無線的方式連接到數(shù)據(jù)采集電腦10；數(shù)據(jù)采集電腦10還有線或無線連接有視覺傳感器14，視覺傳感器14位于液滴1的上方，以拍攝液滴1的圖像并傳送給數(shù)據(jù)采集電腦10，數(shù)據(jù)采集電腦10進行圖像處理可以獲得液滴1在管內(nèi)的變化位置，獲得液滴1的位移，而細管2的截面積已知，因此可以計算出液滴1移動的體積。

所述細管2與針孔部件16可以為一體式結構，也可以為分體式結構。腔體上蓋11可通過旋轉密閉或壓緊密閉的方式與腔體下蓋12進行密閉以形成密閉腔體。

所述密閉塞13采用橡膠材料制成，主要是方便用孔針刺入，這樣可以方便利用抽氣針孔刺入密閉腔體內(nèi)部，方便利用抽氣針孔抽氣，計算密閉腔體體積。同時，也方便系統(tǒng)測量時，利用針孔部件刺入腔體內(nèi)部，使得細管與密閉腔體內(nèi)部聯(lián)通。當刺入針孔時，腔體內(nèi)部與外部通過針孔與外部是連通的。當系統(tǒng)不刺入針孔時，由于密閉塞為橡膠結構，腔體內(nèi)部與外部是不連通的。

所述細管2為透明管。所述液滴1為不具有揮發(fā)性且?guī)в蓄伾囊旱?，液滴不易吸收二氧化碳、甲烷、氮氧化合物、氧氣等空氣中氣體成分。密閉腔體由良好熱導體材料制成，可使得腔體內(nèi)部的溫度與外部環(huán)境溫度保持一致，保證腔體內(nèi)的被測土壤所處的溫度、壓強與外部環(huán)境中的土壤的溫度、壓強一致，從而保證被測土壤的溫室氣體排放速率與外部環(huán)境中的土壤的溫室氣體排放速率一致，真正意義上實現(xiàn)原位測量土壤的溫室氣體排放。

本發(fā)明還提供一種原位測量土壤溫室氣體排放速率的方法，包括以下步驟：

(1)計算密閉腔體中氣體所占體積：采用上述原位測量土壤溫室氣體排放速率的系統(tǒng)，將待測土壤8盛放于腔體下蓋12內(nèi)，密閉腔體上蓋11與腔體下蓋12形成密閉腔體，在未安裝液滴1、細管2和針孔部件16組成的腔體內(nèi)外連通部件的情況下，記錄密閉腔體內(nèi)的壓強、溫度數(shù)值；然后用抽氣針筒17快速抽取出氣體lml，如圖2所示，再次記錄此時的壓強、溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pv＝nrt，通過抽氣前后的壓強、溫度和體積數(shù)據(jù)，可計算得到密閉腔體中氣體所占體積；例如：若抽氣前密閉腔體內(nèi)的壓強為p1，溫度為t1；抽氣后，顯然氣體體積變?yōu)閘+v1；壓強為：p2，溫度為t2。而事實上，密閉腔體內(nèi)的氣體摩爾量不變，即n不變，r是常數(shù)；因此由下列兩個式子：(l+v1)p2＝nrt2，v1p1＝nrt1，可以求解出v1，即密閉腔體的體積。

(2)獲得密閉系統(tǒng)的氣體體積：將抽氣針筒17中的氣體推進密閉腔體內(nèi)，將液滴1、細管2和針孔部件16組成的腔體內(nèi)外連通部件通過密閉塞13安裝在密閉腔體上，形成連通的密閉系統(tǒng)，如圖1所示；細管2為透明管，可以通過液滴1的位置變化獲取細管2內(nèi)被液滴1密閉部分的細管2中的氣體體積；針孔部件16體積一定；根據(jù)液滴1位置到細管內(nèi)端之間的細管內(nèi)氣體的體積與針孔部件中的氣體體積和步驟(1)所得到的密閉腔體內(nèi)的氣體體積之和得到密閉系統(tǒng)的氣體體積；上述細管內(nèi)端是指細管與針孔部件相連的一端，細管開口的一端成為外端。

(3)由于圖像采集器所采集的每一幀圖像都有時間標記，而系統(tǒng)中采集的相關溫度、壓強、氣體濃度參數(shù)也具有時間標記，這樣可以通過時間標記獲取計算所需的各種數(shù)值，通過傳感器即可獲得某一時刻的壓強、溫度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、甲烷濃度參數(shù)，通過圖像傳感器可以獲得液滴密閉的密閉系統(tǒng)內(nèi)體積。由于細管的截面積已知，長度已知，因而，細管的總體積可知，因而可以通過液滴內(nèi)側界面所處的位置與細管的整體長度比值，來計算細管中被液滴密閉住的體積。

(4)土壤溫室氣體排放速率計算：

土壤中的化學反應過程主要包括以下內(nèi)容：

(a)呼吸過程，主要通過下式進行表達：

ch2o+o2,res→co2,res+h2o(1)

(b)硝化反應過程，主要通過下式進行表達：

(c)反硝化反應過程，主要通過下式進行表達：

(d)甲烷氣體的排放化學過程，主要通過下式進行表達：

ch3cooh＝ch4+co2(4)

設在單位時間內(nèi)，土壤呼吸反應中產(chǎn)生的co2的量為xmol，硝化反應中消耗的o2的量為ymol，反硝化反應中產(chǎn)生的nxoy的量為zmol，釋放ch4氣體的量為wmol。由于土壤釋放與消耗相關氣體的速率是隨著外部環(huán)境變化而變化的，因而x、y、z、w的數(shù)值是隨著時間的不同而可能發(fā)生變化的。根據(jù)反應式(1)可假設，在單位時間內(nèi)，土壤呼吸過程消耗的o2的量為xmol；根據(jù)反應式(2)可假設單位時間內(nèi)，硝化反應中消耗的o2的量為ymol；根據(jù)反應式(3)可假設單位時間內(nèi)，反硝化反應過程產(chǎn)生的nxoy的速率為根據(jù)反應式(4)可假設單位時間內(nèi)，土壤中甲烷氣體的排放化學過程產(chǎn)生的co2的量為wmol。

若在t1時刻到t2時刻的時間段內(nèi)，密閉腔體中co2變化的量為o2變化的量為ch4變化的量為這三個數(shù)值可以通過傳感器實時讀數(shù)與密閉系統(tǒng)的體積得到。任意時刻密閉系統(tǒng)內(nèi)含有的co2的量為：co2濃度與密閉系統(tǒng)體積的乘積，而co2濃度可以通過co2濃度傳感器實時得到；任意時刻密閉系統(tǒng)內(nèi)含有的o2的量為：o2濃度與密閉系統(tǒng)體積的乘積，而o2濃度可以通過o2濃度傳感器實時得到；任意時刻密閉系統(tǒng)內(nèi)含有的ch4的量為：ch4濃度與密閉系統(tǒng)體積的乘積，而ch4濃度可以通過ch4濃度傳感器實時得到。

1.密閉系統(tǒng)內(nèi)的氣體摩爾總量：

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：pv＝nrt，可以得到t1時刻與t2時刻密閉系統(tǒng)內(nèi)的氣體摩爾總量。

即在t1時刻密閉系統(tǒng)內(nèi)氣體有：則t1時刻密閉系統(tǒng)內(nèi)氣體摩爾總量有：

即在t2時刻密閉系統(tǒng)內(nèi)氣體有：則t2時刻密閉系統(tǒng)內(nèi)氣體摩爾總量有：

則有：

2.密閉系統(tǒng)內(nèi)的甲烷變化量：

由密閉系統(tǒng)內(nèi)，t1時刻與t2時刻甲烷變化量可得：

而為t1時刻ch4濃度與密閉系統(tǒng)體積的乘積和t2時刻ch4濃度與密閉系統(tǒng)體積的乘積分別得到，而ch4濃度可以通過ch4濃度傳感器實時得到。

3.密閉系統(tǒng)內(nèi)的氧氣變化量

根據(jù)密閉系統(tǒng)內(nèi)，t1時刻與t2時刻氧氣減少量可得：

密閉系統(tǒng)內(nèi)含有的o2的量為：o2濃度與密閉系統(tǒng)體積的乘積，而o2濃度可以通過o2濃度傳感器實時得到；

4.密閉系統(tǒng)內(nèi)的二氧化碳變化量

根據(jù)密閉系統(tǒng)內(nèi)，t1時刻與t2時刻二氧化碳的增量可得：

則由(5)、(6)、(7)和(8)式可得含有x、y、z、w四個未知數(shù)的方程組：

則可分別求出x、y、z、w，然后可以獲得相關化學過程的速率。

根據(jù)上述方程組可以計算出：

單位時間內(nèi)，土壤呼吸反應中產(chǎn)生的co2的量：

單位時間內(nèi)，硝化反應中消耗的o2的量：

單位時間內(nèi)，反硝化反應中產(chǎn)生的nxoy的量：

單位時間內(nèi)，土壤中甲烷氣體的排放量為：

式中：t1表示t1時刻的時間；t2表示t2時刻的時間；x表示單位時間內(nèi)土壤呼吸反應中產(chǎn)生的co2的量，單位為mol；y表示單位時間內(nèi)土壤硝化反應中消耗的o2的量，單位為mol；z表示單位時間內(nèi)土壤反硝化反應中產(chǎn)生的nxoy的量，單位為mol；w表示單位時間內(nèi)土壤釋放ch4氣體的量，單位為mol；表示在t1時刻到t2時刻的時間內(nèi)密閉系統(tǒng)中co2變化的量，單位為mol；表示在t1時刻到t2時刻的時間內(nèi)o2變化的量，單位為mol；表示在t1時刻到t2時刻的時間內(nèi)ch4變化的量，單位為mol；表示t1時刻密閉系統(tǒng)內(nèi)氣體摩爾總量，單位為mol，通過理想氣體狀態(tài)方程可計算：其中，r為常數(shù)，分別為t1時刻密閉系統(tǒng)內(nèi)的壓強、氣體體積和溫度；為t2時刻密閉系統(tǒng)內(nèi)氣體摩爾總量，單位為mol，通過理想氣體狀態(tài)方程可計算：其中，r為常數(shù)，分別為t2時刻密閉系統(tǒng)內(nèi)的壓強、氣體體積和溫度。

下面根據(jù)上述方法列舉一個具體實施例：

1：先將土壤裝入腔體12中，然后蓋好密封蓋11，并將腔體整體埋進取土的位置。系統(tǒng)按照示意圖2裝配好后，系統(tǒng)開始實時采集數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)包括：氧氣濃度數(shù)據(jù)、甲烷濃度數(shù)據(jù)、二氧化碳濃度數(shù)據(jù)、腔體內(nèi)部溫度值、腔體內(nèi)部壓強數(shù)據(jù)。參見圖2所示，將抽氣針管通過密閉塞13插入腔體中，并抽出一定體積的氣體，穩(wěn)定一定時間后，將氣體推回密閉腔體中，并拔出抽氣管，本實施例中的抽氣管使用的是帶有刻度的針管，抽取氣體的體積為10ml。抽氣前為91073pa，抽氣后密閉腔體內(nèi)壓強為：90037pa，將抽出氣體再次壓入密閉腔體內(nèi)的壓強為：91073pa。在該過程中溫度值為：26.135℃。根據(jù)公式:pv＝nrt；則有：計算出密閉腔體內(nèi)氣體的體積v＝879.083ml。

由于抽出氣體和推入同體積的氣體前后，密閉腔體內(nèi)壓強無變化，則說明腔體密閉性良好，可以進行測試實驗。然后將一端用橡膠塞密閉的且內(nèi)部裝有液滴的細管水平放置，通過兩端裝有針孔的軟管將細管與密閉腔體相連。當外部壓強大于密閉腔體內(nèi)壓強時，液滴將向內(nèi)側移動，當外部壓強小于密閉腔體內(nèi)壓強時，液滴將向外側移動。從而，保證密閉腔體內(nèi)部壓強與外部環(huán)境大氣壓一致，且腔體內(nèi)部與外部環(huán)境無氣體交換。本實施例中，液滴為混有紅色染料的油滴。細管直徑為內(nèi)徑d：4mm，共可密閉體積為：20ml。

時間t1，2016年9月1日，上午11點：壓強為：91073pa；溫度值為：26.135℃。此時通過傳感器可以獲得相關的濃度為：二氧化碳傳感器獲取濃度為：0.12umol/ml；甲烷傳感器獲取濃度為：0.00251umol/ml。氧氣傳感器獲取濃度為：20.66umol/ml，通過圖像處理，獲取移動液滴密閉細管內(nèi)的體積為3.1ml，兩端裝有針孔的軟管體積為0.4ml，則此時移動液滴密閉的體積為：879.083ml+3.1ml+0.4ml＝882.583ml。

時間t2，2016年9月1日，上午11：30點：壓強為：91103pa；溫度值為：27.543℃。此時通過傳感器可以獲得相關的濃度為：二氧化碳傳感器獲取濃度為：0.18umol/ml；甲烷傳感器獲取濃度為：0.00268umol/ml；氧氣傳感器獲取濃度為：20.51umol/ml。通過圖像處理，獲取移動液滴密閉細管內(nèi)的體積為7.9ml。則此時移動液滴密閉的體積為：879.083ml+7.9ml+0.4ml＝887.383ml。

則在t1到t2時間段內(nèi)，

(887.383ml×0.18μmol/ml-882.583ml×0.12μmol/ml)＝53.819μmol，即增加了53.819μmol。

(887.383ml×0.00268μmol/ml-882.583ml×0.00251μmol/ml)＝0.1629μmol，即增加了0.1629μmol。

的計算為：(887.383ml×20.51μmol/ml-882.583ml×20.66μmol/ml)＝-33.9394μmol。則減少的量為：33.9394μmol。

的計算為：根據(jù)pv＝nrt,則任意時間內(nèi)密閉腔體內(nèi)的氣體量為：則11點鐘時，壓強為：91073pa；溫度值為：26.135+273k＝299.135k；理想氣體狀態(tài)常量r選擇為8.3141592；體積為：882.583×10^-6m³；則此時密閉腔體內(nèi)的氣體量為(91073×882.583×10^-6)÷(8.3141592×299.135)＝0.03231912798mol，即為：為32319.12798μmol。

則11:30時，壓強為：91103pa；溫度值為：27.543+273k＝300.543k；理想氣體狀態(tài)常量r選擇為8.3141592；體積為：887.383×10^-6m³；則此時密閉腔體內(nèi)的氣體量為(91103×887.383×10^-6)÷(8.3141592×300.543)＝0.03235331823mol；即為32353.31823μmol。

則，在時間間隔內(nèi)，密閉腔體內(nèi)氣體變化摩爾量為：34.190249μmol。在單位時間內(nèi)，土壤呼吸過程消耗的速率為：

將與間隔時間0.5h代入，可得：x為18.2867207272μmol/0.5h＝36.5734414544μmol/h。

單位時間內(nèi)，硝化反應的速率為：

將與間隔時間0.5h代入，可得：y為15.6526792728μmol/0.5h＝31.3053585456μmol/h。

單位時間內(nèi)，反硝化反應過程的速率為：

將與間隔時間0.5h代入，可得：z為14.1477517091μmol/0.5h＝28.2955034182μmol/h。

單位時間內(nèi)，土壤中甲烷氣體的排放速率為：

即：(887.383ml×0.00268μmol/ml-882.583ml×0.00251μmol/ml)/0.5h＝0.3258μmol/h。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。