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(guò)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(kāi)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(guò)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(méi)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(wú)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(wèn)題
• Master與ACE單機(jī)均具備LCD屏和功能操作鍵，通過(guò)顯示屏設(shè)置和瀏覽數(shù)據(jù)等，通過(guò)存儲(chǔ)卡保存數(shù)據(jù)，無(wú)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(guò)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(guò)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(wàn)組數(shù)據(jù)
• 電源供應(yīng)：外用電池、太陽(yáng)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(guò)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(kāi)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(kāi)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(wú)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)

• Noe S. M., Kimmel V., Hüve K., Copolovici L., Portillo-Estrada M., Püttsepp U., Jõgiste K., Niinemets U., Hörtnagl L. and Wohlfa. Ecosystem-scale biosphere–atmosphere interactions of a hemiboreal mixed forest stand at Järvselja, Estonia. Forest Ecology and Management, In Press, Corrected Proof, Available online
• Lin, Zhongbing; Zhang, Renduo; Tang, Jia; Zhang, Jiaying (2011). Effects of High Soil Water Content and Temperature on Soil Respiration” Soil Science: March 2011 – Volume 176 – Issue 3 – pp.
• Nicoletta Cannone, Giorgio Binelli, M. Roger Worland, Peter Convey, Mauro Guglielmin (2012). CO2 fluxes among different vegetation types during the growing season in Marguerite Bay (Antarctic Peninsula)” Geoderma Volumes 189–190, November 2012, Pages 595–605.
• K. Krištof, T. Šima*, L. Nozdrovický and P. Findura (2014). The effect of soil tillage intensity on carbon dioxide emissions released from soil into the atmosphere” Agronomy Research 12(1), 115–120.
• Xinyu Jiang, Lixiang Cao, Renduo Zhang (2014). Changes of labile and recalcitrant carbon pools under nitrogen addition in a city lawn soil. Journal of Soils and Sediments, March 2014, Volume 14, Issue 3, pp 515-524.
• Cannone, N., Augusti, A., Malfasi, F., Pallozzi, E., Calfapietra, C., Brugnoli, E. (2016). The interaction of biotic and abiotic factors at multiple spatial scales affects the variability of CO2 fluxes in polar environments” Polar Biology September 2016, Volume 39, Issue 9, pp 1581–1596.
• Liu, Yi, et al. (2016). Soil CO2 Emissions and Drivers in Rice–Wheat Rotation Fields Subjected to Different Long‐Term Fertilization Practices.” CLEAN–Soil, Air, Water (2016). DOI: 10.1002/clen.201400478. 
• Xubo Zhang, Minggang Xu, Jian Liu, Nan Sun, Boren Wang, Lianhai Wu (2016). Greenhouse gas emissions and stocks of soil carbon and nitrogen from a 20-year fertilised wheat & maize intercropping system: A model approach” Journal of Environmental Management, Volume 167, Pages 105-114, ISSN 0301-4797.
• Altikat S., H. Kucukerdem K., Altikat A. (2018). Effects of wheel traffic and farmyard manure applications on soil CO2 emission and soil oxygen content” Thesis submitted from the “I?d?r University Agriculture Faculty Department of the Biosystem Engineering”.
• Cannone, N. Ponti, S., Christiansen, H.H., Christensen, T.R., Pirk, N., Guglielmin, M. (2018). “Effects of active layer seasonal dynamics and plant phenology on CO2 land atmosphere fluxes at polygonal tundra in the High Arctic, Svalbard” CATENA, Vol 174. (March 2019) 142-153. 
• Uri, V., Kukumägi, M. Aosaar, J.,Varik, M., Becker, H., Auna, K., Krasnova, A.,Morozova, G.,Ostonen, I., Mander, U., Lõhmus, K.,Rosenvald,K., Kriiska, K., Soosaarb, K., (2018). The carbon balance of a six-year-old Scots pine (Pinus sylvestris L.) Forest Ecology Management 2019.