土壤有機(jī)質(zhì)分解速率（R）對(duì)溫度變化的響應(yīng)非常敏感。溫度敏感性參數(shù)（Q10）可以刻畫(huà)土壤有機(jī)質(zhì)分解對(duì)溫度變化的響應(yīng)程度。Q10是指溫度每升高10℃，Ｒ所增加的倍數(shù)；Q10值越大，表明土壤有機(jī)質(zhì)分解對(duì)溫度變化就越敏感。Ｑ10不僅取決于有機(jī)質(zhì)分子的固有動(dòng)力學(xué)屬性，也受到環(huán)境條件的限制。Ｑ10能抽象地描述土壤有機(jī)質(zhì)分解對(duì)溫度變化的響應(yīng)，在不同生態(tài)類型系統(tǒng)、不同研究間架起了一個(gè)規(guī)范的和可比較的參數(shù)，因此其研究意義重大。
以往Q10研究通過(guò)選取較少的溫度梯度（3-5個(gè)點(diǎn)）進(jìn)行測(cè)量，從而導(dǎo)致不同土壤的呼吸對(duì)溫度變化擬合相似度高的問(wèn)題無(wú)法被克服。Robinson最近的研究（2017）指出，20個(gè)溫度梯度擬合土壤呼吸對(duì)溫度的響應(yīng)曲線可以有效解決上述問(wèn)題。PRI-8800全自動(dòng)變溫土壤溫室氣體在線測(cè)量系統(tǒng)為Q10的研究提供了強(qiáng)有力的工具，不僅能用于測(cè)量Q10對(duì)環(huán)境變量主控溫度因子的響應(yīng)，也能用于測(cè)量其對(duì)土壤含水量、酶促反應(yīng)、有機(jī)底物、土壤生物及時(shí)空變異等的響應(yīng)。PRI-8800為Q10對(duì)關(guān)聯(lián)影響因子的研究，提供了一套快捷、高效、準(zhǔn)確的整體解決方案。
主要特點(diǎn)
- 可進(jìn)行恒溫或變溫培養(yǎng)設(shè)定；
- 溫度控制波動(dòng)優(yōu)于±0.05℃；
- 平均升降溫速率不小于1°C/min；
- 150ml樣品瓶適配25位樣品盤；
- 具有CO2預(yù)降低的雙回路設(shè)計(jì)；
- 一體化設(shè)計(jì)，內(nèi)置CO2 H2O模塊；
- 可以外接濃度和同位素分析儀等。
研究領(lǐng)域
1）利用其自動(dòng)、連續(xù)、快速的特點(diǎn)，開(kāi)展區(qū)域尺度的聯(lián)網(wǎng)研究，揭示不同區(qū)域或植被類型的Q10變異及其控制機(jī)制。受傳統(tǒng)培養(yǎng)和測(cè)試方法的影響，研究人員很難開(kāi)展類似的研究，雖然整合分析能一定程度解決這個(gè)問(wèn)題，但也存在不同實(shí)驗(yàn)處理?xiàng)l件和實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法造成的高不確定性問(wèn)題。
2）開(kāi)展Q10對(duì)連續(xù)溫度變化過(guò)程響應(yīng)研究，更真實(shí)的模擬溫度變化情況，從而揭示土壤微生物呼吸對(duì)溫度變化的響應(yīng)機(jī)制。受傳統(tǒng)方法的限制，當(dāng)前大多數(shù)研究均在小時(shí)、天、周尺度來(lái)開(kāi)展，并沒(méi)有揭示真實(shí)的溫度日動(dòng)態(tài)。
3）更好地開(kāi)展土壤微生物對(duì)水分或資源快速變化情景下的研究。例如，降水脈沖是干旱-半干旱區(qū)的常見(jiàn)現(xiàn)象，土壤微生物活性（碳礦化速率或氮礦化速率）對(duì)水分可獲得性的響應(yīng)一直是非常重要又挑戰(zhàn)性的科學(xué)問(wèn)題；類似的，土壤微生物對(duì)外界資源脈沖式供應(yīng)的響應(yīng)或激發(fā)效應(yīng)也是近期研究熱點(diǎn)。
4) 隨著設(shè)備的廣泛使用與改進(jìn)，尤其是與13C分析設(shè)備相結(jié)合，相信會(huì)在土壤有機(jī)質(zhì)周轉(zhuǎn)領(lǐng)域具有更多的應(yīng)用前景。
技術(shù)指標(biāo)
PRI-8800 技術(shù)指標(biāo) | 指標(biāo) | 標(biāo)準(zhǔn)配置參數(shù) |
| 培養(yǎng)瓶容積 | 150mL，耐高低溫玻璃瓶 |
| 樣品盤盤位 | 25位 |
| 瓶溫度范圍 | -20 ~ 60℃ |
| 溫度波動(dòng)度 | ±0.05℃ |
| ACC溫度 | +40°C |
| 制冷量@20°C BT/20°C AT | 2000W |
| 平均升降溫速率（5-30°C） | 1℃/min |
| 內(nèi)膽尺寸（溫控內(nèi)腔） | 400 mm W × 400 mm D × 200 mm H（有效區(qū)域） |
| 自動(dòng)進(jìn)樣器控制精度 | 0.02 mm |
| 氣壓傳感器精度 | 0.05% |
| 溫度傳感器精度 | ±0.15℃ |
| 氣體流速 | 1L/min |
| 氣體管路 | 1/8不銹鋼管或特氟龍管 |
| CO2吸收劑 | 堿石灰 |
| 通風(fēng) | 前面板上門底部進(jìn)風(fēng)，后面板上部排風(fēng) |
| 外觀 | 落地式，前部萬(wàn)向輪，后部固定論 |
| 整機(jī)尺寸 | 762 mm W × 950 cm D × 1700 mm H |
| 電源 | 100 ~ 240VAC，50/60 Hz |
8800-1 CO2 H2O分析儀
| 性能指標(biāo) |
| CO2 測(cè)量范圍 | 0-2000 ppm |
| CO2 準(zhǔn)確度 | ± 2% |
| CO2零點(diǎn)穩(wěn)定性 | ± 2%（>12個(gè)月） |
| CO2重復(fù)性@零點(diǎn) | ± 0.3% |
| CO2重復(fù)性@跨度 | ± 1.5% |
| CO2恒溫下的零點(diǎn)漂移 | ± 2% / 年 |
| CO2常溫下的零點(diǎn)漂移 | ± 0.03% / ℃ |
| H2O測(cè)量范圍 | 0~6% |
| H2O準(zhǔn)確度 | ± 2% |
| 標(biāo)準(zhǔn)工作溫度 | -20 ~45 °C |
| 標(biāo)準(zhǔn)工作壓力 | 800 ~ 1150mbar |
| 取樣流速 | 標(biāo)準(zhǔn)1L/min，可調(diào) |
| 預(yù)熱時(shí)間 | 1min |
| 校準(zhǔn)頻率 | 建議12月校準(zhǔn)一次 |
| 濕度 | <99% R.H，無(wú)冷凝 |
配置說(shuō)明 PRI-8800全自動(dòng)變溫培養(yǎng)土壤CO2 H2O在線測(cè)量系統(tǒng)主要包含自動(dòng)進(jìn)樣器、水槽、壓縮機(jī)、CO2 H2O 分析儀、內(nèi)部計(jì)算機(jī)、25位樣品盤等，25個(gè)樣品瓶。
PRI-8800 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
1）溫度依賴性的研究：既然溫度的變化會(huì)極大影響土壤呼吸，基于溫度變化的Q10研究成為科學(xué)家研究中重中之重。2017年Robinson提出的20個(gè)溫度梯度擬合土壤呼吸對(duì)溫度響應(yīng)曲線的建議，將糾正以往研究人員只設(shè)置3-5個(gè)溫度點(diǎn)(大約相隔5-10℃)進(jìn)行呼吸測(cè)量的做法，該建議能解決傳統(tǒng)方法因溫度梯度少而導(dǎo)致的不同土壤的呼吸對(duì)溫度變化擬合相似度高的問(wèn)題，更能提升不同的理論模型或隨后模型推算結(jié)果的準(zhǔn)確性。而上述至少20個(gè)溫度點(diǎn)的設(shè)置和對(duì)應(yīng)的土壤呼吸測(cè)量，僅僅需要在PRI-8800程序中預(yù)設(shè)幾個(gè)溫度梯度即可完成多個(gè)樣品在不同溫度下的自動(dòng)測(cè)量，這將極大提高科學(xué)家的工作效率。
除了上述變溫應(yīng)用案例外，科學(xué)家還可以依據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行諸如日變化、月變化、季節(jié)變化、甚至年度溫度變化的模擬培養(yǎng)，通過(guò)PRI-8800的“傻瓜式”操作測(cè)量，將極大減少科學(xué)家實(shí)驗(yàn)實(shí)施的周期和工作量，并提高了工作效率。PRI-8800全自動(dòng)變溫培養(yǎng)土壤CO2 H2O在線測(cè)量系統(tǒng)主要包含自動(dòng)進(jìn)樣器、水槽、壓縮機(jī)、CO2 H2O 分析儀、內(nèi)部計(jì)算機(jī)、25位樣品盤等，25個(gè)樣品瓶。
PRI-8800除了具有上述變溫培養(yǎng)的特色，還可以進(jìn)行恒溫培養(yǎng)，抑或是恒溫/變溫交替培養(yǎng)，這些組合無(wú)疑拓展了系統(tǒng)在不同溫度組合條件下的應(yīng)用場(chǎng)景。
2）水分依賴性的研究：多數(shù)研究表明，在溫度恒定的情況下，Q10很容易受土壤含水量的影響，表現(xiàn)出一定的水分依賴特性。PRI-8800可以通過(guò)手動(dòng)調(diào)整土壤含水量的做法，并在PRI-8800快速連續(xù)測(cè)量模式下，實(shí)現(xiàn)不同水分梯度條件下土壤呼吸的精準(zhǔn)測(cè)量，而PRI-8800的邏輯設(shè)計(jì)，為短期、中期和長(zhǎng)期濕度控制條件下的土壤呼吸的連續(xù)、高品質(zhì)測(cè)量提供了可能。
3）底物依賴性的研究：底物物質(zhì)量與Q10密切相關(guān)，這里的底物包含不限于自然態(tài)的土壤，如含碳量，含氮量，易分解/難分解的碳比例、土壤粘粒含量、酸堿鹽度等；也可能包含了某些外源底物，如外源的生物質(zhì)碳、微生物種群、各種肥料、呼吸促進(jìn)/抑制劑、同位素試劑等。通過(guò)PRI-8800快速在線變溫培養(yǎng)測(cè)量，能加速某些研究進(jìn)程并獲得可靠結(jié)果，如生物質(zhì)炭在土壤改良過(guò)程中的土壤呼吸研究、緩釋肥緩釋不同階段對(duì)土壤呼吸的持續(xù)影響、鹽堿土壤不同改良措施下的土壤呼吸的變化響應(yīng)等等。
4）生物依賴性的研究：土壤呼吸包含土壤微生物呼吸（>90%）和土壤動(dòng)物呼吸（1-10%），土壤微生物群落對(duì)Q10影響重大。通過(guò)溫度響應(yīng)了解培養(yǎng)前后的微生物種群和數(shù)量的變化以及對(duì)應(yīng)的土壤呼吸速率的變化有重要意義。外源微生物種群的添加，或許幫助科學(xué)家找出更好的Q10對(duì)土壤生物依賴性的響應(yīng)解析。
PRI-8800 部分發(fā)表文章
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