一种测定森林生态系统组分呼吸δ的制作方法

一种测定森林生态系统组分呼吸
δ
13
c的装置和方法
技术领域
1.本发明属于森林生态监测领域，具体地说是一种测定森林生态系统组分呼吸δ
13
c的装置和方法。


背景技术：

2.自工业革命以来，全球co2浓度升高对全球气候变化的作用引起了人们的重视。陆地生态系统特别是森林与大气间的碳交换强烈影响全球co2浓度变化。森林生态系统通过光合作用吸收大气中co2并将其固定为有机碳，碳在森林生态系统中经过运输和分配，最终通过叶片、树干和土壤的呼吸作用以co2的形式排放到大气中，完成与大气的碳交换。有研究表明，森林生态系统与大气间的碳交换量巨大，对环境变化的响应十分敏感。因此，深入理解森林生态系统与大气的碳交换过程，对估算碳交换量并进而预测全球变化有重要意义。
3.物质中
13
c的相对含量称为物质的碳同位素组成，用δ
13
c表示。生态系统碳周转过程中的同位素分馏效应会使生态系统各组分间表现出截然不同的碳同位素组成。例如，生态系统有机碳相对大气co2通常
13
c贫化，即有机碳相对大气co2δ
13
c值较低；而生态系统组分呼吸释放的co2相对各自呼吸底物通常
13
c富集，即各组分呼吸释放的co2相对各自呼吸底物δ
13
c值较高。研究表明，环境变化对生态系统碳周转过程的影响会通过同位素分馏效应表现在生态系统各组分δ
13
c的动态变化上。因此，生态系统δ
13
c成为指示环境变化对生态系统碳周转过程的影响的独特信号。我们需要对生态系统碳周转各过程的δ
13
c进行精确观测，以便深入解析环境变化对生态系统碳周转过程的影响。
4.然而，目前对森林生态系统碳周转过程中各呼吸组分如叶片、树干和土壤呼吸释放co2的δ
13
c进行观测仍存在许多困难。常用的方法基本以用气袋收集气室内的气体后转移至实验室进行δ
13
c测定为主。这类方法通常需要事先过滤气室内本底co2再对呼吸释放的co2进行采集，容易造成气体样品污染；且使用气袋集气的人力物力成本高，效率低，难以实现连续观测。因此，对森林生态系统叶片、树干和土壤呼吸释放co2的δ
13
c集成观测则更加困难。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种测定森林生态系统组分呼吸δ
13
c的装置和方法。
6.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
7.一种测定森林生态系统组分呼吸δ
13
c的装置，包括枝叶气室、树干气室、土壤气室、流路切换阀a、碳同位素分析仪、气泵、流路切换阀b、若干条输气管路、操作面板与控制模块，所述控制模块分别通过电导体与所述流路切换阀a、所述流路切换阀b和所述操作面板连接；
8.所述流路切换阀a具有若干个互不相通的输入端和一个输出端，所述流路切换阀b
具有一个输入端和若干个互不相通的输出端，所述流路切换阀a的输出端与所述碳同位素分析仪的输入端通过一条输气管路连通，所述碳同位素分析仪的输出端与所述气泵的输入端通过另一条输气管路连通，所述气泵的输出端与所述流路切换阀b的输入端通过又一条输气管路连通；
9.所述枝叶气室包括可拆卸连接的枝叶气室气室盖和枝叶气室气室体，目标树木枝叶可穿过所述枝叶气室气室盖，所述枝叶气室气室盖上被目标树木枝叶穿过的位置保持气密性，所述枝叶气室气室体上设有一个枝叶气室进气口和枝叶气室出气口，所述枝叶气室出气口与所述流路切换阀a的一个输入端通过一条输气管路连通，所述枝叶气室进气口与所述流路切换阀b的一个输出端通过另一条输气管路连通；
10.所述树干气室包括可拆卸连接的树干气室气室盖和树干气室气室体，所述树干气室气室体通过硅酮密封胶a与目标树木的树干粘连并保持气密性，所述树干气室气室盖上设有一个树干气室进气口和树干气室出气口，所述树干气室出气口与所述流路切换阀a的一个输入端通过一条输气管路连通，所述树干气室进气口与所述流路切换阀b的一个输出端通过另一条输气管路连通；
11.所述土壤气室包括可拆卸连接的土壤气室气室盖和土壤气室气室体，所述土壤气室气室体的下端具有开口，且所述土壤气室气室体的下端开口固定连接有土环，所述土壤气室气室盖上设有一个土壤气室进气口和土壤气室出气口，所述土壤气室出气口与所述流路切换阀a的一个输入端通过一条输气管路连通，所述土壤气室进气口与所述流路切换阀b的一个输出端通过另一条输气管路连通；
12.所述枝叶气室出气口、所述树干气室出气口、所述土壤气室出气口分别与所述流路切换阀a不同的输入端相连通，所述枝叶气室进气口、所述树干气室进气口、所述土壤气室进气口分别与所述流路切换阀b不同的输出端相连通。
13.优选的，还包括至少两个同位素标准气瓶，所述枝叶气室出气口、所述树干气室出气口、所述土壤气室出气口、及各个所述同位素标准气瓶分别与所述流路切换阀a不同的输入端相连通。
14.优选的，所述枝叶气室气室盖和所述枝叶气室气室体之间采用螺纹连接，所述树干气室气室盖和所述树干气室气室体之间采用螺纹连接，所述土壤气室气室盖和所述土壤气室气室体之间采用螺纹连接。
15.优选的，所述枝叶气室气室盖的内侧设有硅胶密封垫a，所述树干气室气室盖的内侧设有硅胶密封垫b，所述土壤气室气室盖的内侧设有硅胶密封垫c。
16.优选的，所述枝叶气室出气口设置于所述枝叶气室气室体的侧面上，所述枝叶气室进气口设置于所述枝叶气室气室体的底面上，所述树干气室进气口和所述树干气室出气口均设置于所述树干气室气室盖的顶面上，所述土壤气室进气口和所述土壤气室出气口均设置于所述土壤气室气室盖的顶面上。
17.优选的，所述枝叶气室气室盖、所述枝叶气室气室体、所述树干气室气室盖、所述树干气室气室体、所述土壤气室气室盖、所述土壤气室气室体的外表面均覆盖有铝箔纸。
18.优选的，所述枝叶气室气室盖的顶面上设有供目标树木枝叶穿过的孔洞，所述孔洞与目标树木枝叶之间的空隙填充有硅酮密封胶b；所述土壤气室气室体的下端开口与所述土环的上端通过热熔胶粘连，所述土壤气室气室体与所述土环之间露出的空隙还通过硅
酮密封胶c密封。
19.一种使用本发明提出的测定森林生态系统组分呼吸δ
13
c的装置的测定森林生态系统组分呼吸δ
13
c的方法，包括以下步骤：
20.1)将所述枝叶气室气室盖固定在目标树木枝叶上，将所述树干气室气室体固定在目标树木的树干上，将所述土环插入待测土壤中，将所述土壤气室气室体固定在已经插入待测土壤的所述土环上；
21.2)将所述流路切换阀a的输出端与所述碳同位素分析仪的输入端通过一条输气管路连通，所述碳同位素分析仪的输出端与所述气泵的输入端通过另一条输气管路连通，所述气泵的输出端与所述流路切换阀b的输入端通过又一条输气管路连通；所述枝叶气室出气口、所述树干气室出气口、所述土壤气室出气口分别通过输气管路与所述流路切换阀a上不同的输入端相连通，所述枝叶气室进气口、所述树干气室进气口、所述土壤气室进气口分别通过输气管路与所述流路切换阀b上不同的输出端相连通；
22.3)开启所述碳同位素分析仪与所述气泵；
23.4)使用操作面板使所述枝叶气室的输入端与所述流路切换阀a的输出端接通，使所述枝叶气室的输出端与所述流路切换阀b的输入端接通，使所述气泵将所述碳同位素分析仪接收到的来自所述枝叶气室的气体与外界气体充分交换并稳定气路，将所述枝叶气室气室盖与所述枝叶气室气室体连接，完成所述枝叶气室的闭合，从而构成测量所述枝叶气室产生的co2浓度和δ
13
c值的闭合回路，当所述碳同位素分析仪测得的所述枝叶气室产生的co2浓度从初始值升高固定值时，打开所述枝叶气室；
24.使用操作面板使所述树干气室的输入端与所述流路切换阀a的输出端接通，使所述树干气室的输出端与所述流路切换阀b的输入端接通，使所述气泵将所述碳同位素分析仪接收到的来自所述树干气室的气体与外界气体充分交换并稳定气路，将所述树干气室气室盖与所述树干气室气室体连接，完成所述树干气室的闭合，从而构成测量所述树干气室产生的co2浓度和δ
13
c值的闭合回路，当所述碳同位素分析仪测得的所述树干气室产生的co2浓度从初始值升高固定值时，打开所述树干气室；
25.使用操作面板使所述土壤气室的输入端与所述流路切换阀a的输出端接通，使所述土壤气室的输出端与所述流路切换阀b的输入端接通，使所述气泵将所述碳同位素分析仪接收到的来自所述土壤气室的气体与外界气体充分交换并稳定气路，将所述土壤气室气室盖与所述土壤气室气室体连接，完成所述土壤气室的闭合，从而构成测量所述土壤气室产生的co2浓度和δ
13
c值的闭合回路，当所述碳同位素分析仪测得的所述土壤气室产生的co2浓度从初始值升高固定值时，打开所述土壤气室；
26.5)按步骤4)切换所述流路切换阀a与所述流路切换阀b，轮流重复对所述枝叶气室、所述树干气室以及所述土壤气室产生的co2浓度和δ
13
c值进行测定。
27.优选的，在开始测量前先使用测定好的同位素标准气体对所述碳同位素分析仪进行校正。
28.优选的，当测定的所述枝叶气室、所述树干气室或所述土壤气室产生的co2浓度从初始值升高固定值200ppm时为止，控制所述流路切换阀a与所述流路切换阀b切换至下一气室的气路，在下一气室闭合前空余2分钟用以将所述碳同位素分析仪接收到的来自气室的气体与外界气体充分交换并稳定气路。
29.本发明的优点与积极效果为：
30.本发明提出的装置和方法，可于野外环境在对树木和土壤无扰动的情况下连续对叶片、树干和土壤多组分呼吸释放co2的碳同位素信号进行测定，在大大节约成本、提高效率的同时，得到高精度的观测数据。
附图说明
31.图1为本发明的测定森林生态系统组分呼吸δ
13
c的装置的整体使用连接结构示意图；
32.图2为本发明的测定森林生态系统组分呼吸δ
13
c的装置的枝叶气室的结构示意图；
33.图3为本发明的测定森林生态系统组分呼吸δ
13
c的装置的树干气室的结构示意图；
34.图4为本发明的测定森林生态系统组分呼吸δ
13
c的装置的土壤气室的结构示意图；
35.图5为具体实施例1中采用本发明的测定森林生态系统组分呼吸δ
13
c的方法后对数据进行处理时得到的线性拟合图。
36.图中：1-枝叶气室、2-树干气室、3-土壤气室、4-流路切换阀a、5-碳同位素分析仪、6-气泵、7-流路切换阀b、8-输气管路、9-同位素标准气瓶、10-目标树木、11-枝叶气室气室盖、12-枝叶气室气室体、13-枝叶气室进气口、14-枝叶气室出气口、15-硅酮密封胶b、16-硅胶密封垫a、17-目标树木枝叶、18-树干气室气室盖、19-树干气室气室体、20-硅酮密封胶a、21-树干气室进气口、22-树干气室出气口、23-硅胶密封垫b、24-土壤气室气室盖、25-土壤气室气室体、26-土环、27-土壤气室进气口、28-土壤气室出气口、29-硅胶密封垫c、30-硅酮密封胶c。
具体实施方式
37.下面结合附图1-5对本发明作进一步详述。
38.一种测定森林生态系统组分呼吸δ
13
c的装置，包括枝叶气室1、树干气室2、土壤气室3、流路切换阀a 4、碳同位素分析仪5、气泵6、流路切换阀b 7、若干条输气管路8、操作面板与控制模块，控制模块分别通过电导体与流路切换阀a 4、流路切换阀b 7和操作面板连接，本实施例中碳同位素分析仪5、气泵6与控制模块均由外接电源提供电能，本实施例中碳同位素分析仪5、气泵6、流路切换阀b 7、若干条输气管路8、操作面板与控制模块均为市购产品，碳同位素分析仪5为美国picarro公司生产的型号为g2201-i的碳同位素分析仪，流路切换阀a 4与流路切换阀b 7均采用vici公司制造的十六通流路切换阀，操作面板与控制模块为购买的十六通流路切换阀的附带配件，输气管路8均采用特氟龙材料制成；
39.流路切换阀a 4具有若干个互不相通的输入端和一个输出端，流路切换阀b 7具有一个输入端和若干个互不相通的输出端，流路切换阀a 4的输出端与碳同位素分析仪5的输入端通过一条输气管路8连通，碳同位素分析仪5的输出端与气泵6的输入端通过另一条输气管路8连通，气泵6的输出端与流路切换阀b 7的输入端通过输气管路8连通；
40.枝叶气室1包括可拆卸连接的枝叶气室气室盖11和枝叶气室气室体12，本实施例中枝叶气室气室盖11和枝叶气室气室体12均采用pp材料制成，目标树木枝叶17可穿过枝叶气室气室盖11，枝叶气室气室盖11上被目标树木枝叶17穿过的位置保持气密性，枝叶气室气室体12上设有一个枝叶气室进气口13和枝叶气室出气口14，枝叶气室出气口14与流路切
换阀a 4的一个输入端通过一条输气管路8连通，枝叶气室进气口13与流路切换阀b 7的一个输出端通过另一条输气管路8连通；
41.树干气室2包括可拆卸连接的树干气室气室盖18和树干气室气室体19，本实施例中树干气室气室盖18和树干气室气室体19均采用pp材料制成，树干气室气室体19通过硅酮密封胶a 20与目标树木10的树干粘连并保持气密性，为提高树干气室气室体19对粗糙树干表面的密封性，还可适当去除表面树皮并对树干表面进行适当的打磨，树干气室气室盖18上设有一个树干气室进气口21和树干气室出气口22，树干气室出气口22与流路切换阀a 4的一个输入端通过一条输气管路8连通，树干气室进气口21与流路切换阀b 7的一个输出端通过另一条输气管路8连通；
42.土壤气室3包括可拆卸连接的土壤气室气室盖24和土壤气室气室体25，本实施例中土壤气室气室盖24和土壤气室气室体25均采用pp材料制成，土壤气室气室体25的下端具有开口，且土壤气室气室体25的下端开口固定连接有土环26，土环26采用pvc材料制成，土壤气室气室盖24上设有一个土壤气室进气口27和土壤气室出气口28，土壤气室出气口28与流路切换阀a 4的一个输入端通过一条输气管路8连通，土壤气室进气口27与流路切换阀b 7的一个输出端通过另一条输气管路8连通；
43.枝叶气室出气口14、树干气室出气口22、土壤气室出气口28分别与流路切换阀a 4不同的输入端相连通，枝叶气室进气口13、树干气室进气口21、土壤气室进气口27分别与流路切换阀b 7不同的输出端相连通。
44.具体而言，还包括至少两个同位素标准气瓶9，枝叶气室出气口14、树干气室出气口22、土壤气室出气口28、及各个同位素标准气瓶9分别与流路切换阀a 4不同的输入端相连通，同位素标准气瓶9为现有技术中常用于校正碳同位素分析仪的含有同位素的标准气体，标准气体为由可靠的第三方实验室已准确测定好co2浓度和δ
13
c值的气体，同位素标准气瓶9分别与碳同位素分析仪5连通后即可按现有技术的碳同位素分析仪的校正方法进行校正。
45.具体而言，枝叶气室气室盖11和枝叶气室气室体12之间采用螺纹连接，树干气室气室盖18和树干气室气室体19之间采用螺纹连接，土壤气室气室盖24和土壤气室气室体25之间采用螺纹连接，采用螺纹连接方式拆装方便，也分别起到保证枝叶气室1、树干气室2、土壤气室3气密性的作用。
46.具体而言，枝叶气室气室盖11的内侧设有硅胶密封垫a16，树干气室气室盖18的内侧设有硅胶密封垫b 23，土壤气室气室盖24的内侧设有硅胶密封垫c 29，通过硅胶密封垫a16、硅胶密封垫b 23与硅胶密封垫c 29的设置，分别增强了枝叶气室1、树干气室2、土壤气室3压封后的气密性。
47.具体而言，枝叶气室出气口14设置于枝叶气室气室体12的侧面上，枝叶气室进气口13设置于枝叶气室气室体12的底面上，树干气室进气口21和树干气室出气口22均设置于树干气室气室盖18的顶面上，土壤气室进气口27和土壤气室出气口28均设置于土壤气室气室盖24的顶面上，方便连接，本实施例中各个进气口或出气口与输气管路8之间分别通过塑料鲁尔接头连接，拆装方便。
48.具体而言，枝叶气室气室盖11、枝叶气室气室体12、树干气室气室盖18、树干气室气室体19、土壤气室气室盖24、土壤气室气室体25的外表面均覆盖有铝箔纸，避免光和温度
波动对呼吸观测的影响。
49.具体而言，枝叶气室气室盖11的顶面上设有供目标树木枝叶穿过的孔洞，孔洞与目标树木枝叶之间的空隙填充有硅酮密封胶b15，增强了枝叶气室1的气密性；土壤气室气室体25的下端开口与土环26的上端通过热熔胶粘连，土壤气室气室体25与土环26之间露出的空隙还通过硅酮密封胶c 30密封，增强了土壤气室3的气密性。
50.一种使用本发明提出的测定森林生态系统组分呼吸δ
13
c的装置的测定森林生态系统组分呼吸δ
13
c的方法，包括以下步骤：
51.1)将枝叶气室气室盖11固定在目标树木枝叶17上，将树干气室气室体19固定在目标树木10的树干上，将土环26插入待测土壤中，将土壤气室气室体25固定在已经插入待测土壤的土环26上；
52.2)将流路切换阀a 4的输出端与碳同位素分析仪5的输入端通过输气管路8连通，碳同位素分析仪5的输出端与气泵6的输入端通过输气管路8连通，气泵6的输出端与流路切换阀b 7的输入端通过输气管路8连通；枝叶气室出气口14、树干气室出气口22、土壤气室出气口28分别通过输气管路8与流路切换阀a 4的不同的输入端相连通，枝叶气室进气口13、树干气室进气口21、土壤气室进气口27分别通过输气管路8与流路切换阀b 7的不同的输出端相连通；
53.3)开启碳同位素分析仪5与气泵6；
54.4)使用操作面板使枝叶气室1的输入端与流路切换阀a 4的输出端接通，使枝叶气室1的输出端与流路切换阀b 7的输入端接通，使气泵6将碳同位素分析仪5接收到的来自枝叶气室1的气体与外界气体充分交换并稳定气路，将枝叶气室气室盖11与枝叶气室气室体12连接，完成枝叶气室1的闭合，从而构成测量枝叶气室1产生的co2浓度和δ
13
c值的闭合回路，当碳同位素分析仪5测得的枝叶气室1产生的co2浓度从初始值升高固定值时，打开枝叶气室1；
55.使用操作面板使树干气室2的输入端与流路切换阀a 4的输出端接通，使树干气室2的输出端与流路切换阀b 7的输入端接通，使气泵6将碳同位素分析仪5接收到的来自树干气室2的气体与外界气体充分交换并稳定气路，将树干气室气室盖18与树干气室气室体19连接，完成树干气室2的闭合，从而构成测量树干气室2产生的co2浓度和δ
13
c值的闭合回路，当碳同位素分析仪5测得的树干气室2产生的co2浓度从初始值升高固定值时，打开树干气室2；
56.使用操作面板使土壤气室3的输入端与流路切换阀a 4的输出端接通，使土壤气室3的输出端与流路切换阀b 7的输入端接通，使气泵6将碳同位素分析仪5接收到的来自土壤气室3的气体与外界气体充分交换并稳定气路，将土壤气室气室盖24与土壤气室气室体25连接，完成土壤气室3的闭合，从而构成测量土壤气室3产生的co2浓度和δ
13
c值的闭合回路，当碳同位素分析仪5测得的土壤气室3产生的co2浓度从初始值升高固定值时，打开土壤气室3；
57.5)按步骤4)切换流路切换阀a 4与流路切换阀b 7，轮流重复对枝叶气室1、树干气室2以及土壤气室3产生的co2浓度和δ
13
c值进行测定。
58.具体而言，在开始测量前先使用测定好的同位素标准气体对碳同位素分析仪5进行校正，如图1所示，本实施例中设置有三个同位素标准气瓶9，在进行测量前分别使同位素
标准气瓶9与碳同位素分析仪5连通，每一个同位素标准气瓶9中的标准气体在经过碳同位素分析仪5测量后再经由气泵6排出碳同位素分析仪5，之后再切换下一个同位素标准气瓶9与碳同位素分析仪5连通并进行测量，根据碳同位素分析仪5对三个同位素标准气瓶9的标准气体的实际测得co2浓度和δ
13
c值以及由可靠的第三方实验室已准确测定好的同位素标准气瓶9的co2浓度和δ
13
c值，按现有技术的碳同位素分析仪的校正方法进行校正。
59.具体而言，当测定的枝叶气室1、树干气室2或土壤气室3产生的co2浓度从初始值升高固定值200ppm时为止，控制流路切换阀a 4与流路切换阀b 7切换至下一气室的气路，在下一气室闭合前空余2分钟用以将碳同位素分析仪5接收到的来自气室的气体与外界气体充分交换并稳定气路。
60.具体实施例1：
61.以下以一个对长白山阔叶红松林枝叶、树干和土壤呼吸的δ
13
c的测定为例来说明本发明。
62.本研究实验样地位于吉林长白山森林生态系统国家野外科学观测研究站一号样地，该样地为平均林龄二百岁的阔叶红松林。在样地内选取目标树三棵，将枝叶气室气室盖11安置于目标树的树枝上，树干气室气室体19安置于目标树胸径处。在样地内安置三个pvc材质的土环26，将土壤气室气室体25安置在土环上。
63.如图1，测定森林生态系统组分呼吸δ
13
c的装置包括：枝叶气室1、树干气室2、土壤气室3、流路切换阀a 4、碳同位素分析仪5、气泵6、流路切换阀b 7和输气管路8。具体地讲，枝叶气室1、树干气室2和土壤气室3经输气管路8连接至流路切换阀a 4，流路切换阀a 4、碳同位素分析仪5、气泵6、流路切换阀b 7经输气管路8依次连接，流路切换阀b 7再经输气管路8连回至枝叶气室1、树干气室2和土壤气室3。流路切换阀a 4和流路切换阀b 7对枝叶气室1、树干气室2或土壤气室3输气管路的选择，使整个系统构成气体在某一气室所属的系统内循环流动的系统。
64.枝叶气室1、树干气室2和土壤气室3可由pp材料制成，表面以铝箔覆盖，避免光和温度波动对呼吸观测的影响。
65.如图2，枝叶气室1的外形为圆柱体，由枝叶气室气室盖11和枝叶气室气室体12组成。枝叶气室气室盖11中间有一圆孔用于穿过目标树木枝叶17，两者之间用硅酮密封胶b15填充。枝叶气室气室盖11内侧还有一硅胶密封垫a16，用于在气室闭合时保持气密性。枝叶气室气室体12的底面和侧面上分别枝叶气室进气口13和枝叶气室出气口14。
66.如图3，树干气室2的外形为圆柱体，由树干气室气室盖18和树干气室气室体19组成。树干气室气室盖18内侧有一硅胶密封垫b23，用于在气室闭合时保持气密性。树干气室气室盖18上还有一个树干气室进气口21和树干气室出气口22。树干气室气室体19与目标树木10之间通过硅酮密封胶a 20粘连。为提高树干气室气室体19对粗糙树干表面的密封性，可适当去除表面树皮并对树干表面进行适当的打磨。
67.如图4，土壤气室3的外形为圆柱体，由土壤气室气室盖24和土壤气室气室体25组成。土壤气室气室盖24内侧有一硅胶密封垫c 29，用于在气室闭合时保持气密性。土壤气室气室盖24上还有一个土壤气室进气口27和土壤气室出气口28。土壤气室气室体25连接在土环26上，土壤气室气室体25与土环26可通过热熔胶粘连并用硅酮密封胶c 30密封。
68.各个气室的气室盖和气室体的连接均通过旋拧式螺纹设计，各个气室的进气口和
出气口与输气管路8可通过塑料鲁尔接头进行连接，方便拆卸。
69.观测开始前，检查输气管路8连接无误。打开气泵6、流路切换阀a 4和流路切换阀b 7，开启碳同位素分析仪5，先分别使同位素标准气瓶9与碳同位素分析仪5连通，每一个同位素标准气瓶9中的标准气体在经过碳同位素分析仪5测量后再经由气泵6排出碳同位素分析仪5，之后再切换下一个同位素标准气瓶9与碳同位素分析仪5连通并进行测量，根据碳同位素分析仪5对三个同位素标准气瓶9的标准气体的实际测得co2浓度和δ
13
c值以及由可靠的第三方实验室已准确测定好的同位素标准气瓶9的co2浓度和δ
13
c值，按现有技术的碳同位素分析仪的校正方法进行校正。
70.将流路切换阀a 4和流路切换阀b 7切换至枝叶气室1对应的气路，等待2分钟使系统内气体与外界充分交换，闭合枝叶气室1，待碳同位素分析仪5显示气室内co2浓度升高200ppm后，打开枝叶气室1，并将流路切换阀a 4和流路切换阀b 7切换至树干气室2对应的气路，等待2分钟使系统内气体与外界充分交换。闭合树干气室2，待碳同位素分析仪5显示气室内co2浓度升高200ppm后，打开树干气室2，并将流路切换阀a 4和流路切换阀b 7切换至土壤气室3对应的气路，等待2分钟使系统内气体与外界充分交换。闭合土壤气室3，待仪器显示气室内co2浓度升高200ppm后，打开土壤气室3，一轮观测结束。重复以上步骤即可实现多轮观测。另外，利用流路切换阀的剩余气路可再接多组气室，实现对生态系统组分呼吸δ
13
c的重复观测。
71.本发明的枝叶气室1、树干气室2和土壤气室3在非观测时均不长期置于观测位置，避免对植物和土壤自然状态的干扰，同时避免野生动物对气室的破坏。
72.观测过程中碳同位素分析仪5同步记录气体的co2浓度和δ
13
c值。之后根据keeling plot原理，对某组分的某一观测时段数据，以co2浓度的倒数为自变量，以对应δ
13
c值为因变量，进行线性拟合。得到的线性拟合结果中的截距即为该组分在该观测时段内呼吸释放co2的δ
13
c值。如图5所示，在本具体实施例1的某一次测定之后，以测得的co2浓度的倒数为x轴，以δ
13
c值为y轴，进行线性拟合，该组分在该观测时段内呼吸释放co2的δ
13
c为图5中拟合直线的截距，也就是-24.49
‰
。
73.以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明专利范围的限定，凡是对本发明说明书及附图内容所做的等效结构或等效流程变换，均在本发明的专利保护范围内。