土壤有機質(zhì)分解速率（R）對溫度變化的響應非常敏感。溫度敏感性參數（Q10）可以刻畫(huà)土壤有機質(zhì)分解對溫度變化的響應程度。Q10是指溫度每升高10℃，Ｒ所增加的倍數；Q10值越大，表明土壤有機質(zhì)分解對溫度變化就越敏感。Ｑ10不僅取決于有機質(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質(zhì)分解對溫度變化的響應，在不同生態(tài)類(lèi)型系統、不同研究間架起了一個(gè)規范的和可比較的參數，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)行測量，從而導致不同土壤的呼吸對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溫度的響應曲線(xiàn)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(xiàn)測量系統為Q10的研究提供了強有力的工具，不僅能用于測量Q10對環(huán)境變量主控溫度因子的響應，也能用于測量其對土壤含水量、酶促反應、有機底物、土壤生物及時(shí)空變異等的響應。PRI-8800為Q10對關(guān)聯(lián)影響因子的研究，提供了一套快捷、高效、準確的整體解決方案。
主要特點(diǎn)
- 可進(jìn)行恒溫或變溫培養設定；
- 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(pán)；
- 具有CO2預降低的雙回路設計；
- 一體化設計，內置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、快速的特點(diǎn)，開(kāi)展區域尺度的聯(lián)網(wǎng)研究，揭示不同區域或植被類(lèi)型的Q10變異及其控制機制。受傳統培養和測試方法的影響，研究人員很難開(kāi)展類(lèi)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)驗處理條件和實(shí)驗測定方法造成的高不確定性問(wèn)題。
2）開(kāi)展Q10對連續溫度變化過(guò)程響應研究，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溫度變化的響應機制。受傳統方法的限制，當前大多數研究均在小時(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-半干旱區的常見(jiàn)現象，土壤微生物活性（碳礦化速率或氮礦化速率）對水分可獲得性的響應一直是非常重要又挑戰性的科學(xué)問(wèn)題；類(lèi)似的，土壤微生物對外界資源脈沖式供應的響應或激發(fā)效應也是近期研究熱點(diǎn)。
4) 隨著(zhù)設備的廣泛使用與改進(jìn)，尤其是與13C分析設備相結合，相信會(huì )在土壤有機質(zhì)周轉領(lǐng)域具有更多的應用前景。
技術(shù)指標
PRI-8800 技術(shù)指標 | 指標 | 標準配置參數 |
| 培養瓶容積 | 150mL，耐高低溫玻璃瓶 |
| 樣品盤(pán)盤(pán)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 |
| 內膽尺寸（溫控內腔） | 400 mm W × 400 mm D × 200 mm H（有效區域） |
| 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(mén)底部進(jìn)風(fēng)，后面板上部排風(fēng) |
| 外觀(guān) | 落地式，前部萬(wàn)向輪，后部固定論 |
| 整機尺寸 | 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 |
| CO2 測量范圍 | 0-2000 ppm |
| CO2 準確度 | ± 2% |
| CO2零點(diǎn)穩定性 | ± 2%（>12個(gè)月） |
| CO2重復性@零點(diǎn) | ± 0.3% |
| CO2重復性@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測量范圍 | 0~6% |
| H2O準確度 | ± 2% |
| 標準工作溫度 | -20 ~45 °C |
| 標準工作壓力 | 800 ~ 1150mbar |
| 取樣流速 | 標準1L/min，可調 |
| 預熱時(shí)間 | 1min |
| 校準頻率 | 建議12月校準一次 |
| 濕度 | <99% R.H，無(wú)冷凝 |
配置說(shuō)明 PRI-8800全自動(dòng)變溫培養土壤CO2 H2O在線(xiàn)測量系統主要包含自動(dòng)進(jìn)樣器、水槽、壓縮機、CO2 H2O 分析儀、內部計算機、25位樣品盤(pán)等，25個(gè)樣品瓶。
PRI-8800 實(shí)驗設計
1）溫度依賴(lài)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溫度響應曲線(xiàn)的建議，將糾正以往研究人員只設置3-5個(gè)溫度點(diǎn)(大約相隔5-10℃)進(jìn)行呼吸測量的做法，該建議能解決傳統方法因溫度梯度少而導致的不同土壤的呼吸對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果的準確性。而上述至少20個(gè)溫度點(diǎn)的設置和對應的土壤呼吸測量，僅僅需要在PRI-8800程序中預設幾個(gè)溫度梯度即可完成多個(gè)樣品在不同溫度下的自動(dòng)測量，這將極大提高科學(xué)家的工作效率。
除了上述變溫應用案例外，科學(xué)家還可以依據自己的實(shí)驗設計進(jìn)行諸如日變化、月變化、季節變化、甚至年度溫度變化的模擬培養，通過(guò)PRI-8800的“傻瓜式”操作測量，將極大減少科學(xué)家實(shí)驗實(shí)施的周期和工作量，并提高了工作效率。PRI-8800全自動(dòng)變溫培養土壤CO2 H2O在線(xiàn)測量系統主要包含自動(dòng)進(jìn)樣器、水槽、壓縮機、CO2 H2O 分析儀、內部計算機、25位樣品盤(pán)等，25個(gè)樣品瓶。
PRI-8800除了具有上述變溫培養的特色，還可以進(jìn)行恒溫培養，抑或是恒溫/變溫交替培養，這些組合無(wú)疑拓展了系統在不同溫度組合條件下的應用場(chǎng)景。
2）水分依賴(lài)性的研究：多數研究表明，在溫度恒定的情況下，Q10很容易受土壤含水量的影響，表現出一定的水分依賴(lài)特性。PRI-8800可以通過(guò)手動(dòng)調整土壤含水量的做法，并在PRI-8800快速連續測量模式下，實(shí)現不同水分梯度條件下土壤呼吸的精準測量，而PRI-8800的邏輯設計，為短期、中期和長(cháng)期濕度控制條件下的土壤呼吸的連續、高品質(zhì)測量提供了可能。
3）底物依賴(lài)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(xiàn)變溫培養測量，能加速某些研究進(jìn)程并獲得可靠結果，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土壤呼吸的持續影響、鹽堿土壤不同改良措施下的土壤呼吸的變化響應等等。
4）生物依賴(lài)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Q10影響重大。通過(guò)溫度響應了解培養前后的微生物種群和數量的變化以及對應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對土壤生物依賴(lài)性的響應解析。
PRI-8800 部分發(fā)表文章
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