一、用途

在自然環(huán)境下急速增加的CO2含量及其對未來環(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。土壤呼吸實驗可與許多其他研究應用領域相關，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。因為微生物是土壤中各種生化反應（腐爛、腐殖質(zhì)的形成等等）的主體。土壤微生物的活性有時被看作土壤是否“健康”的標志。實際上土壤的呼吸是由土壤多種生物參與的，比如根、細菌、真菌、原生動物等。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

•土壤生物量

•殺蟲劑影響

•生物治療

•渦度相關

二、工作原理

ACE開始測定前呼吸罩自動關閉，形成密閉的呼吸室。在呼吸室內(nèi)，ACE具有一個高精度的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)，其結構非常的緊湊，分析室與分開的分析儀之間無需長的連接管。分析儀緊湊的結構特點保證分析儀對CO2交換快速的響應，同時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用。土壤呼吸室內(nèi)存在壓力釋放閥和風扇設計，有效調(diào)節(jié)內(nèi)部氣體壓力變化，滿足測定起始點的設定壓力要求。

三、系統(tǒng)特點

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

Ø *整合系統(tǒng)，可進行長期無人堅守的連續(xù)定點監(jiān)測

Ø 整個CO2分析儀都在土壤呼吸室內(nèi)，結構緊湊，縮短響應時間

Ø 可以單個單點使用，也可以多個組成網(wǎng)絡系統(tǒng)使用

Ø 可連接4個土壤水分和6個土壤溫度傳感器

Ø 帶有自動零校準裝置

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)是一個完整的系統(tǒng)，包括土壤呼吸室及與主機相連的呼吸臂。主機有較大的液晶顯示屏，通過5個鍵選擇菜單，實現(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。ACE系統(tǒng)可通過電池、太陽能板或風輪供電，典型的40Ah汽車電池在ACE系統(tǒng)連續(xù)運行條件下，可用28天。

ACE系統(tǒng)可實現(xiàn)開放式或者密閉式系統(tǒng)配置，密閉系統(tǒng)設計用于快速測量，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ACE系統(tǒng)共同使用時，可通過一個中央控制主機統(tǒng)一控制系統(tǒng)，可以連接多達30個單機，每臺單機可單獨測量，將數(shù)據(jù)傳回主機。連接方式較為簡單，可快速連接ACE系統(tǒng)與主機，同時進行多個呼吸試驗時，通過主機程序控制每個ACE系統(tǒng)的取樣時間及循環(huán)時間。主機具備圖表顯示功能，可以得到實時的曲線圖，可視化土壤呼吸的變化趨勢，便于更直觀地進行監(jiān)測。

網(wǎng)絡系統(tǒng)：開放、閉路模式可選；每種模式網(wǎng)絡系統(tǒng)有8臺、16臺、30臺單機可選，也可單獨選配。

最長可達200m范圍內(nèi)。

四、系統(tǒng)主要組成

ACE單機，網(wǎng)絡控制主機，外接土壤溫度和土壤水分傳感器

五、技術指標

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

*CO2：測量范圍：     標準范圍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6個土壤溫度探頭

*土壤水分探頭SM300：  測定范圍0～100vol% ；精度3％（針對土壤進行標定后）；測量土體范圍：55mm x 70mm；可接多達4個土壤水分探頭

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

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：            獨立主機，不需要PC/PDA

數(shù)據(jù)紀錄：            1G移動存儲卡（SD卡），可存儲4000000萬組數(shù)據(jù)

*電源供應：            外用電池、太陽能板或風力供應，12v、40Ah蓄電池最長可持續(xù)供電28天，僅網(wǎng)絡式有內(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)絡系統(tǒng)技術特性：

*網(wǎng)絡系統(tǒng)組成：       1臺網(wǎng)絡主機，可連接多達30臺單機；

*測量區(qū)域范圍：       直徑可達200m；

*網(wǎng)絡系統(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混合選配；

*系統(tǒng)特性：       主機和單機均可獨立運行，不需要PC和PDA；

*單機特性：       每臺單機都可獨立運行，不需要PC和PDA；

*網(wǎng)絡系統(tǒng)中所有單機同時測量和傳輸數(shù)據(jù)；

*紅外分析儀內(nèi)置于呼吸室，氣路短，省電，響應時間短且降低了水汽冷凝和動物嚙咬的風險；

*主機數(shù)據(jù)管理功能強大：可在主機上同時查看多臺單機的一個參數(shù)數(shù)據(jù)，

可在主機上同時查看多臺單機的所有參數(shù)數(shù)據(jù)，

可在主機上查看一臺單機某時的所有參數(shù)數(shù)據(jù)，

可在主機上查看一臺單機所有時刻所有參數(shù)的數(shù)據(jù)，

數(shù)據(jù)存儲：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：

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