土壤气体通量测量系统

1 摘要陆地生态系统中土壤温室气体排放或吸收过程极其复杂。实现多种土壤温室气体的同步原位监测已成为土壤温室气体研究人员的迫切需求。基于此，北京理加联合科技有限公司（以下简称理加）研发了土壤呼吸系列产品。其中PS-9000便携式土壤碳通量自动测量系统（以下简称“PS-9000”）用于测量土壤CO2通量，LGR UGGA+PS-3000便携式土壤呼吸系统（以下简称“PS-3000”）用于测量土壤CO2和CH4通量，LGR MGGA+PS-3010超便携CH4/ CO2土壤呼吸系统（以下简称“PS-3010”）用于测量土壤CO2和CH4通量，PS-3020便携式土壤呼吸系统（以下简称“PS-3020”）用于测量土壤N2O/CH4或N2O/CO通量。SF-9000多通道土壤碳通量自动测量系统（以下简称“SF-9000”）可连接多达18个呼吸室，多点测量土壤CO2通量，实现土壤碳通量的连续长期监测。SF-3500多通道土壤气体通量自动测量系统（以下简称“SF-3500”旧型号：SF-3000）可以连接多种气体分析仪来测量CO2，CH4，N2O，NH3和其他气体通量，也可以连接同位素分析仪来测量13CO2，12C18O16O，15N14NO同位素值。SF-3500可以收集多达18个呼吸室的连续数据集，以表征研究区域气体交换的时空变化。2 应用案例2.1 PS-9000中国科学院沈阳应用生态研究所，利用PS-9000测量果树园土壤CO2排放。2.2 PS-30001. 中国科学院大气物理研究所，在长白山森林生态系统的应用。2. 海南大学，在热带雨林的应用2.3 PS-3010中国科学院成都山地灾害与环境研究所，利用ABB LGR MGGA+LICA PS-3010监测海拔约4600 m的青藏高原五道梁土壤CO2和CH4排放。2.4 PS-3020上海市环境科学研究院，在崇明水稻田进行便携式N2O/CH4通量测量。2.5 SF-9000中国科学院西北高原生物研究所，在海北站高寒草地进行研究。2.6 SF-3000ABB LGR 分析仪+SF-3000可在不同生态系统中使用：森林、草地、湿地、沙漠和农业生态系统。也可在不同环境条件下使用：高海拔地区或低海拔地区、高温地区或低温地区、高湿地区或干旱地区。在国内有许多的应用案例：1 青藏高原（若尔盖草原），海拔超过3300 m。中国科学院地理科学与资源研究所。利用N2O/CO+UGGA+SF-3000长期监测土壤CO2，CH4， N2O，CO，H2O通量。2 内蒙古草原生态系统。北京师范大学。利用UGGA+SF-3000长期监测草地土壤CO2，CH4和H2O通量。3 天山（沙漠生态系统）。中国科学院新疆生态与地理研究所。利用CCIA+ SF-3000长期监测沙漠生态系统土壤CO2，δ13C，δ18O，H2O。4 长白山（森林生态系统），海拔超过2000 m，冬季寒冷。利用CCIA+ SF-3000长期监测森林生态系统土壤CO2，δ13C，δ18O，H2O。5 清原森林生态系统观测研究站。中国科学院沈阳应用生态研究所。SF-3000土壤通量系统用于清远林业站NOx的长期监测。6 青藏高原（湿地生态系统）。中国林业科学研究院湿地研究所。利用UGGA+ SF-3000监测青藏高原湿地生态系统的土壤CO2和CH4通量。7 云南哀牢山（森林生态系统）。中国科学院西双版纳热带植物园。利用CCIA+UGGA+SF-3000长期监测CO2, δ13C, δ18O, CH4, H2O。8 兰州市农田生态系统。兰州大学。利用N2O分析仪+SF-3000监测苜蓿地土壤的N2O通量。3 应用文章从研发生产至今，已经有许多科学家利用理加的土壤呼吸系列产品进行了诸多研究。例如，中国林科院湿地研究所湿地与气候变化团队以四川若尔盖高原泥炭地为研究对象，依托模拟极端干旱的野外控制实验平台，通过原位观测和室内试验相结合，利用PS-9000研究了若尔盖高原泥炭地生态系统碳排放（生态系统呼吸和土壤呼吸）对植物生长季不同时期极端干旱事件的响应，并揭示了植物和土壤酶活性对泥炭地碳排放变化的驱动机理；一组研究人员在青藏高原风火山利用PS-3000测量了两个生长季节（2017年和2018年）不同坡向（北向（阴坡）和南向（阳坡））和不同海拔的生态系统呼吸（Re）和CH4通量，旨在阐明其Re和CH4通量模式并量化生物和非生物因子调节Re和CH4通量的相对贡献；来自中国科学院地理科学和资源研究所的研究团队利用SF-3500研究了青藏高原高寒草甸CO2、CH4和N2O通量及其总平衡对3个增温水平的响应（环境、+1.5℃、+3.0℃），以理解（a）CO2与CH4和N2O通量对增温响应的差异，（b）年GHG通量对不同增温水平的短期敏感性以及（c）生长季和非生长季GHG通量对增温响应的差异。4 小结理加公司专注国产生态仪器的研发和生产，相信随着加大研发的投入和市场及时间的积累，理加公司一定会生产出更多、更好的生态仪器，给更多的国内外客户提供更有价值的产品。理加将继续努力以全新的面貌迎接更多的挑战和机遇，以更大的热情服务新老客户，为科研人员的科研事业保驾护航。5 Published Literature1.Yan ZQ, Kang EZ, Zhang KR et al. 2021. Plant and Soil Enzyme Activities Regulate CO2 Efflux in Alpine Peatlands After 5 Years of Simulated Extreme Drought[J]. Frontiers in Plant Science, 12: 756956. (PS-9000)2.Li Y, Wang GW, Bing HJ et al. 2021. Watershed scale patterns and controlling factors of ecosystem respiration and methane fluxes in a Tibetan alpine grassland[J]. Agricultural and Forest Meteorology, https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2021.108451. (PS-3000)3.Rong YP, Ma L, Johnson DA. 2015. Methane uptake by four land-use types in the agro-pastoral region of northern China[J]. Atmospheric Environment, 116: 12-21. (SF-3000)4.Rong YP, Ma L, Johnson DA et al. 2015. Soil respiration patterns for four major land-use types of the agro-pastoral region of northern China[J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 213: 142-150. (SF-3000)5.Pan ZL, Johnson DA, Wei ZJ et al. 2016. Non-growing season soil CO2 efflux patterns in five land-use types in northern China[J]. Atmospheric Environment, 144: 160-167. (SF-3000)6.Pan ZL, Wei ZJ, Ma L et al. 2016. Effects of various stocking rates on grassland soil respiration during the non-growing season[J]. Acta Ecologica Sinica, 36: 411-416. (SF-3000)7.Ma L, Zhong MY, Zhu YH et al. 2018. Annual methane budgets of sheep grazing systems were regulated by grazing intensities in the temperate continental steppe: A two-year case study[J]. Atmospheric Environment, 174: 66-75. (SF-3000)8.Su CX, Zhu WX, Kang RH et al. 2021. Interannual and seasonal variabilities in soil NO fluxes from a rainfed maize field in the Northeast China[J]. Environmental Pollution, 286, 117312. (SF-3000)9.Yang L, Zhang QL, Ma ZT et al. 2021. Seasonal variations in temperature sensitivity of soil respiration in a larch forest in the Northern Daxing’an Mountains in Northeast China[J]. Journal of Forestry Research, 3. (SF-3000)10.Jia Z, Li P, Wu YT et al. 2020. Deepened snow cover alters biotic and abiotic controls on nitrogen loss during non-growing season in temperate grasslands[J]. Biolog11.Wang JS, Quan Q, Chen WN et al. 2021. Increased CO2 emissions surpass reductions of non-CO2 emissions more under higher experimental warming in an alpine meadow[J]. Science of the Total Environment, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.144559. (SF-3500)12.庄静静, 张劲松, 孟平等. 2015. 华北低山丘陵区土壤CH4通量对脉冲降雨的响应[J]. 东北林业大学学报, 43(10): 72-78. (SF-3000)13.庄静静, 张劲松, 孟平等. 2015. 华北低山丘陵区人工林土壤CH4通量测定代表性时段研究[J]. 生态环境学报, 24(11): 1791-1798. (SF-3000)14.刘博奇, 牟长城, 邢亚娟等. 2016. 小兴安岭典型温带森林土壤呼吸对强降雨的响应[J]. 北京林业大学学报, 38(4): 77-85. (SF-3000)15.庄静静, 张劲松, 孟平等. 2016. 非生长季刺槐林土壤CH4通量的变化特征及其影响因子[J]. 林业科学研究, 29(2):274-282. (SF-3000)16.何方杰, 韩辉邦, 马学谦等. 2019. 隆宝滩沼泽湿地不同区域的甲烷通量特征及影响因素[J]. 生态环境学报, 28(4): 803-811. (SF-3000)17.何可宜, 沈亚文, 冯继广等. 2021. 植物残体输入改变对樟子松人工林土壤呼吸及其温度敏感性的影响[J]. 北京大学学报(自然科学版), 57(2): 361-370. (PS-2000)

前言 随着全球气候变化问题的日益严峻，温室气体排放成为关注的焦点。土壤作为地球生态系统的重要组成部分，既是温室气体的源，也是其汇。土壤温室气体测量仪应运而生，成为准确检测土壤温室气体排放、助力应对气候变化挑战的重要工具。 产量链接https://www.instrument.com.cn/netshow/SH104275/C557927.htm 一、准确检测温室气体排放 土壤温室气体测量仪能够实时监测土壤中的二氧化碳、甲烷等温室气体的排放通量，为科研人员提供准确的数据支持，有助于深入了解土壤温室气体的排放规律和机制。 二、指导农业生产与土壤管理 通过测量土壤温室气体排放，农业生产者可以了解土壤的健康状况和肥力水平，从而制定科学的耕作和施肥策略，提高农业生产效率，同时减少温室气体排放。 三、预警环境变化 土壤温室气体排放的异常变化往往预示着环境的变化。测量仪的实时监测功能有助于及时发现环境问题，为应对气候变化和生态保护提供预警信息。 四、推动科研与技术创新 土壤温室气体测量仪的应用不仅提升了科研工作的效率，也推动了相关技术的创新与发展，为应对全球气候变化挑战提供了有力的科技支撑。

项目内容：土壤呼吸温室气体排放测试项目时间：2023年11月开始项目地点：新疆塔里木大学 海尔欣昕甬智测HT8850便携式多组分（CO2、N2O、CH4、H20）高精度温室气体分析仪搭配呼吸叶室，项目一期完成户外草地系统部署，项目二期将用以检测新疆塔里木地区多点土壤温室气体通量的长期、连续监测。部署仪器 HT8850便携式高精度温室气体（二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、水）分析仪由宁波海尔欣光电科技有限公司自主研发、生产和销售，为“昕甬智测”品牌国产创新产品。该系列仪器基于量子级联激光技术设计，利用气体分子在中远红外的“指纹”吸收谱，使用半导体量子级联激光器（QCL）作为光源，使激光通过中红外增强型光腔，被中红外光电探测器接收透射光并提取和分析透射光谱，准确反演获得目标温室气体成分的浓度，实现对目标温室气体分子的更精确、更及时、更科学的测量。 HT8850系列便携式高精度温室气体分析仪在便携的仪器箱内实现快速响应的高精度温室气体测量，采用独立强吸收谱线，使其不受其他气体分子光谱的交叉干扰。该系列气体分析仪可由太阳能或锂电池供电，实现温室气体浓度的定点或移动连续观测。