前言

  土壤是全球氣候變化中極為重要的碳源和碳匯，土壤呼吸對大氣CO₂含量的影響已經(jīng)引起越來越多研究者的注意。SRS-1000 T是基于LCi T光合儀選配土壤呼吸室組成的便攜式土壤呼吸系統(tǒng)，專為測量土壤呼吸及其他野外氣體交換而設(shè)計。

組成

  儀器包括一個觸摸屏控制臺、一個手柄和一個1升的土壤呼吸室。高精度微型CO₂紅外氣體分析儀直接安裝于手柄內(nèi)，大大減少CO₂到分析儀測量的響應(yīng)時間。     

上圖左為主機(jī)加土壤呼吸室測量土壤呼吸實例照片，上圖右為英國劍橋科研人員使用該系統(tǒng)在南極洲測量土壤呼吸與藻類光合作用現(xiàn)場照片。

  儀器測量過程以開放模式進(jìn)行，環(huán)境空氣與呼吸室氣體不斷循環(huán)，以保證作為樣品的土壤保持自然狀態(tài)。土壤呼吸室由一個上部呼吸室和一個下部不銹鋼環(huán)刀構(gòu)成。上部呼吸室平衡設(shè)計極大的避免了氣壓和風(fēng)對于測量的影響。下部不銹鋼環(huán)刀插入土壤，不論土壤條件如何，保證上面的呼吸室處于最佳位置，并能夠保證對土壤的最小擾動。

  用戶可選擇PVC適配器，以PVC管替代環(huán)刀，適合大面積多點布設(shè)，節(jié)約成本。

測量室

  選配不同葉室和呼吸室，可以測量葉片光合作用（選用不同類型葉室）、果實或整株植物光合作用（選配果蔬光合-呼吸室）、小型群落光合-呼吸（選配透明群落光合-呼吸室）、土壤呼吸等，全面分析研究土壤植物碳源碳匯功能。

上圖從左到右依次為寬葉室、窄葉室、LED光源、熒光儀聯(lián)用葉室、小型葉室

上圖從左到右依次為針葉室、果實測量室、土壤呼吸室、多功能測量室、冠層室

應(yīng)用領(lǐng)域

• 碳源碳匯研究
• 全球氣候變化
• 土地利用方式改變
• 生態(tài)修復(fù)研究
• 植物生理生態(tài)研究

主要特點

• 便攜性：拎之即走，非常合適野外大面積多點采樣調(diào)查。
• 電池續(xù)航：滿電連續(xù)工作10小時。
• GPS定位：經(jīng)度、緯度、海拔數(shù)據(jù)與土壤呼吸數(shù)據(jù)同步獲取。
• 堅固可靠：控制臺包含全部功能，呼吸室流量控制，實時數(shù)據(jù)顯示和存儲，彩色360度可見觸摸屏。
• 惡劣條件下使用：高濕度/多塵環(huán)境表現(xiàn)出色。
• 空間和時間分布研究：用戶可自行設(shè)定采樣間隔，儀器會自動工作采集數(shù)據(jù)。
• 數(shù)據(jù)存儲與傳輸：SD卡存儲，用戶最喜愛的方式，也可通過USB線下載數(shù)據(jù)。

技術(shù)指標(biāo)

• CO₂氣體量程：0~2000ppm。
• CO₂分辨率：1ppm。
• CO₂分析單元：開路設(shè)計，鍍金、mini化、時域差分設(shè)計(避免雙IRGA平衡校準(zhǔn)漂變) IRGA，溫度、氣壓自動補(bǔ)償，零點自動校正。
• H₂O分析單元：0~75mbar，0.1mbar 分辨率，2個高精度激光微調(diào)濕度傳感器以提供超穩(wěn)定性蒸騰數(shù)據(jù)。
• PAR傳感器：0~3000μmol m^-2 sec^-1，硅光電池。
• 呼吸室溫度：0~50℃，高精度熱電偶，準(zhǔn)確度+/- 0.2°C。
• 土壤溫度：5°C~50°C，手動定位土壤溫度探頭。
• 土壤呼吸室流速：68~340μmol m^-2 sec^-1。
• 預(yù)熱時間：5 minutes @ 20°C。
• 顯示屏：彩色WQVGA LCD觸摸屏，480 x 272像素，尺寸95 x 53.9 mm，對角線長109mm。
• 數(shù)據(jù)與存儲：SD卡，最大支持32G。
• 電池：2.8Ah，12V鉛酸電池，提供10小時續(xù)航。
• 充電器：通用輸入電壓，13.8V輸出。
• 數(shù)據(jù)輸出口1：Mini-B轉(zhuǎn)USB。
• 數(shù)據(jù)輸出口2：RS232，9針D型口。
• 操作溫度：5°C~45°C。
• 控制臺尺寸與重量：125?140?240mm，2.4kg。
• 手柄重量：0.6kg。
• 呼吸室構(gòu)成：下部不銹鋼環(huán)刀，上部丙烯塑料透明罩。
• 體積：1L。
• 直徑：130mm。
• 高度：不銹鋼環(huán)刀高75mm，丙烯塑料透明罩高70mm。
• 重量：環(huán)刀325g，透明罩320g。

應(yīng)用案例

  T F Wang等人（2018）利用ADC公司的SRS系列土壤呼吸儀對濱海新區(qū)的四塊樣地進(jìn)行土壤碳通量調(diào)查，從晝夜時間節(jié)律、大氣溫度、土壤溫度、土地類型、植物等因素等多個方面進(jìn)行了分析探討。

產(chǎn)地：英國

選配技術(shù)方案

1) 可選配不同類型葉室以測量葉片光合作用

2) 可選配不同呼吸室組件以測量果實/整株植物/小型群落光合-呼吸作用

3) 可選配高光譜成像以評估土壤微生物呼吸作用

4) 可選配紅外熱成像研究土壤水分、溫度變化對呼吸影響

5) 可選配ECODRONE?無人機(jī)平臺搭載高光譜和紅外熱成像傳感器進(jìn)行時空格局調(diào)查研究

部分參考文獻(xiàn)

1) Edyta Hewelke et al. 2018. The Impact of Diesel Oil Pollution on the Hydrophobicity and CO₂ Efflux of Forest Soils. Water Air Soil Pollut, 229: 51.

2) Fér, M. et al. 2018. Influence of soil–water content on CO₂ efflux within the elevation transect heavily impacted by erosion” Ecohydrology. 2018;e1989. https://doi.org/10.1002/eco.1989.

3) T F Wang et al. 2018. “Diurnal Change of Soil Carbon Flux of Binhai New District” IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 150 012007.

4) Lang, R. et al. 2017. “Seasonal differences in soil respiration and methane uptake in rubber plantation and rainforest” Agriculture, Ecosystems and Environment 240, 314-312.

5) Li, Xianwen, et al. 2016. “Evaluation of evapotranspiration and deep percolation under mulched drip irrigation in an oasis of Tarim basin, China.” Journal of Hydrology 538 (2016): 677-688.