申请/专利权人：北京林业大学

申请日：2018-05-02

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN108732306B

主分类号：G01N33/00

分类号：G01N33/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2018.11.27#实质审查的生效;2018.11.02#公开

摘要：本发明提供一种岩溶碳汇过程测定装置，包括控制池、至少一个碳汇测定装置以及在控制池中构建的多个岩溶生态系统和非岩溶生态系统，控制池自上而下包括土壤层和透水层，土壤层包括土壤和岩石块，控制池池底以钢筋承重。本发明还提供一种使用上述岩溶碳汇过程测定装置测定岩溶碳汇的方法，包括模拟人工降雨并测定岩溶生态系统中的含碳量、将测定的含碳量与非岩溶生态系统比较等步骤。本发明提供的岩溶碳汇过程测定装置包含5种不同的介质，使用该装置可以阐释碳元素在不同介质之间的运移过程，为揭示碳循环规律方面提供较好的应用前景。

主权项：1.一种使用岩溶碳汇过程测定装置测定岩溶碳汇过程的方法，其特征在于，所述装置包括控制池、至少一个碳汇测定装置以及在所述控制池中构建的至少一个岩溶生态系统，所述碳汇测定装置包括土壤CO2收集装置，所述控制池自上而下包括土壤层和透水层，所述土壤层包括土壤，所述控制池池底以钢筋承重，所述岩溶生态系统包括4个不同石漠化程度的岩溶生态系统，分别为潜在石漠化、轻度石漠化、中度石漠化和重度石漠化的岩溶生态系统，由土壤和岩石块构建形成，构建所述潜在石漠化、轻度石漠化、中度石漠化和重度石漠化的岩溶生态系统的第一土壤层包括20-40个第二岩石块，第二土壤层包括50-130个第二岩石块，第三土壤层包括60-130个第一岩石块，第四土壤层包括180-320个第一岩石块，所述第一岩石块长度和宽度为8-10cm，高度为10-14cm，第二岩石块长度和宽度为8-10cm，高度为5-7cm，所述方法包括以下步骤，步骤一，采用针头式模拟降雨装置进行人工模拟降雨，降雨强度调控范围12-200mmh，降雨有效范围100cm×100cm；步骤二，使用CO2检测仪测量由土壤CO2收集装置收集的不同土壤层深度处及近地表的CO2浓度；步骤三，使用SM系列土壤溶液取样器采集不同土壤层深度处的土壤水，用碱度测试盒测试所述土壤水以及下渗水中HCO3－浓度；步骤四，包括将每个控制池内种植的植被，分别全部收割后测定其枝、叶和根系各部分的鲜重，放在烘箱中烘干，将各部分重量合计得到干重，再将每个所述控制池内的所述植被干重除以1.724，得到每个所述控制池的所述植被的有机碳含量；步骤五，包括记录岩石块填充进控制池前重量，试验结束后再次称量，从而得到岩石碳汇量；步骤六，使用同位素示踪，对控制池的下渗水进行采样并测试其溶解有机碳DIC的碳同位素值，下渗水无机碳的同位素组成变化用以下方程式表示： 上式中：δ13CDIC为测定值；mCi为某种来源的无机碳含量；δ13Ci为对应的端元δ13C值，根据上式计算溶解无机碳来源于土壤和碳酸盐岩各自的贡献比，从而检测下渗水中碳的来源和演化。

全文数据：一种岩溶碳汇过程测定装置与方法技术领域[0001]本发明涉及一种碳汇过程测定装置与方法，尤其涉及一种岩溶碳汇过程测定装置与方法，特别涉及一种不同石漠化程度下岩溶碳汇过程测定装置与方法。背景技术[0002]当前全球碳循环面临的一个最重要挑战是全球CO2收支不平衡，存在一个很大的“遗漏汇”。IPCC第五次评估报告指出其值达2.5PgCa。多数学者认为这一部分碳汇主要存在于岩溶碳汇中。我国岩溶面积达344万km2,其中碳酸盐岩出露面积90.7万km2,因此研究岩溶区碳汇过程及效应至关重要。[0003]岩溶区碳元素在岩石圈、水圈、大气圈及生物圈中不断的进行循环。CO2进入到岩溶区时，通过降水溶解、光合作用吸收以及土壤吸收等作用进入岩溶区碳循环。因此研究岩溶区碳汇的前提是揭示碳在不同介质中的相互转化过程。由于岩溶区独特的二元三维结构的存在，要揭示岩溶生态系统中的碳循环规律较为困难，因此需要有效的方法进行模拟，才可阐明岩溶区碳元素的动态变化过程。[0004]目前在岩溶地区对于碳汇量的研究方法较多，主要包括溶蚀实验法、水化学法及模型法。溶蚀实验法一定程度上有效的计算了溶蚀碳汇的量，但由于该方法受条件因素影响较大，不能确定水文条件对碳元素的运移变化;水化学法可以控制某一流域中溶蚀的碳，但该方法并没有考虑外源水的溶蚀作用所产生的碳汇量，仅仅将岩溶区作为独立的系统进行考虑;模型法基于经验方程可得到较大尺度内的岩溶碳汇量，但没有考虑到岩石裂隙表面的影响，导致计算精度存在偏差。综上，这些方法未能同时综合考虑岩石、水、土壤、大气、生物五大因素，特别是在土壤平均厚度和岩石裂隙发育程度方面，未见相关测定装置和具体测定方法。因此，亟待研制一种能够测定不同石漠化程度，反映岩溶裂隙的发育状况或土壤的厚度，体现碳元素在岩石、水、土壤、大气和生物界面转化过程的装置，这对于系统揭示岩溶生态系统碳汇过程具有重要的意义和价值。发明内容[0005]本发明的目的在于提供一种岩溶碳汇过程测定装置，用于模拟岩溶区不同石漠化程度、岩溶裂隙发育状况以及较好的呈现岩溶碳汇整个过程，同时提供一种使用该装置来捕捉岩溶生态系统碳行踪的方法，相比自然环境下的岩溶碳汇过程研究达到科学、定量、省时、节约成本的效果，并且能够解决现有技术中碳汇量研究不能综合考虑岩石、水、土壤、大气、生物五大因素的缺点。[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:构建一种岩溶碳汇过程测定装置，并使用该装置进行岩溶碳汇测定。[0007]其中岩溶碳汇过程测定装置的构建步骤包括构建控制池和碳汇测定装置，以及使用控制池和碳汇测定装置构建岩溶生态系统和非岩溶生态系统，具体如下：[0008]1构建控制池和碳汇测定装置[0009]控制池自上而下包括土壤层和透水层，其中土壤层包括土壤和岩石块，所述控制池池底以钢筋承重。[0010]按照生物多样性调查国家有关样地大小的规定，草本群落调查样方大小一般为IOOcmX100cm，这既可以减少工作量，节约成本，又能代表一个完整的生态系统。所以控制池的长和宽均设置为80-120cm。控制池土壤厚度设置为80-120cm，可满足实验监测的草本植物的根系分布，确保根系生长不受胁迫。[0011]为确保有通畅的水分下渗通道，控制池池底设置透水层，透水层厚度为10-30cm，透水层用雨花石填充，其中雨花石直径优选为3-8cm，如附图1和图4所示。池底钢筋等间距呈十字网格状排列，钢筋直径为〇.5-2cm，外套PVC管，相邻钢筋间距为l-3cm，以模拟岩溶地区土层下的孔裂隙，用于排泄下渗水。此外，控制池的土壤层中还设置有土壤CO2收集装置，其可安装在土壤层的不同深度，以方便检测不同深度土壤的CO2浓度。优选的，在土壤剖面5cm、15cm、30cm、50cm、70cm深度处安装土壤C〇2收集装置，具体示意图及其在土壤中的安装位置见附图2、3所示。[0012]2构建岩溶生态系统[0013]按照国家林业局发布的《岩溶地区石漠化监测技术规定》中石漠化程度的评定因子，在控制池的土壤层中构建不同石漠化程度的岩溶生态系统和至少一个非岩溶生态系统，由于我国石漠化土地以轻、中度石漠化土地为主，重度石漠化次之，极重度石漠化土地面积较少，所以主要构建潜在石漠化、轻度石漠化、中度石漠化和重度石漠化四种岩溶生态系统。为了揭示岩溶生态系统碳汇过程，构建1个非岩溶生态系统作为对照。[0014]其中石漠化程度按照国家林业局发布的《岩溶地区石漠化监测技术规定》中基岩裸露度、植被类型、植被综合盖度和土层平均厚度四个指标，并新增岩土接触面积指标来进行判定。具体指标控制如下：[0015]植被类型:选择草本植物或农作物。[0016]植被综合盖度:通过控制撒播种子面积达到试验预定的覆盖度。[0017]基岩裸露度:代表单位面积内的岩石垂直投影面积。[0018]岩土接触面积：以岩土接触面积指标来确定岩石裂隙的发育程度，岩土接触面积越大，说明岩石裂隙发育越充分。[0019]其中岩石块优选为碳酸盐岩，规格分为两种，其中，第一岩石块长度和宽度为8-l〇cm，高度为10-14cm，第二岩石块长度和宽度为8-lOcm，高度为5-7cm。这既可以保证岩石块和土壤均匀接触，又便于操作使用。岩石样品填充前用超纯水洗净风干。岩石块填充时距离控制池边界2-3cm。[0020]土壤层不同层次由不同的岩石块填充，其中优选的，第二岩石块填充岩溶生态系统的第一土壤层和第二土壤层，第一岩石块填充岩溶生态系统的第三土壤层和第四土壤层，第五土壤层没有岩石块。[0021]优选构建所述潜在石漠化、轻度石漠化、中度石漠化和重度石漠化的岩溶生态系统的第一土壤层包括20-40个第二岩石块，第二土壤层包括50-130个第二岩石块，第三土壤层包括60-130个第一岩石块，第四土壤层包括180-320个第一岩石块。[0022]土层平均厚度:通过控制箱内的填土体积来确定平均土层厚度。[0023]其中土壤选用碳酸盐岩石风化而成的石灰土。按照岩溶区土壤自然垂直分布特征来进行土壤填充，土壤填充前过筛，以剔除土壤中的植物残体及岩石颗粒。对自然状态下〇-5cm，5-25cm，25-45cm，45-95cm，95-100cm的土壤分别进行剥离，剥离土壤量为控制池某一层次体积减去填充石头的体积和碳汇测定装置的体积，然后不同层次土壤分装，再反序填充在控制池中。[0024]优选的，4种石漠化程度具体指标设计详见表1。[0025]表1石漠化程度指标设计[0026][0027]此外，本发明还涉及一种使用上述岩溶碳汇过程测定装置进行碳汇测定的方法，包括如下步骤：[0028]步骤一，进行人工模拟降雨；[0029]步骤二，检测所述控制池土壤和大气中的CO2浓度；[0030]步骤三，检测所述控制池土壤水及下渗水中HCO3一浓度；[0031]步骤四，检测所述控制池内的植被有机碳含量；[0032]步骤五，检测所述控制池内的岩石块碳汇量；[0033]步骤六，检测下渗水中碳的来源和演化。[0034]其中，步骤一采用中国科学院水利部水土保持研究所生产的针头式模拟降雨装置进行人工模拟降雨，降雨强度调控范围12-200mmh，降雨有效范围IOOcmXIOOcm。根据试验开展的较为常见的雨型进行降雨强度和降雨时间的设计。[0035]步骤二使用GasAlertMicro5IRC〇2检测仪测量由土壤C〇2收集装置收集的不同土壤层深度处及近地表的CO2浓度。[0036]步骤三包括使用SM系列土壤溶液取样器采集不同土壤层深度处的土壤水SM系列为土壤溶液取样器型号），用碱度测试盒测试水样以及下渗水中HCOr浓度。[0037]步骤四包括将每个控制池内种植的植被，分别全部收割后测定其各部分枝、叶和根系）的鲜重，放在烘箱中烘干，将各部分重量合计得到干重，即为每个控制池内植被的生物量，其代表了植被在收割前积累的有机质总量，该值除以1.724即得到植被有机碳含量。1.724表示有机质换算为有机碳的经验常数。[0038]步骤五包括记录岩石块填充进控制池前重量，试验结束后再次称量，进而可以得到岩石碳汇量，同时还可以揭示不同深度的岩溶溶蚀速率。[0039]步骤六使用同位素示踪，由于不同碳库的差别较大，碳同位素可以应用于示踪水中碳的来源和演化。根据不同来源的CO2溶解所产生的S13Cdic值的不同，可以了解岩溶作用吸收CO2的不同来源。对控制池的下渗水进行采样并测试其溶解有机碳DIC的碳同位素值。基于S13C质量平衡法，下渗水无机碳的同位素组成变化用以下方程式表示：[0040][0041]式中：S13Cdk为测定值;mCi为某种来源的无机碳含量;S13Ci为对应的端元S13C值。根据上式可以计算溶解无机碳来源于土壤和碳酸盐岩各自的贡献比。[0042]该装置能够监测整个岩溶碳汇的过程，也能模拟不同降雨场次下的岩溶碳汇过程，阐释不同降雨类型对岩溶碳汇的影响，同时也可采用同位素示踪法，揭示无机碳汇的来源及其贡献量。附图说明[0043]图1为本发明控制池的结构示意图，包括土壤层和透水层。一个具体的例子中所述控制池尺寸设置为IOOcm长）XIOOcm宽）X120cm高），其中土壤层厚100cm，透水层厚20cm〇[0044]图2为土壤CO2收集装置的结构示意图，其中A为水平部分，其水平插入到土壤层中，B为竖直部分，可以引出到土壤层之上。[0045]图3为土壤CO2收集装置在土壤层中的安装位置的示意图。作为一个具体的例子，图中圆圈表示埋设五个土壤CO2收集装置水平部分的位置，即分别埋设在距离控制池顶部5cm、15cm、30cm、50cm、70cm深度的位置。[0046]图4为将一个土壤CO2收集装置埋设在土壤层中的本发明控制池的立体图。[0047]图5为采用本发明实施例中的控制池和岩溶生态系统在60mm降雨条件下不同土壤层次CO2浓度的图。[0048]图6为采用本发明实施例中的控制池和岩溶生态系统在90mm降雨条件下不同土壤层次CO2浓度的图。[0049]图7为采用本发明实施例中的控制池和岩溶生态系统在120mm降雨条件下不同土壤层次CO2浓度的图。[0050]图8为采用本发明实施例中的控制池和岩溶生态系统在60mm降雨条件下不同土壤层次土壤水含量的图。[0051]图9为采用本发明实施例中的控制池和岩溶生态系统在90mm降雨条件下不同土壤层次土壤水含量的图。[0052]图10为采用本发明实施例中的控制池和岩溶生态系统在120mm降雨条件下不同土壤层次土壤水含量的图。[0053]图11为采用本发明实施例中的控制池和岩溶生态系统在60mm降雨条件下不同土壤层次土壤水HC〇3_浓度的图。[0054]图12为采用本发明实施例中的控制池和岩溶生态系统在90mm降雨条件下不同土壤层次土壤水HC〇3_浓度的图。[0055]图13为采用本发明实施例中的控制池和岩溶生态系统在120mm降雨条件下不同土壤层次土壤水HC〇3_浓度的图。[0056]图14为采用本发明实施例中的控制池和岩溶生态系统在不同降雨量条件下下渗水HCOH农度的图。[0057]图15为采用本发明实施例中的控制池和岩溶生态系统在60mm降雨条件下不同土壤层次岩石溶蚀量的图。[0058]图16为采用本发明实施例中的控制池和岩溶生态系统在90mm降雨条件下不同土壤层次岩石溶蚀量的图。[0059]图17为采用本发明实施例中的控制池和岩溶生态系统在120mm降雨条件下不同土壤层次岩石溶蚀量的图。[0060]发明效果[0061]与现有技术相比，本发明的优点在于：[0062]①装置方面:本发明装置可以测出CO2在大气、岩石、土壤、水和生物5种不同的介质中的运移过程，同时以岩土接触面积代表岩石裂隙的发育状况，进而能更好的揭示岩溶区的碳循环规律。通过该装置能够精确测定模拟不同降水条件下的岩溶区的碳汇数据，该数据能够用于“遗漏汇”的计算过程等众多需要碳汇数据的领域。[0063]②方法方面:本发明装置使用人工降雨的方法，降雨强度和降雨时间因素便于控制，同时同位素方法的应用可以揭示无机碳汇的来源，阐释碳元素在不同界面之间的运移过程，在揭示碳循环规律方面有较好的应用前景。相比自然界环境，通过模拟能够容易获得不同降雨强度、降雨时间以及不同地貌特征下的碳汇数据。数据获取时间短、成本低。解决了现有技术中碳汇量研究不能综合考虑岩石、水、土壤、大气、生物五大因素的缺点。具体实施方式[0064]下面结合实施例对本发明作进一步说明，但这些实施例不构成对本发明的保护范围的限制。[0065]1构建控制池[0066]控制池的长和宽均设置为100cm。控制池土壤层厚度设置为100cm，控制池池底透水层厚度为20cm，透水层用雨花石填充，其中雨花石直径为3-8cm，如图1所示。池底钢筋等间距呈十字网格状排列，钢筋直径为lcm，外套PVC管，相邻钢筋间距为2cm，以模拟岩溶地区土层下的孔裂隙，用于排泄下渗水，见图1。在土壤剖面5cm、15cm、30cm、50cm、70cm深度处安装土壤CO2收集装置，见图3、4。[0067]2构建岩溶生态系统[0068]使用上述控制池构建潜在石漠化、轻度石漠化、中度石漠化和重度石漠化的岩溶生态系统，并构建1个非岩溶生态系统作为对照。[0069]其中岩石块为碳酸盐岩，规格分为两种:第一岩石块的长、宽、高均为IOcm;第二岩石块的长、宽为l〇cm，高为5cm。控制池不同层次岩石块填充个数详见表2。岩石块填充时距离控制池边界2-3cm，以重度石漠化土壤层次45-95cm为例，该层次填充5层岩石块，每层64块。[0070]表2控制池岩石块填充个数[0071][0072]另外，土壤选用碳酸盐岩石风化而成的石灰土。按照岩溶区土壤自然垂直分布特征来进行土壤填充，土壤填充前过筛，以剔除土壤中的植物残体及岩石颗粒。该控制池土壤层由上至下分为0-5〇11、5-25〇11、25-45〇11、45-95〇11、95-100〇]1的5层，分别为第一土壤层、第二土壤层、第三土壤层、第四土壤层、第五土壤层，对自然状态下0_5cm，5_25cm，25_45cm，45-95cm，95-10〇Cm的土壤分别进行剥离，剥离土壤量为控制池某一层次体积减去填充石头的体积和碳汇测定装置的体积，然后不同层次土壤分装，再反序填充在控制池第一至第五土壤层中。[0073]实施例碳汇测定方法）[0074]采用按照上述结构和方法构建的控制池和岩溶生态系统，根据下面的方法进行模拟降雨条件，测定不同降雨条件下的碳汇数据，从而反映不同石漠化地貌环境下碳汇数据的变化。[0075]i降雨条件设计[0076]首先，进行降雨类型设计，采用中国科学院水利部水土保持研究所生产的针头式模拟降雨装置进行人工模拟降雨，降雨强度调控范围12-200mmh，降雨有效范围IOOcmXl〇〇cm。根据试验开展地较为常见的雨型进行降雨强度和降雨时间的设计。降雨量依据研究区自然降水较为集中的雨季期间历史平均及最大日降水量，设置三组不同梯度的降水量：60mm，90mm，120mm，分别代表大雨、暴雨、大暴雨三种不同的降雨类型，模拟降雨强度为60mmh，降雨历时分别为lh、l.5h、2h。[0077]ii不同土壤深度条件下的CO2浓度的测定分析[0078]采用图1、3、4所示构建的控制池和如上述表2构建的岩溶生态系统，在模拟上述不同的降雨条件下，使用GasAlertMicro5IRCO2检测仪测量由土壤CO2收集装置收集的不同土层深度处的CO2浓度，得到的数据作图示于附图5-7。[0079]从图5-7中可以看出：[0080]1不同石漠化程度下，不同土壤层次CO2浓度呈双向梯度变化，表现为5Cm〈15cm〈50〇11〈30〇11〈70〇]1。非石漠化表现为单梯度变化，5〇11〈15〇11〈30〇11〈70〇11〈50〇]1。[0081]2相同深度处的CO2浓度与石漠化程度呈正相关关系：随石漠化程度增加，02浓度增加。[0082]3随降雨量增加，不同土壤深度下的CO2浓度随之增加。[0083]iii土壤水含量及HCOr浓度的测定分析[0084]使用SM系列土壤溶液取样器采集不同土层深度处的土壤水SM系列为土壤溶液取样器型号），用碱度测试盒测试水样中HCOr浓度。得到的数据作图示于附图8-13。[0085]从图8-13可以看出：[0086]1土壤水含量随土层深度的增加呈先增加后减少的趋势，总量随降雨量的增加而增加，随着石漠化程度的增加而减少。[0087]2土壤水中HCOf浓度随石漠化程度的增加而增加，但随降雨量的增加，呈先增加后减少的趋势，原因主要是降雨的稀释作用。[0088]iv不同降雨条件下的下渗水HCOr浓度测定分析[0089]使用SM系列土壤溶液取样器采集不同土层深度处的土壤水SM系列为土壤溶液取样器型号），用碱度测试盒测试水样中HCOr浓度。得到的数据作图示于附图14。从附图14可以看出：下渗水HCOr浓度与土壤水变化趋势相同。随石漠化程度的增加而增加，但随降雨量的增加，呈先增加后减少的趋势。[0090]V生物碳汇的测试[0091]将每个控制池内种植的植被，分别全部收割后测定其各部分枝、叶和根系）的鲜重，放在烘箱中烘干，将各部分重量合计得到干重，即为每个控制池内植被的生物量，其代表了植被在收割前积累的有机质总量，该值除以1.724即得到植被有机碳含量。1.724表示有机质换算为有机碳的经验常数。[0092]实验结束后，分别对不同石漠化程度下的地表植被进行生物量计算。表现为生物碳汇量随石漠化程度的增加而减少的趋势。[0093]Vi岩石碳汇的测试[0094]岩石块填充进控制池前记录重量，试验结束后再次称量，进而可以得到岩石碳汇量，同时还可以揭示不同深度的岩溶溶蚀速率。在上述不同降雨条件下测定岩石碳汇，得到的数据作图示于附图15-17。[0095]从附图15-17可以看出，对5〇11、15〇11、30〇11、50〇11、70〇]1处的岩石溶蚀量进行了计算，不同土壤层次处的溶蚀量为5〇11〈15〇11〈70〇11〈30〇11〈50〇11，总体表现为随降雨量和石漠化程度的增加而增加的趋势。[0096]Vii同位素示踪[0097]由于不同碳库的差别较大，碳同位素可以应用于示踪水中碳的来源和演化。根据不同来源的CO2溶解所产生的S13Cdk值的不同，可以了解岩溶作用吸收CO2的不同来源。对控制池的下渗水进行采样并测试其溶解有机碳DIC的碳同位素值。基于S13C质量平衡法，下渗水无机碳的同位素组成变化用以下方程式表示：[0098][0099]式中：S13Cdk为测定值;mCi为某种来源的无机碳含量;S13Ci为对应的端元S13C值。根据上式可以计算溶解无机碳来源于土壤和碳酸盐岩各自的贡献比。[0100]根据同位素两端元法对两个源的贡献量进行计算，得到岩溶碳汇中来自于碳酸盐岩溶蚀释放的CO2比例约为21%—26%。[0101]以上对本发明所提供的一种岩溶碳汇过程测定装置与方法进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，对本发明的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求所规定的构思和范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

权利要求：1.一种岩溶碳汇过程测定装置，其特征在于，所述装置包括控制池、至少一个碳汇测定装置以及在所述控制池中构建的至少一个岩溶生态系统和或至少一个非岩溶生态系统，所述控制池自上而下包括土壤层和透水层，所述土壤层包括土壤，所述控制池池底以钢筋承重。2.根据权利要求1所述的岩溶碳汇过程测定装置，其特征在于，所述透水层由雨花石填充形成，所述钢筋外表面套有PVC管，各钢筋等间距排列呈十字网格状结构。3.根据权利要求1或2所述的岩溶碳汇过程测定装置，其特征在于，所述碳汇测定装置包括土壤CO2收集装置，所述土壤CO2收集装置呈L型，包括水平部分和竖直部分，以所述水平部分埋入所述土壤层预定深度位置、竖直部分的顶部露出土壤表面与空气连通的方式埋设在所述土壤层中，所述土壤CO2收集装置可设置在所述土壤层的不同深度。4.根据权利要求3所述的岩溶碳汇过程测定装置，其特征在于，所述土壤CO2收集装置包括PVC管、乳胶管、橡皮塞、玻璃管，所述PVC管设置在所述乳胶管和所述玻璃管的外侧，所述乳胶管和所述玻璃管通过橡皮塞连通，所述PVC管在水平部分的表面设置有多个通气孔，所述乳胶管的一端伸出所述PVC管的所述竖直部分，并设置有用于释放或密封所述乳胶管内气体的装置。5.根据权利要求1〜4任一项所述的岩溶碳汇过程测定装置，其特征在于，所述岩溶生态系统包括4个不同石漠化程度的岩溶生态系统，分别为潜在石漠化、轻度石漠化、中度石漠化和重度石漠化的岩溶生态系统，由土壤和岩石块构建形成。6.根据权利要求5所述的岩溶碳汇过程测定装置，其特征在于，所述岩石块选用两种规格的碳酸盐岩，分为第一岩石块和第二岩石块，所述土壤选用碳酸盐岩石风化而成的石灰土，且所述土壤层可以分为多个层次，每个层次可以按照岩溶区土壤自然垂直分布特征来填充所述土壤层，所述土壤层内可种植有植被。7.根据权利要求6所述的岩溶碳汇过程测定装置，其特征在于，所述土壤层自上而下包括第一土壤层、第二土壤层、第三土壤层、第四土壤层和第五土壤层，所述第二岩石块填充所述岩溶生态系统的所述第一土壤层和所述第二土壤层，所述第一岩石块填充所述岩溶生态系统的所述第三土壤层和所述第四土壤层，所述第五土壤层没有岩石块。8.根据权利要求1〜7任一项所述的岩溶碳汇过程测定装置测定岩溶碳汇过程的方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤一，进行人工模拟降雨；步骤二，检测所述控制池土壤和大气中的CO2浓度；步骤三，检测所述控制池土壤水及下渗水中HCOr浓度；步骤四，检测所述控制池内的植被有机碳含量；步骤五，检测所述控制池内的岩石块碳汇量；步骤六，检测下渗水中碳的来源和演化。9.根据权利要求8所述的测定装置测定岩溶碳汇过程的方法，其特征在于，所述步骤一采用针头式模拟降雨装置进行人工模拟降雨，调控降雨强度范围在12-200mmh。10.根据权利要求8所述的测定装置测定岩溶碳汇过程的方法，其特征在于，所述步骤二包括使用CO2检测仪测量由所述土壤CO2收集装置收集的不同土层深度处的以及近地表的CO2浓度。11.根据权利要求8所述的测定装置测定岩溶碳汇过程的方法，其特征在于，所述步骤三包括使用SM系列土壤溶液取样器采集不同土层深度处的土壤水，以及包括使用碱度测试盒测试所述土壤水和下渗水中HCOr浓度。12.根据权利要求8所述的测定装置测定岩溶碳汇过程的方法，其特征在于，所述步骤四包括收割所述土壤层内的所述植被，并且测定所述植被枝、叶、根系的鲜重，随后将所述植被放在烘箱中烘干，并测定所述植被枝、叶、根的干重，再将每个所述控制池内的所述植被干重除以1.724,得到每个所述控制池的所述植被的有机碳含量。13.根据权利要求8所述的测定装置测定岩溶碳汇过程的方法，其特征在于，所述步骤五包括记录所述岩石块填充进所述控制池前的重量，并在试验结束后再次称量。14.根据权利要求8所述的测定装置测定岩溶碳汇过程的方法，其特征在于，所述步骤六包括对所述控制池的下渗水进行采样，并测试所述下渗水溶解有机碳的碳同位素值。

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