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，大大減少CO₂到分析儀測量的響應時間。                                        

上圖左為主機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)刀構成。上部呼吸室平衡設計極大的避免了氣壓和風對于測量的影響。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，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

應用領域

?   碳源碳匯研究

?   全球氣候變化

?   土地利用方式改變

?   生態(tài)修復研究

?   植物生理生態(tài)研究

主要特點

l  便攜性：拎之即走，非常合適野外大面積多點采樣調查。

l  電池續(xù)航：滿電連續(xù)工作10小時。

l  GPS定位：經度、緯度、海拔數(shù)據(jù)與土壤呼吸數(shù)據(jù)同步獲取。

l  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。

l  惡劣條件下使用：高濕度/多塵環(huán)境表現(xiàn)出色。

l  空間和時間分布研究：用戶可自行設定采樣間隔，儀器會自動工作采集數(shù)據(jù)。

l  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)。

技術指標

¨       CO₂氣體量程：0~2000ppm。

¨       CO₂分辨率：1ppm。

¨       CO₂分析單元：開路設計，鍍金、mini化、時域差分設計(避免雙IRGA平衡校準漂變) IRGA，溫度、氣壓自動補償，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)的四塊樣地進行土壤碳通量調查，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行了分析探討。

產地

英國

選配技術方案

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?無人機平臺搭載高光譜和紅外熱成像傳感器進行時空格局調查研究

部分參考文獻

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.