一、用途

在自然環(huán)境下急速增加的CO2含量及其對(duì)未來環(huán)境的的影響測量越來越多地引起研究人員的興趣，

其中土壤呼吸作為土壤凈CO2交換的表征值和土壤生物量的微生物降解值，極大程度上反映了土壤的”健康”情況。土壤呼吸實(shí)驗(yàn)可與許多其他研究應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)，共同研究土壤各種生理生態(tài)變化碳平衡。

土壤的呼吸可以定義為CO2的凈產(chǎn)生和O2的凈消耗。CO2氣體交換的總量經(jīng)常被看作是土壤微生物活性的指示。因?yàn)槲⑸锸峭寥乐懈鞣N生化反應(yīng)（腐爛、腐殖質(zhì)的形成等等）的主體。土壤微生物的活性有時(shí)被看作土壤是否“健康”的標(biāo)志。實(shí)際上土壤的呼吸是由土壤多種生物參與的，比如根、細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物等。土壤的呼吸受多種因素影響，如生物含量、土壤濕度、土壤溫度。

•碳平衡

•微生物生態(tài)學(xué)

•土壤生物量

•殺蟲劑影響

•生物治療

•渦度相關(guān)

二、工作原理

ACE開始測定前呼吸罩自動(dòng)關(guān)閉，形成密閉的呼吸室。在呼吸室內(nèi)，ACE具有一個(gè)高精度的CO2紅外氣體分析儀（IRGA）。由于紅外分析儀直接內(nèi)置于呼吸室內(nèi)，其結(jié)構(gòu)非常的緊湊，分析室與分開的分析儀之間無需長的連接管。分析儀緊湊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)保證分析儀對(duì)CO2交換快速的響應(yīng)，同時(shí)避免長氣管通氣過程中“氣障”想象，儀器安裝較為簡單且便于田間應(yīng)用。土壤呼吸室內(nèi)存在壓力釋放閥和風(fēng)扇設(shè)計(jì)，有效調(diào)節(jié)內(nèi)部氣體壓力變化，滿足測定起始點(diǎn)的設(shè)定壓力要求。

三、系統(tǒng)特點(diǎn)

Ø ACE是專業(yè)氣體分析儀，可自動(dòng)操作，且操作過程簡便易行，不需外接PDA或電腦

Ø *整合系統(tǒng)，可進(jìn)行長期無人堅(jiān)守的連續(xù)定點(diǎn)監(jiān)測

Ø 整個(gè)CO2分析儀都在土壤呼吸室內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊，縮短響應(yīng)時(shí)間

Ø 可以單個(gè)單點(diǎn)使用，也可以多個(gè)組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)使用

Ø 可連接4個(gè)土壤水分和6個(gè)土壤溫度傳感器

Ø 帶有自動(dòng)零校準(zhǔn)裝置

Ø 多種呼吸室類型(閉合式、開放式、透明/非透明)，各種呼吸室可自由更換(選配開放式)

ACE系統(tǒng)是一個(gè)完整的系統(tǒng)，包括土壤呼吸室及與主機(jī)相連的呼吸臂。主機(jī)有較大的液晶顯示屏，通過5個(gè)鍵選擇菜單，實(shí)現(xiàn)所有功能的程序控制。ACE系統(tǒng)顯示并記錄氣體交換數(shù)據(jù)、土壤通量的計(jì)算及其它傳感器的測量數(shù)據(jù)，讀數(shù)通過容易更換的SD卡存儲(chǔ)。ACE系統(tǒng)可通過電池、太陽能板或風(fēng)輪供電，典型的40Ah汽車電池在ACE系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行條件下，可用28天。

ACE系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)開放式或者密閉式系統(tǒng)配置，密閉系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于快速測量，而開放式呼吸室內(nèi)的土壤更接近于自然暴露狀態(tài)，基本上可以消除呼吸室內(nèi)外的氣壓差，測定值更接近于真實(shí)值。

開放式系統(tǒng)具有1L測量室，密閉式系統(tǒng)具有2.7L測量室，兩種尺寸測量室均可采用鋁材料或塑料制造。  

多個(gè)ACE系統(tǒng)共同使用時(shí)，可通過一個(gè)中央控制主機(jī)統(tǒng)一控制系統(tǒng)，可以連接多達(dá)30個(gè)單機(jī)，每臺(tái)單機(jī)可單獨(dú)測量，將數(shù)據(jù)傳回主機(jī)。連接方式較為簡單，可快速連接ACE系統(tǒng)與主機(jī)，同時(shí)進(jìn)行多個(gè)呼吸試驗(yàn)時(shí)，通過主機(jī)程序控制每個(gè)ACE系統(tǒng)的取樣時(shí)間及循環(huán)時(shí)間。主機(jī)具備圖表顯示功能，可以得到實(shí)時(shí)的曲線圖，可視化土壤呼吸的變化趨勢，便于更直觀地進(jìn)行監(jiān)測。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：開放、閉路模式可選；每種模式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有8臺(tái)、16臺(tái)、30臺(tái)單機(jī)可選，也可單獨(dú)選配。

最長可達(dá)200m范圍內(nèi)。

四、系統(tǒng)主要組成

ACE單機(jī)，網(wǎng)絡(luò)控制主機(jī)，外接土壤溫度和土壤水分傳感器

五、技術(shù)指標(biāo)

*紅外氣體分析儀：     內(nèi)置于土壤呼吸室，氣路很短，響應(yīng)時(shí)間短，差分開路式或閉路式；

*CO2：測量范圍：     標(biāo)準(zhǔn)范圍0-896ppm,  分辨率：1ppm

PAR：            0-3000μmols m^-2 s^-1 硅光電池

*土壤溫度熱敏電阻探頭：  測量范圍：-20～50℃，可接多達(dá)6個(gè)土壤溫度探頭

*土壤水分探頭SM300：  測定范圍0～100vol% ；精度3％（針對(duì)土壤進(jìn)行標(biāo)定后）；測量土體范圍：55mm x 70mm；可接多達(dá)4個(gè)土壤水分探頭

*土壤水分探頭Theta：   測量范圍0-1.0 m3.m-3；精度±1%（特殊標(biāo)定后）探頭尺寸；探針60 mm 長，探頭總長207mm；可接多達(dá)4個(gè)土壤水分探頭

呼吸室流量控制：      200-5000ml/min (137-3425 µmols sec-1),精度：±流速的3%

*呼吸室類型：          開放式和閉合式兩種模式可選

*呼吸室罩類型：        透明罩和不透明罩可選

*儀器操作：            獨(dú)立主機(jī)，不需要PC/PDA

數(shù)據(jù)紀(jì)錄：            1G移動(dòng)存儲(chǔ)卡（SD卡），可存儲(chǔ)4000000萬組數(shù)據(jù)

*電源供應(yīng)：            外用電池、太陽能板或風(fēng)力供應(yīng)，12v、40Ah蓄電池最長可持續(xù)供電28天，僅網(wǎng)絡(luò)式有內(nèi)部電池1.0Ah

RS232輸出：          可選擇波特率，最大19200波特率

電子部分連接：        堅(jiān)固，防水的3pin插口（頭）

程序：         界面友好，通過5鍵控制

氣體連接：            3 mm氣路接頭

顯示：                240×64點(diǎn)陣 LCD屏幕

尺寸：                82×33×13cm

密封室體積：          2.6 L

開放室體積：          1.0 L

土壤呼吸環(huán)直徑：      23 cm

重量：             9.0 kg

ACE網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)特性：

*網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成：       1臺(tái)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)，可連接多達(dá)30臺(tái)單機(jī)；

*測量區(qū)域范圍：       直徑可達(dá)200m；

*網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)測量模式：   開放和閉合模式可選，也可開放和閉合模式單機(jī)混合選配；

*系統(tǒng)特性：       主機(jī)和單機(jī)均可獨(dú)立運(yùn)行，不需要PC和PDA；

*單機(jī)特性：       每臺(tái)單機(jī)都可獨(dú)立運(yùn)行，不需要PC和PDA；

*網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所有單機(jī)同時(shí)測量和傳輸數(shù)據(jù)；

*紅外分析儀內(nèi)置于呼吸室，氣路短，省電，響應(yīng)時(shí)間短且降低了水汽冷凝和動(dòng)物嚙咬的風(fēng)險(xiǎn)；

*主機(jī)數(shù)據(jù)管理功能強(qiáng)大：可在主機(jī)上同時(shí)查看多臺(tái)單機(jī)的一個(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)，

可在主機(jī)上同時(shí)查看多臺(tái)單機(jī)的所有參數(shù)數(shù)據(jù)，

可在主機(jī)上查看一臺(tái)單機(jī)某時(shí)的所有參數(shù)數(shù)據(jù)，

可在主機(jī)上查看一臺(tái)單機(jī)所有時(shí)刻所有參數(shù)的數(shù)據(jù)，

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：CF卡

供電:100-240VAC，雙12V電池

尺寸：40 x 40 x 20 cm

重量：12kg

五、參考文獻(xiàn)：

l Measuring CO 2 efflux from agricultural soil in relation to tractor wheel traffic and the amount of manure

applied to the soil (Altikat et al., 2018).

l Monitoring CO 2 land/atmosphere flux in the High Arctic, Svalbard to further our understanding of factors

affecting CO 2 fluxes in sensitive ecosystems in the Arctic (Cannone et al., 2019).

l Measuring CO 2 flux between the atmosphere and the maize field fertilized with digestate from an

agricultural biogas plant (Czubaszek, Robert 2019).

l Measuring the carbon capture efficiency, yield, nutrient uptake and trafficability of different grass species

on a c*ted peat soil (Berglund Ö, Berglund K, Jordan S, Norberg L, 2019).

六、產(chǎn)地 英國