一、用途

在自然環(huán)境下急速增加的CO2含量及其對未來(lái)環(huán)境的的影響測量越來(lái)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)驗可與許多其他研究應用領(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(shí)被看作土壤是否“健康”的標志。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(chóng)劑影響

•生物治療

•渦度相關(guān)

二、工作原理

ACE開(kāi)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，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置于呼吸室內，其結構非常的緊湊，分析室與分開(kāi)的分析儀之間無(wú)需長(cháng)的連接管。分析儀緊湊的結構特點(diǎn)保證分析儀對CO2交換快速的響應，同時(shí)避免長(cháng)氣管通氣過(guò)程中“氣障”想象，儀器安裝較為簡(jiǎn)單且便于田間應用。土壤呼吸室內存在壓力釋放閥和風(fēng)扇設計，有效調節內部氣體壓力變化，滿(mǎn)足測定起始點(diǎn)的設定壓力要求。

三、系統特點(diǎn)

Ø ACE是專(zhuān)業(yè)氣體分析儀，可自動(dòng)操作，且操作過(guò)程簡(jiǎn)便易行，不需外接PDA或電腦

Ø *整合系統，可進(jìn)行長(cháng)期無(wú)人堅守的連續定點(diǎn)監測

Ø 整個(gè)CO2分析儀都在土壤呼吸室內，結構緊湊，縮短響應時(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)零校準裝置

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

ACE系統是一個(gè)完整的系統，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(guò)5個(gè)鍵選擇菜單，實(shí)現所有功能的程序控制。ACE系統顯示并記錄氣體交換數據、土壤通量的計算及其它傳感器的測量數據，讀數通過(guò)容易更換的SD卡存儲。ACE系統可通過(guò)電池、太陽(yáng)能板或風(fēng)輪供電，典型的40Ah汽車(chē)電池在ACE系統連續運行條件下，可用28天。

ACE系統可實(shí)現開(kāi)放式或者密閉式系統配置，密閉系統設計用于快速測量，而開(kāi)放式呼吸室內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外的氣壓差，測定值更接近于真實(shí)值。

開(kāi)放式系統具有1L測量室，密閉式系統具有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系統共同使用時(shí)，可通過(guò)一個(gè)中央控制主機統一控制系統，可以連接多達30個(gè)單機，每臺單機可單獨測量，將數據傳回主機。連接方式較為簡(jiǎn)單，可快速連接ACE系統與主機，同時(shí)進(jìn)行多個(gè)呼吸試驗時(shí)，通過(guò)主機程序控制每個(gè)ACE系統的取樣時(shí)間及循環(huán)時(shí)間。主機具備圖表顯示功能，可以得到實(shí)時(shí)的曲線(xiàn)圖，可視化土壤呼吸的變化趨勢，便于更直觀(guān)地進(jìn)行監測。

網(wǎng)絡(luò )系統：開(kāi)放、閉路模式可選；每種模式網(wǎng)絡(luò )系統有8臺、16臺、30臺單機可選，也可單獨選配。

最長(cháng)可達200m范圍內。

四、系統主要組成

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

五、技術(shù)指標

*紅外氣體分析儀：     內置于土壤呼吸室，氣路很短，響應時(shí)間短，差分開(kāi)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(gè)土壤溫度探頭

*土壤水分探頭SM300：  測定范圍0～100vol% ；精度3％（針對土壤進(jìn)行標定后）；測量土體范圍：55mm x 70mm；可接多達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%（特殊標定后）探頭尺寸；探針60 mm 長(cháng)，探頭總長(cháng)207mm；可接多達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(lèi)型：          開(kāi)放式和閉合式兩種模式可選

*呼吸室罩類(lèi)型：        透明罩和不透明罩可選

*儀器操作：            獨立主機，不需要PC/PDA

數據紀錄：            1G移動(dòng)存儲卡（SD卡），可存儲4000000萬(wàn)組數據

*電源供應：            外用電池、太陽(yáng)能板或風(fēng)力供應，12v、40Ah蓄電池最長(cháng)可持續供電28天，僅網(wǎng)絡(luò )式有內部電池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(guò)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(kāi)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 )系統技術(shù)特性：

*網(wǎng)絡(luò )系統組成：       1臺網(wǎng)絡(luò )主機，可連接多達30臺單機；

*測量區域范圍：       直徑可達200m；

*網(wǎng)絡(luò )系統測量模式：   開(kāi)放和閉合模式可選，也可開(kāi)放和閉合模式單機混合選配；

*系統特性：       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(luò )系統中所有單機同時(shí)測量和傳輸數據；

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

*主機數據管理功能強大：可在主機上同時(shí)查看多臺單機的一個(gè)參數數據，

可在主機上同時(shí)查看多臺單機的所有參數數據，

可在主機上查看一臺單機某時(shí)的所有參數數據，

可在主機上查看一臺單機所有時(shí)刻所有參數的數據，

數據存儲：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