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群落全株碳氮水過程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

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產(chǎn)品簡(jiǎn)介

簡(jiǎn)要描述：生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)任務(wù)中生態(tài)系統(tǒng)格局、生態(tài)要素監(jiān)測(cè)對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高，間斷性監(jiān)測(cè)基本可以滿足要求，但生態(tài)系統(tǒng)過程監(jiān)測(cè)一般需要實(shí)時(shí)、連續(xù)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)于干擾因子的生態(tài)響應(yīng)或反饋研究，還需要人為設(shè)置控制條件才能實(shí)現(xiàn)

詳細(xì)介紹

    生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)任務(wù)中生態(tài)系統(tǒng)格局、生態(tài)要素監(jiān)測(cè)對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高，間斷性監(jiān)測(cè)基本可以滿足要求，但生態(tài)系統(tǒng)過程監(jiān)測(cè)一般需要實(shí)時(shí)、連續(xù)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)于干擾因子的生態(tài)響應(yīng)或反饋研究，還需要人為設(shè)置控制條件才能實(shí)現(xiàn)。區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)過程模型也需要樣地或樣點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)提供檢驗(yàn)和驗(yàn)證。

    LysiCosm-SPAC是一套高性價(jià)比土壤-植物-大氣連續(xù)體、實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以原位觀測(cè)群落生態(tài)系統(tǒng)或全株植物的碳、氮、水變化過程，也可以用于增溫、控水條件下群落生態(tài)系統(tǒng)的變化過程研究，記錄群落生態(tài)系統(tǒng)日NEE變化，夜間的暗呼吸，估算群落生態(tài)系統(tǒng)GPP，評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力。

    一、工作原理

    LysiCosm-SPAC是基于控制型土柱的群落全株生態(tài)系統(tǒng)碳氮水過程（草地群落系統(tǒng)、作物整株系統(tǒng)）在線監(jiān)測(cè)設(shè)備

    主機(jī)測(cè)量地下剖面土壤水分、溫度、電導(dǎo)率、氧化還原等參數(shù)的同時(shí)，記錄地上全株植物或群落的CO2、H2O等參數(shù)，時(shí)間分辨率達(dá)秒級(jí)。同步測(cè)量根系的水平和垂直結(jié)構(gòu)及根區(qū)動(dòng)物。

    土壤可在設(shè)定范圍內(nèi)變化，柱體帶邊界層控制功能。

    地上測(cè)量高度可隨植物高度調(diào)整，0.5-2.3米可調(diào)，也可定制高度。

    二、系統(tǒng)功能及應(yīng)用

    1、群落全株日間凈光合、夜間暗呼吸在線測(cè)量

    群落全株的光合、呼吸測(cè)量需要大的測(cè)量室。傳統(tǒng)的靜態(tài)箱法只能間斷測(cè)量，無法連續(xù)測(cè)量夜間的暗呼吸；自動(dòng)箱的設(shè)計(jì)也有問題待解決，一種測(cè)量時(shí)覆蓋地表，測(cè)量完成后自動(dòng)移動(dòng)到側(cè)面，對(duì)測(cè)點(diǎn)無遮擋，但這種自動(dòng)箱面積小、高度低，一般只能用于測(cè)量裸地的土壤呼吸，測(cè)量覆地的草本生態(tài)系統(tǒng)時(shí)因面積小代表性差。

    另外一種是帶框架的自動(dòng)箱，不測(cè)量時(shí)無法全打開，會(huì)影響測(cè)量點(diǎn)的氣體擴(kuò)散，影響測(cè)量精度，對(duì)測(cè)量的降水、輻射、風(fēng)速影響比較大，導(dǎo)致測(cè)量代表性差。

iChamber群落全株自動(dòng)箱是業(yè)內(nèi)能連續(xù)測(cè)量全株的新型自動(dòng)箱，是澳作公司擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、自主研發(fā)、國內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品，集六項(xiàng)設(shè)計(jì)于一體，的無框架、無立柱設(shè)計(jì)，高度隨植物生長(zhǎng)可調(diào)、面積可達(dá)1平米、高度2.3米，可用于群落全株的凈光合在線測(cè)量，業(yè)內(nèi)空白。

    iChamber群落全株自動(dòng)箱有三種規(guī)格，適用于不同的生態(tài)類型，特殊需要，也可定制。

    S120型iChamber面積1M²（直徑1.2M），高度2.3米，可測(cè)量灌木、苗木，用于森林、濕地、荒漠植被等生態(tài)系統(tǒng)交換測(cè)量。

    可以配置1平米、高2米的控制型土柱，做碳氮水過程的控制試驗(yàn)。

S62型iChamber面積0.3M²（直徑0.62M），高度1.1米，用于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，帶植被的濕地、荒漠生態(tài)系統(tǒng)，帶藤曼、灌木的草地、城市生態(tài)系

S35型iChamber面積0.08M²（直徑0.35M），高度0.5米，用于草地生態(tài)系統(tǒng)。

冬小麥地一次日間、夜間的測(cè)量數(shù)據(jù)顯示趨勢(shì)和大田情況相符，曲線圖如下：

2、日間測(cè)量群落全株呼吸

iChamber箱體材料有透明和非透明可選，在日間也能測(cè)量呼吸。

3、群落全株CO2、N2O、H2O、CH4通量分鐘變化

    改變了過去觀測(cè)物質(zhì)種類單一、缺乏多種物質(zhì)組分集成觀測(cè)的情況，一臺(tái)分析儀同步測(cè)量CO2、N2O、H2O、CH4，還可選配測(cè)量13C-CO2、18O-CO2、15N、18O等同位素，可識(shí)別不同物質(zhì)排放過程之間的協(xié)同或消長(zhǎng)關(guān)系。

    主機(jī)采用激光光譜測(cè)量氣體分子，時(shí)間分辨率可達(dá)秒級(jí)。

    冬小麥地24小時(shí)，每半小時(shí)一次CO2通量

    4、邊界層控制功能，調(diào)控生態(tài)系統(tǒng)參數(shù)

    邊界層控制功能可調(diào)控土柱的水文過程與野外一致，確?；谟^測(cè)柱體的數(shù)據(jù)可以代表野外的生態(tài)系統(tǒng)變化過程；或穩(wěn)定在設(shè)定的控制試驗(yàn)條件，觀測(cè)生態(tài)系統(tǒng)的氣候變化響應(yīng)過程。

    提供水位和水勢(shì)2種邊界層控制功能，滿足不同的氣候類型。南方地下水位高的生態(tài)系統(tǒng)，可采用水位控制；北方地下水埋深低的，可采用水勢(shì)控制。

    土壤增溫功能，模擬冬夏季不同的熱通量。

    LysiCosm-SPAC系統(tǒng)可調(diào)控如下參數(shù)，實(shí)現(xiàn)大田原位條件下的控制實(shí)驗(yàn)。

    水位控制范圍：0.1～20m精度：±2mm

    水勢(shì)控制：+1000～-750hpa精度：±20hpa

    溫度控制：0.1～5℃精度：±0.2℃

    降雨控制：0.1～200mm/H精度：±0.5mm

    光強(qiáng)度：1～3000umol精度：±30umol

    CO2：400～3000ppm精度：±30ppm

    5、地下根系生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

    獲取根系水平和垂直拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，研究原狀土壤條件下，根的垂直及水平方向的動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)過程，同步、同點(diǎn)觀測(cè)的土壤水力學(xué)參數(shù)及土壤溶質(zhì)變化，為根際環(huán)境因子與根系生態(tài)的交互作用、根際動(dòng)物行為研究等提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

    土壤水勢(shì)及地下水位的控制能力還為根系的抗性研究提供不同根際環(huán)境。

    根區(qū)溫度可在0.1-5°變化，研究根區(qū)增溫對(duì)根系生長(zhǎng)和碳氮排放的影響。

    RhizoCam原位根系自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無人值守測(cè)量，監(jiān)測(cè)根系動(dòng)態(tài)變化的時(shí)間分辨率可達(dá)分鐘。

6、根區(qū)動(dòng)物監(jiān)測(cè)

4800dpi高清、大視野拍照功能，實(shí)時(shí)清晰顯示土壤、根系和動(dòng)物情況?？捎糜谘芯客寥绖?dòng)物對(duì)根系的影響。微根窗管中能清晰觀察到植物幼根、細(xì)根的生長(zhǎng)、發(fā)育、死亡，觀察到多種類型土壤動(dòng)物跳蟲、螞蟻、蜘蛛和蚯蚓等地下動(dòng)物活動(dòng)。

7、地下溫室氣體廓線監(jiān)測(cè)

iChamber-G土壤采氣矛用于土壤剖面氣體采集，埋入土壤剖面的不同深度，采氣矛管壁的小孔與土壤氣體交換平衡后將氣體泵出，與氣體分析儀通過管路連接，可以測(cè)量土壤剖面不同深度處土壤氣體成分的實(shí)時(shí)濃度。

設(shè)置不同的土壤溫度和土壤水分，用于研究控制條件下土壤溫室氣體排放的變化。

可以用于常規(guī)土壤或積水土壤（濕地）。

    二、技術(shù)指標(biāo)

    1、控制型柱體0.08-4平米，高0.3-4米

    2、邊界層控制

    水量分辨率：0.001mm,水量精度：0.01mm（潛水蒸發(fā)測(cè)量精度：0.01mm）

    水位控制范圍：0-1500mm水位控制精度：±5mm

    3、稱重類型：直接稱重系統(tǒng)，高精度直接稱重傳感器

    稱重范圍：0-6000.0kg，

    稱重分辨率：分辨率0.01kg，0.01mm水深（1平米）

    綜合精度：0.01%

    顯示屏：分辨率6位有效數(shù)字

    4、iChamber群落全株自動(dòng)箱

    面積0.08-1平米，高0.5-2.3米

    升降高度：隨植物長(zhǎng)高自動(dòng)調(diào)節(jié)

    呼吸罩類型：透光/不透光可選

    升降速度：50mm/s

    5、氣體測(cè)量

    測(cè)量原理：激光光譜技術(shù)

技術(shù)指標(biāo)	CO2	CH4	N2O	H20
精度（1s）	0.4ppm	10ppb	0.2ppb	10ppm
精度（10s）	0.1ppm	7ppb	0.12ppb	6ppm
精度確保范圍	0~10000ppm	0~100ppm	0~100ppm	0~5%