PRI-8800 全自動(dòng)變溫培養(yǎng)土壤溫室氣體在線(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)
土壤有機(jī)質(zhì)分解速率（R）對(duì)溫度變化的響應(yīng)非常敏感。溫度敏感性參數(shù)（Q10）可以刻畫(huà)土壤有機(jī)質(zhì)分解對(duì)溫度變化的響應(yīng)程度。Q10是指溫度每升高10℃，Ｒ所增加的倍數(shù)；Q10值越大，表明土壤有機(jī)質(zhì)分解對(duì)溫度變化就越敏感。Ｑ10不僅取決于有機(jī)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(jī)質(zhì)分解對(duì)溫度變化的響應(yīng)，在不同生態(tài)類(lèi)型系統(tǒng)、不同研究間架起了一個(gè)規(guī)范的和可比較的參數(shù)，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(cè)量，從而導(dǎo)致不同土壤的呼吸對(duì)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，最低20個(gè)溫度梯度擬合土壤呼吸對(duì)溫度的響應(yīng)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(cè)量系統(tǒng)為Q10的研究提供了強(qiáng)有力的工具，不僅能用于測(cè)量Q10對(duì)環(huán)境變量主控溫度因子的響應(yīng)，也能用于測(cè)量其對(duì)土壤含水量、酶促反應(yīng)、有機(jī)底物、土壤生物及時(shí)空變異等的響應(yīng)。PRI-8800為Q10對(duì)關(guān)聯(lián)影響因子的研究，提供了一套快捷、高效、準(zhǔn)確的整體解決方案。
主要特點(diǎn)
- 可設(shè)定恒溫或變溫培養(yǎng)模式；
- 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，25位樣品盤(pán)；
- 大氣本底緩沖氣或鋼瓶氣清洗氣路；
- 一體化設(shè)計(jì)，內(nèi)置CO2 H2O模塊；
- 可外接高精度濃度或同位素分析儀。
研究領(lǐng)域
1）利用其自動(dòng)、連續(xù)、快速的特點(diǎn)，開(kāi)展區(qū)域尺度的聯(lián)網(wǎng)研究，揭示不同區(qū)域或植被類(lèi)型的Q10變異及其控制機(jī)制。受傳統(tǒng)培養(yǎng)和測(cè)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(yàn)處理?xiàng)l件和實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法造成的高不確定性問(wèn)題。
2）開(kāi)展Q10對(duì)連續(xù)溫度變化過(guò)程響應(yīng)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(duì)溫度變化的響應(yīng)機(jī)制。受傳統(tǒng)方法的限制，當(dāng)前大多數(shù)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(duì)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(qū)的常見(jiàn)現(xiàn)象，土壤微生物活性（碳礦化速率或氮礦化速率）對(duì)水分可獲得性的響應(yīng)一直是非常重要又極具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問(wèn)題；類(lèi)似的，土壤微生物對(duì)外界資源脈沖式供應(yīng)的響應(yīng)或激發(fā)效應(yīng)也是近期研究熱點(diǎn)。
4) 隨著設(shè)備的廣泛使用與改進(jìn)，尤其是與13C分析設(shè)備相結(jié)合，相信會(huì)在土壤有機(jī)質(zhì)周轉(zhuǎn)領(lǐng)域具有更多的應(yīng)用前景。
技術(shù)指標(biāo)
| 指標(biāo) | 標(biāo)準(zhǔn)配置參數(shù) |
| 培養(yǎng)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(nèi)膽尺寸（溫控內(nèi)腔） | 400 mm W × 400 mm D × 200 mm H（有效區(qū)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 |
| 氣路清洗 | 大氣本底緩沖氣 |
| 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 | 落地式，前部萬(wàn)向輪，后部固定論 |
| 整機(jī)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(biāo) | |
| CO2 測(cè)量范圍 | 0-2000 ppm |
| CO2 準(zhǔn)確度 | ± 2% |
| CO2零點(diǎn)穩(wěn)定性 | ± 2%（>12個(gè)月） |
| CO2重復(fù)性@零點(diǎn) | ± 0.3% |
| CO2重復(fù)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(cè)量范圍 | 0~6% |
| H2O準(zhǔn)確度 | ± 2% |
| 標(biāo)準(zhǔn)工作溫度 | -20 ~45 °C |
| 標(biāo)準(zhǔn)工作壓力 | 800 ~ 1150mbar |
| 取樣流速 | 標(biāo)準(zhǔn)1L/min，可調(diào) |
| 預(yù)熱時(shí)間 | 1min |
| 校準(zhǔn)頻率 | 建議12月校準(zhǔn)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(yǎng)土壤溫室氣體在線(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)主要包含自動(dòng)進(jìn)樣器、水槽、壓縮機(jī)、CO2 H2O 分析儀、內(nèi)部計(jì)算機(jī)、25位樣品盤(pán)等，25個(gè)樣品瓶。
PRI-8800 Plus可以選配不同的氣體分析儀，如CO2 H2O分析儀、高精度CO2 CH4 N2O H2O分析儀、CO2 CH4同位素分析儀等，具體請(qǐng)咨詢(xún)銷(xiāo)售人員。
PRI-8800 Plus可以選配不同的氣體分析儀，如CO2 H2O分析儀、高精度CO2 CH4 N2O H2O分析儀、CO2 CH4同位素分析儀等，具體請(qǐng)咨詢(xún)銷(xiāo)售人員。
PRI-8800 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
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提出的最低20個(gè)溫度梯度擬合土壤呼吸對(duì)溫度響應(yīng)曲線(xiàn)的建議，將糾正以往研究人員只設(shè)置3-5個(gè)溫度點(diǎn)(大約相隔5-10℃)進(jìn)行呼吸測(cè)量的做法，該建議能解決傳統(tǒng)方法因溫度梯度少而導(dǎo)致的不同土壤的呼吸對(duì)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(jié)果的準(zhǔn)確性。而上述至少20個(gè)溫度點(diǎn)的設(shè)置和對(duì)應(yīng)的土壤呼吸測(cè)量，僅僅需要在PRI-8800程序中預(yù)設(shè)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(cè)量，這將極大提高科學(xué)家的工作效率。
除了上述變溫應(yīng)用案例外，科學(xué)家還可以依據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行諸如日變化、月變化、季節(jié)變化、甚至年度溫度變化的模擬培養(yǎng)，通過(guò)PRI-8800的“傻瓜式”操作測(cè)量，將極大減少科學(xué)家實(shí)驗(yàn)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(yǎng)土壤CO2 H2O在線(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)主要包含自動(dòng)進(jìn)樣器、水槽、壓縮機(jī)、CO2 H2O 分析儀、內(nèi)部計(jì)算機(jī)、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(yǎng)的特色，還可以進(jìn)行恒溫培養(yǎng)，抑或是恒溫/變溫交替培養(yǎng)，這些組合無(wú)疑拓展了系統(tǒng)在不同溫度組合條件下的應(yīng)用場(chǎng)景。
2）水分依賴(lài)性的研究：多數(shù)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(xiàn)出一定的水分依賴(lài)特性。PRI-8800可以通過(guò)手動(dòng)調(diào)整土壤含水量的做法，并在PRI-8800快速連續(xù)測(cè)量模式下，實(shí)現(xiàn)不同水分梯度條件下土壤呼吸的精準(zhǔn)測(cè)量，而PRI-8800的邏輯設(shè)計(jì)，為短期、中期和長(zhǎng)期濕度控制條件下的土壤呼吸的連續(xù)、高品質(zhì)測(cè)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(yǎng)測(cè)量，能加速某些研究進(jìn)程并獲得可靠結(jié)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(duì)土壤呼吸的持續(xù)影響、鹽堿土壤不同改良措施下的土壤呼吸的變化響應(yīng)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(duì)Q10影響重大。通過(guò)溫度響應(yīng)了解培養(yǎng)前后的微生物種群和數(shù)量的變化以及對(duì)應(yīng)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(duì)土壤生物依賴(lài)性的響應(yīng)解析。
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(duì)Q10影響重大。通過(guò)溫度響應(yīng)了解培養(yǎng)前后的微生物種群和數(shù)量的變化以及對(duì)應(yīng)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(duì)土壤生物依賴(lài)性的響應(yīng)解析。
PRI-8800 部分發(fā)表文章
1.Li, C., Xiao, C.W., Guenet, B., Li, M.X., Xu, L., He, N.P. 2022. Short-term effects of labile organic C addition on soil microbial response to temperature in a temperate steppe. Soil Biology and Biochemistry 167, 108589. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2022.108589.
2.Jiang ZX, Bian HF, Xu L, He NP. 2021. Pulse effect of precipitation: spatial patterns and mechanisms of soil carbon emissions. Frontiers in Ecology and Evolution, 9: 673310.
3.Liu Y, Xu L, Zheng S, Chen Z, Cao YQ, Wen XF, He NP. 2021. Temperature sensitivity of soil microbial respiration in soils with lower substrate availability is enhanced more by labile carbon input. Soil Biology and Biochemistry, 154: 108148.
4.Bian HF, Zheng S, Liu Y, Xu L, Chen Z, He NP. 2020. Changes in soil organic matter decomposition rate and its temperature sensitivity along water table gradients in cold-temperate forest swamps. Catena, 194: 104684.
5.Xu M, Wu SS, Jiang ZX, Xu L, Li MX, Bian HF, He NP. 2020. Effect of pulse precipitation on soil CO2 release in different grassland types on the Tibetan Plateau. European Journal of Soil Biology, 101: 103250.
6.Liu Y, He NP, Xu L, Tian J, Gao Y, Zheng S, Wang Q, Wen XF, Xu XL, Yakov K. 2019. A new incubation and measurement approach to estimate the temperature response of soil organic matter decomposition. Soil Biology & Biochemistry, 138, 107596.
7.Liu Y, He NP, Wen XF, Xu L, Sun XM, Yu GR, Liang LY, Schipper LA. 2018. The optimum temperature of soil microbial respiration: Patterns and controls. Soil Biology and Biochemistry, 121: 35-42.
8.Liu Y, Wen XF, Zhang YH, Tian J, Gao Y, Ostle NJ, Niu SL, Chen SP, Sun XM, He NP. Widespread asymmetric response of soil heterotrophic respiration to warming and cooling. Science of Total Environment, 635: 423-431.
9.Wang Q, He NP, Xu L, Zhou XH. 2018. Important interaction of chemicals, microbial biomass and dissolved substrates in the diel hysteresis loop of soil heterotrophic respiration. Plant and Soil, 428: 279-290.
10.Wang Q, He NP, Xu L, Zhou XH. 2018. Microbial properties regulate spatial variation in the differences in heterotrophic respiration and its temperature sensitivity between primary and secondary forests from tropical to cold-temperate zones. Agriculture and Forest Meteorology, 262, 81-88.
11.Li J, He NP, Xu L, Chai H, Liu Y, Wang DL, Wang L, Wei XH, Xue JY, Wen XF, Sun XM. 2017. Asymmetric responses of soil heterotrophic respiration to rising and decreasing temperatures. Soil Biology & Biochemistry, 106: 18-27.
12.Liu Y, He NP, Xu L, Niu SL, Yu GR, Sun XM, Wen XF. 2017. Regional variation in the temperature sensitivity of soil organic matter decomposition in China’s forests and grasslands. Global Change Biology, 23: 3393-3402.
13.Wang Q, He NP*, Liu Y, Li ML, Xu L. 2016. Strong pulse effects of precipitation event on soil microbial respiration in temperate forests. Geoderma, 275: 67-73.
14.Wang Q, He NP, Yu GR, Gao Y, Wen XF, Wang RF, Koerner SE, Yu Q*. 2016. Soil microbial respiration rate and temperature sensitivity along a north-south forest transect in eastern China: Patterns and influencing factors. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 121: 399-410.
15.He NP, Wang RM, Dai JZ, Gao Y, Wen XF, Yu GR. 2013. Changes in the temperature sensitivity of SOM decomposition with grassland succession: Implications for soil C sequestration. Ecology and Evolution, 3: 5045-5054.
16.何念鵬, 劉遠(yuǎn), 徐麗, 溫學(xué)發(fā), 于貴瑞, 孫曉敏. 2018. 土壤有機(jī)質(zhì)分解溫度敏感性研究：培養(yǎng)與測(cè)定模式. 生態(tài)學(xué)報(bào), 38: 4045-4051.
17.Mao X1, Zheng J1, Yu W, Guo X, Xu K, Zhao R, Xiao L, Wang M, Jiang Y, Zhang S, Luo L, Chang J, Shi Z, Luo Z* 2022. Climate-induced shifts in composition and protection regulate temperature sensitivity of carbon decomposition through soil profile. Soil Biology and Biochemistry 172, 108743.
18.He Y, Zhou X, Jia Z, et al. Apparent thermal acclimation of soil heterotrophic respiration mainly mediated by substrate availability[J]. Global Change Biology, 2022.
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18.He Y, Zhou X, Jia Z, et al. Apparent thermal acclimation of soil heterotrophic respiration mainly mediated by substrate availability[J]. Global Change Biology, 2022.
穩(wěn)定/放射性同位素
010-88121891