前言

ACE-Net多通道土壤呼吸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由ACE單機(jī)與Master中央控制單元（簡(jiǎn)稱Master）組成，是目前世界上可大面積多點(diǎn)（多通道）持續(xù)同步化監(jiān)測(cè)土壤呼吸的儀器設(shè)備。通過Master可連接多30個(gè)ACE單機(jī)（可根據(jù)預(yù)算及研究需求選配ACE單機(jī)數(shù)量及測(cè)量模式如開放式測(cè)量、封閉式測(cè)量、透明呼吸室、非透明呼吸室），從而組成土壤呼吸監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，ACE單機(jī)與Master通過一根電纜完成供電和數(shù)據(jù)傳輸功能，避免了因復(fù)雜的氣路連接導(dǎo)致的氣路滯留、響應(yīng)時(shí)間慢、耗能大（需要大功率的氣泵帶動(dòng)氣流）、易損壞、不能大范圍同步測(cè)量（沒法進(jìn)行時(shí)空分布格局研究）等缺點(diǎn)，ACE-Net可同步化持續(xù)監(jiān)測(cè)直徑200m區(qū)域范圍內(nèi)的土壤呼吸時(shí)空分布格局。

上圖為操作人員在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)儀器進(jìn)行設(shè)置和采樣

應(yīng)用領(lǐng)域

• 區(qū)域土壤通量長(zhǎng)期自動(dòng)化監(jiān)測(cè)
• 土壤呼吸控制因子（溫度、濕度、PH、土地類型）
• 土壤呼吸的時(shí)空變化特征（時(shí)間尺度、空間模式、梯度）
• 土壤呼吸對(duì)干擾的影響（氣候變化、林火、耕作、施肥、污染）
• 生態(tài)系統(tǒng)碳平衡
• 區(qū)域及碳平衡
• 土壤呼吸對(duì)氣候變化的影響
• 土壤呼吸模型的建立

功能特點(diǎn)

• 每個(gè)ACE單機(jī)既可進(jìn)行獨(dú)立自動(dòng)點(diǎn)測(cè)量監(jiān)測(cè)，又可與Master連接組成多通道區(qū)域網(wǎng)絡(luò)化同步監(jiān)測(cè)，是目前世界上真正多通道同步化測(cè)量的儀器系統(tǒng)
• Master與ACE單機(jī)之間只用一根電纜（負(fù)責(zé)信號(hào)傳輸、供電和遙控設(shè)置等）相連，無需氣路，具備響應(yīng)時(shí)間短、功耗低（蓄電池供電）、可在野外長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，避免了因氣路相連導(dǎo)致的阻塞或被動(dòng)物踩踏、氣體滯留（導(dǎo)致誤差加大和響應(yīng)時(shí)間拉長(zhǎng)）及水汽凝結(jié)等問題
• Master與ACE單機(jī)均具備LCD屏和功能操作鍵，通過顯示屏設(shè)置和瀏覽數(shù)據(jù)等，通過存儲(chǔ)卡保存數(shù)據(jù)，無需連接電腦或PDA，從而實(shí)現(xiàn)真正的野外長(zhǎng)時(shí)間自動(dòng)監(jiān)測(cè)
• 監(jiān)測(cè)直徑可達(dá)200m，可用于土壤呼吸的區(qū)域異質(zhì)性時(shí)空分布格局研究，不同土壤類型、不同植被類型或不同梯度的對(duì)比分析研究，通過選配透明呼吸室和非透明呼吸室分析評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)的碳源碳匯功能等

系統(tǒng)組成

ACE-Net多通道土壤呼吸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：ACE單機(jī)，網(wǎng)絡(luò)控制主機(jī)，外接土壤溫度和土壤水分傳感器。中央控制箱通過電纜與單機(jī)相聯(lián)，對(duì)每個(gè)單機(jī)供電、數(shù)據(jù)傳輸和遙控，可與30個(gè)單機(jī)相聯(lián)組成區(qū)域網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)直徑200米范圍內(nèi)土壤呼吸空間異質(zhì)性的同步化監(jiān)測(cè)研究。

上圖左為操作人員現(xiàn)場(chǎng)查看數(shù)據(jù)，上圖右為數(shù)據(jù)界面

技術(shù)指標(biāo)

• 測(cè)量單機(jī)：網(wǎng)絡(luò)主機(jī)可連接30臺(tái)單機(jī)，單機(jī)獨(dú)立均具分析器
• 測(cè)量區(qū)域范圍：直徑200m，同步化監(jiān)測(cè)，優(yōu)于順序測(cè)量
• 紅外氣體分析儀：測(cè)量范圍標(biāo)準(zhǔn)配置為 40.0 mmols m^-3（0-896ppm），可選配0-2000ppm；分辨率為1ppm；帶有自動(dòng)零校準(zhǔn)裝置
• 數(shù)據(jù)紀(jì)錄：1G移動(dòng)存儲(chǔ)卡（CF），可存儲(chǔ)400萬組數(shù)據(jù)
• 電源供應(yīng)：外用電池、太陽能板或風(fēng)力供應(yīng)，單機(jī)12V、40Ah蓄電池長(zhǎng)可持續(xù)供電28天，ACE-Net單機(jī)內(nèi)部蓄電池1.0Ah
• 顯示屏：240×64點(diǎn)陣 LCD屏幕，程序界面友好，通過5鍵控制
• 數(shù)據(jù)查看：主機(jī)具備圖表顯示功能，可以得到實(shí)時(shí)的曲線圖，可視化土壤呼吸的變化趨勢(shì)，便于更直觀地進(jìn)行監(jiān)測(cè)
• 數(shù)據(jù)下載：CF卡自動(dòng)復(fù)制，也可用RS232傳輸
• PAR傳感器：0-3000μmol m^-2 s^-1，硅光傳感器，每臺(tái)單機(jī)均已配置
• 土壤溫度傳感器：每臺(tái)單機(jī)可接6個(gè)土壤溫度傳感器，測(cè)量范圍：-20～50℃
• 土壤水分探頭：每臺(tái)單機(jī)可接4個(gè)土壤水分探頭，選配Theta土壤水分探頭，測(cè)量范圍0-1.0 m3.m^-3，精度±1%，探針60mm長(zhǎng)
• 呼吸室流量控制：200-5000ml/min (137-3425 µmol sec^-1)，流速精度±3%
• 測(cè)量模式：開放式和閉合式兩種模式可選，不同單機(jī)可混合使用
• 呼吸室體積：密封室體積2.6 L，開放室體積1.0 L
• 呼吸室罩類型：透明和金屬可選
• 土壤呼吸罩直徑：23 cm
• 單機(jī)尺寸：82×33×13cm，重量：9.0 kg
• 網(wǎng)絡(luò)控制主機(jī)尺寸：40×40×20cm，重量：12kg
• 防水防塵：IP66

應(yīng)用案例

在Zhongbing Lin等（2011）的研究中，使用多臺(tái)ACE單機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)對(duì)不同樣地的土壤呼吸進(jìn)行測(cè)量。同時(shí)ACE自帶的溫度傳感器和IMKO公司的TDR土壤水分傳感器測(cè)量樣地的溫度和土壤含水量。研究顯示高含水量時(shí)土壤呼吸和土壤含水量呈負(fù)相關(guān)（P<0.01）。土壤呼吸和土壤溫度之間有明顯的遲滯效應(yīng)，不考慮遲滯效應(yīng)將低估q₁₀。

產(chǎn)地

英國(guó)

選配技術(shù)方案

• 可選配土壤氧氣測(cè)量模塊
• 可選配高光譜成像以評(píng)估土壤微生物呼吸作用
• 可選配紅外熱成像研究土壤水分、溫度變化對(duì)呼吸影響
• 可選配ECODRONE®無人機(jī)平臺(tái)搭載高光譜和紅外熱成像傳感器進(jìn)行時(shí)空格局調(diào)查研究

部分參考文獻(xiàn)

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