土壤呼吸測(cè)定儀是一種用于精確測(cè)量土壤中二氧化碳(CO?)釋放速率的專用科研與監(jiān)測(cè)設(shè)備,廣泛應(yīng)用于生態(tài)學(xué)、農(nóng)林科學(xué)、環(huán)境科學(xué)及氣候變化研究等領(lǐng)域。土壤呼吸是指土壤微生物分解有機(jī)質(zhì)、植物根系代謝等生物過(guò)程產(chǎn)生的CO?向大氣釋放的現(xiàn)象,是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其強(qiáng)度直接反映土壤生物活性、有機(jī)質(zhì)分解速率及碳匯/碳源功能。
該儀器通?;诩t外氣體分析法(NDIR)或堿液吸收滴定法原理工作,其中現(xiàn)代主流設(shè)備多采用高精度紅外CO?傳感器,具有響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、無(wú)需化學(xué)試劑等優(yōu)點(diǎn)。測(cè)定過(guò)程中,將密閉式呼吸室(氣室)罩于地表,通過(guò)內(nèi)置泵循環(huán)氣流,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室內(nèi)CO?濃度隨時(shí)間的變化率,結(jié)合溫度、濕度、氣壓等環(huán)境參數(shù),自動(dòng)計(jì)算出單位面積單位時(shí)間的土壤呼吸速率(通常以μmol CO?·m?²·s?¹或g C·m?²·d?¹表示)。
1、選擇測(cè)量點(diǎn):避開(kāi)植物根系密集區(qū)或土壤擾動(dòng)區(qū)域,以減少外部因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的干擾。若需包含作物根部呼吸,可將底座埋于特定位置(如燈管中央下方),并確保底座外圍與作物距離一致。
2、埋設(shè)土壤環(huán)或底座:提前埋設(shè)PVC管或不銹鋼底座至土壤中,深度通常為3-10cm(根據(jù)研究目的調(diào)整)。例如,PVC管可埋入20cm深,露出土壤界面3-4cm;底座需夯實(shí)周圍土壤以防漏氣,并確保與儀器氣室緊密連接。
3、連接硬件與傳感器:
將電纜與氣路接口連接至氣室,確保信號(hào)傳輸正常。
連接輔助傳感器(如溫濕度傳感器、土壤水分傳感器)至指定端口,并檢查接線是否正確。
安裝電池或通過(guò)輔助傳感器端口連接外部電源,確保儀器供電穩(wěn)定。
插入無(wú)線網(wǎng)卡和CF存儲(chǔ)卡至主機(jī)箱內(nèi)的PC卡槽中,便于數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)。
4、配置PDA(掌上電腦):
確保PDA已充滿電,并設(shè)置準(zhǔn)確的日期和時(shí)間,以便后續(xù)數(shù)據(jù)分析。
安裝并熟悉PDA操作軟件,通過(guò)軟件配置儀器參數(shù)(如測(cè)量協(xié)議、氣室體積、流量等)。
5、設(shè)置測(cè)量參數(shù):
時(shí)間選項(xiàng):設(shè)定觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)(1.5-2分鐘)、死區(qū)時(shí)間(10-30秒)、預(yù)沖洗時(shí)間(20秒-2分鐘)、后沖洗時(shí)間(30-45秒)等。
重復(fù)次數(shù):短期測(cè)量室設(shè)置為2-3次,長(zhǎng)期測(cè)量室設(shè)置為1次,并設(shè)定最大重復(fù)次數(shù)。
流量設(shè)定:選擇高流量模式以確保測(cè)量準(zhǔn)確性。
Chamber Offset:根據(jù)土壤環(huán)或底座的測(cè)量值進(jìn)行設(shè)定,以修正氣室體積對(duì)通量值的影響。
土壤水分傳感器:垂直插入土中,與土壤表面接觸良好。根據(jù)傳感器類型設(shè)定參數(shù)(如EC-5傳感器需設(shè)定斜率與截距以轉(zhuǎn)換電壓值為體積含水量)。
6、啟動(dòng)測(cè)量:
打開(kāi)主機(jī)電源,預(yù)熱約5分鐘以確保儀器穩(wěn)定運(yùn)行。
在PDA上點(diǎn)擊“Start Measurement”,給記錄文件命名并輸入Chamber Offset值,然后開(kāi)始測(cè)量。
儀器將自動(dòng)記錄CO?濃度、流量等參數(shù),并計(jì)算土壤呼吸速率。
7、數(shù)據(jù)記錄與傳輸:
測(cè)量完成后,從主機(jī)中拔出CF卡,插入電腦卡槽中讀取數(shù)據(jù)。
通過(guò)文件管理器將數(shù)據(jù)從CF卡或主機(jī)內(nèi)存中導(dǎo)出至電腦文件夾中。
8、數(shù)據(jù)分析:
使用專用軟件(如File Viewer)打開(kāi)數(shù)據(jù)文件,查看觀測(cè)信息、詳細(xì)數(shù)據(jù)記錄及圖形分析。
利用軟件的重計(jì)算功能修正實(shí)驗(yàn)設(shè)置(如Chamber Offset),并重新計(jì)算通量值等統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
結(jié)合環(huán)境參數(shù)(如土壤溫度、濕度)及土壤物理化學(xué)性質(zhì),分析土壤呼吸與環(huán)境因素的關(guān)系。
9、儀器維護(hù)與清潔:
測(cè)量后清潔探頭與氣室,確保下次使用正常。
定期檢查硬件連接與傳感器狀態(tài),及時(shí)更換損壞或老化的部件。
長(zhǎng)期存放時(shí),將儀器置于干燥、通風(fēng)的環(huán)境中,避免潮濕與腐蝕。
