1.一种开放型土壤碳通量监测仪,其特征在于:包括圆筒(1),所述圆筒(1)的顶部和底部都开口,所述圆筒(1)内壁上设有两个数据采集模块(2),所述两个数据采集模块(2)分别位于圆筒(1)内壁的顶部和底部,所述数据采集模块(2)包括二氧化碳传感器(3)、温度传感器(4)和大气压强传感器(5),所述圆筒(1)上还设有中央处理单元(6)和显示屏(7),所述中央处理单元(6)分别与显示屏(7)以及每个数据采集模块(2)的二氧化碳传感器(3)、温度传感器(4)和大气压强传感器(5)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种开放型土壤碳通量监测仪,其特征在于:所述圆筒(1)上还设有无线通信模块(8),所述无线通信模块(8)与中央处理单元(6)电连接。
3.根据权利要求2所述的一种开放型土壤碳通量监测仪,其特征在于:所述圆筒(1)上还设有GPS模块(9),所述GPS模块(9)与中央处理单元(6)电连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种开放型土壤碳通量监测仪,其特征在于:所述数据采集模块(2)还包括湿度传感器(10),所述湿度传感器(10)与中央处理单元(6)电连接。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种开放型土壤碳通量监测仪,其特征在于:所述数据采集模块(2)还包括光照传感器(11),所述光照传感器(11)与中央处理单元(6)电连接。
6.一种开放型土壤碳通量监测方法,其特征在于,包括以下步骤:两个数据采集模块每隔时间T采集一次数据并发送到中央处理单元,中央处理单元根据接收到的数据计算出每个间隔时间T内的土壤碳通量,从而计算出土壤总的碳通量M,包括以下步骤:S1:中央处理单元计算圆筒内不同高度在不同时间的二氧化碳体积浓度,包括以下步骤:
第一个时间T开始时,中央处理单元根据圆筒内壁底部的数据采集模块在第一个时间T初始时采集的二氧化碳体积浓度Cs1和圆筒内壁顶部的数据采集模块在第一个时间T初始时采集的二氧化碳体积浓度C01计算出第一个时间T内圆筒内x高度处在t时间的二氧化碳体积浓度为C1(x,t),其中,D为二氧化碳在空气中的扩散系数,在第一个时间T结束时,圆筒内不同高度x处的二氧化碳体积浓度为C1(x,T);
第二个时间T开始时,中央处理单元根据圆筒内壁底部的数据采集模块在第二个时间T初始时采集的二氧化碳体积浓度Cs2和第一个时间T结束时圆筒内不同高度x处的二氧化碳体积浓度C1(x,T)计算出第二个时间T内圆筒内x高度处在t时间的二氧化碳体积浓度为C2(x,t),在第二个时间T结束时,圆筒内不同高度x处的二氧化碳体积浓度为C2(x,T);
第n个时间T开始时,中央处理单元根据圆筒内壁底部的数据采集模块在第n个时间T初始时采集的二氧化碳体积浓度Csn和第n-1个时间T结束时圆筒内不同高度x处的二氧化碳体积浓度Cn-1(x,T)计算出第n个时间T内圆筒内x高度处在t时间的二氧化碳体积浓度为Cn(x,t),S2:中央处理单元计算圆筒内高度x=K处的平面的上下两侧的浓度差ΔCn(K,t)=Cn(K+h,t)-Cn(K-h,t),其中,高度x=K处在圆筒内壁底部与顶部之间,h表示一个很小的常数,Cn(K+h,t)表示在圆筒内高度K处的平面上方一段距离的二氧化碳体积浓度,Cn(K-h,t)表示在圆筒内高度K处的平面下方一段距离的二氧化碳体积浓度;
S3:中央处理单元根据菲克第一定律计算出在第n个时间T内总共扩散出去的二氧化碳的通量为 J(t)=D·ΔCn(K,t)t∈(0,T),其中,D为二氧化碳在空气中的扩散系数,mn为第n个时间T内扩散出去的二氧化碳的通量,A为圆筒的横截面积;
S4:中央处理单元计算出n个时间T内土壤总的碳通量M=m1+m2+…+mn,n=1,2,
3……。
7.根据权利要求6所述的一种开放型土壤碳通量监测方法,其特征在于:所述二氧化碳在空气中的扩散系数D的计算方法包括以下步骤:中央处理单元将圆筒内壁底部的数据采集模块采集的温度Ts和大气压强Ps代入扩散系数计算公式:计算出扩散系数Ds,其中,T为热力学温度,P为压
强,μA为二氧化碳的分子量,μB为空气的分子量,VA为二氧化碳在正常沸点时液态克摩尔容积,VB为空气在正常沸点时液态克摩尔容积,将圆筒内壁顶部的的数据采集模块采集的温度T0和大气压强P0代入扩散系数计算公式计算出扩散系数D0,将扩散系数Ds和扩散系数D0取平均得到扩散系数D。