LysiCosm-SPAC 群落全株碳氮水過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

   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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(wú)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(wèn)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(wú)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(wú)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。

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    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(guó)內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品，集六項(xiàng)設(shè)計(jì)于一體，的無(wú)框架、無(wú)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(guò)程的控制試驗(yàn)。

    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(guò)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(guò)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
 

    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(guò)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(wú)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。