PRI-8800:開啟SOM分解對(duì)溫度響應(yīng)的新培養(yǎng)和測定模式

瀏覽次數(shù)：4273　發(fā)布日期：2019-9-27　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

土壤有機(jī)質(zhì)(SOM)對(duì)溫度變化的響應(yīng)，不僅影響土壤養(yǎng)分循環(huán)、還影響陸地生態(tài)系統(tǒng)碳源/匯效應(yīng)。土壤有機(jī)質(zhì)分解的溫度敏感性（Q10）不僅是生態(tài)學(xué)和土壤學(xué)研究的核心科學(xué)問題之一，也是全球變化生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)Q10的影響因素或機(jī)制開展了大量卓有成效的研究工作，并有不少相關(guān)的綜述或展望；然而，迄今為止有關(guān)培養(yǎng)與測定模式的探討卻非常少。

技術(shù)難點(diǎn)

傳統(tǒng)上，科研人員廣泛采用了恒溫培養(yǎng)+間斷測定模式（CDM模式）；即通過設(shè)置3~6個(gè)恒定溫度對(duì)土壤進(jìn)行培養(yǎng)（如5、10、15、20、25℃等），然后在天、周、月間隔，測定土壤有機(jī)碳分解速率（Rs）；在測試方法上，大多采用堿液吸收法或氣相色譜法進(jìn)行測定，然后再利用所測定的Rs和對(duì)應(yīng)溫度計(jì)算Q10。后來，也有人在此基礎(chǔ)上提出將土壤培養(yǎng)改良為連續(xù)變溫的模式，即連續(xù)變溫培養(yǎng)+間段測試模式（VDM模式）。這兩種經(jīng)典模式極大地推動(dòng)了SOM分解對(duì)溫度響應(yīng)的研究，但卻無法從理論、算法、操作上克服其固有的問題。

為了克服CDM和VDM模式的弊端，在總結(jié)前人相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，北京普瑞億科科技有限公司和中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所何念鵬研究團(tuán)隊(duì)合作研發(fā)了PRI-8800全自動(dòng)變溫土壤培養(yǎng)溫室氣體（同位素）分析系統(tǒng)，并發(fā)展了Q10研究的連續(xù)變溫培養(yǎng)+連續(xù)自動(dòng)測試的新模式（如圖所示）。

SOM分解對(duì)溫度變化響應(yīng)的連續(xù)變溫培養(yǎng)+連續(xù)測定模式（VCM模式）

VCM模式充分利用連續(xù)變溫培養(yǎng)+連續(xù)–高頻土壤微生物呼吸測定裝置聯(lián)用的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)了對(duì)土壤樣品連續(xù)變溫培養(yǎng)，基本克服了CDM模式中土壤微生物對(duì)特定培養(yǎng)溫度的適應(yīng)性和底物消耗不均的重要缺陷。VCM模式通過開發(fā)連續(xù)–高頻土壤微生物呼吸測定系統(tǒng)，可結(jié)合培養(yǎng)過程的溫度特征，在升/降溫過程中對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行連續(xù)的、高頻度的測試。通過測定更多溫度下土壤微生物呼吸速率，從而提高Q10的擬合精度。同時(shí)，在新設(shè)備支持下，VCM模式的培養(yǎng)與測試過程非常簡單快捷，有利于開展大量樣品測試或大尺度聯(lián)網(wǎng)研究。

在理論上深入探討三種模式優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合三種模式開展了多點(diǎn)的對(duì)比性案例研究，有關(guān)VCM模式優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用前景的相關(guān)論文近期在土壤學(xué)領(lǐng)域國際期刊soil Biology & Biochemistry 正式在線發(fā)表。該論文是團(tuán)隊(duì)前期大量研究的延續(xù)，為今后國內(nèi)外開展SOM分解對(duì)溫度變化響應(yīng)的相關(guān)研究提供了可借鑒的方法學(xué)。

相關(guān)研究受到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31770655,41571130043）、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFC0500102）、生態(tài)系統(tǒng)觀測與模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室青年團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（LENOM2016Q0005）等的資助。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038071719302603

來源：中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所

PRI-8800

PRI-8800全自動(dòng)變溫土壤培養(yǎng)溫室氣體（同位素）分析系統(tǒng)，可對(duì)接土壤呼吸研究的不同分析儀，組裝為成套設(shè)備，填補(bǔ)分析儀器無法直接應(yīng)用試驗(yàn)課題的空白，解決該方向從分析儀器到實(shí)驗(yàn)室直接應(yīng)用最后一公里的難題。

性能優(yōu)勢

可靈活對(duì)接不同分析儀（同位素分析儀、氣體濃度分析儀等）；
標(biāo)配16位樣品盤，也可選配4位或9位樣品盤；
自動(dòng)化程度高，無人值守，24小時(shí)不間斷工作；
可方便拆卸土壤瓶固定裝置，實(shí)現(xiàn)在線置換土壤瓶；
全自動(dòng)控溫系統(tǒng)（-20~80 ℃），控溫精度優(yōu)于0.1 ℃；
土壤溫度傳感器探針可頻繁自動(dòng)插入土壤瓶中，準(zhǔn)確測量土壤溫度；
高效的氣體循環(huán)氣路——雙回路氣路設(shè)計(jì)，可根據(jù)需要對(duì)CO2濃度進(jìn)行預(yù)處理，調(diào)控系統(tǒng)內(nèi)的起始CO2濃度（避免過高CO2濃度的抑制效應(yīng)）；
高效的氣路設(shè)計(jì)，縮短響應(yīng)時(shí)間；
可靈活設(shè)定的標(biāo)定系統(tǒng)，保障測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；
友好的軟件界面，可根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)需要設(shè)定參數(shù)及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。

配置說明

PRI-8800全自動(dòng)變溫土壤培養(yǎng)溫室氣體（同位素）分析系統(tǒng)，其中標(biāo)配為CO2 H2O 分析儀，也可以連接AMBA、AP2E、LI-COR 等品牌的氣體和同位素分析儀。

技術(shù)指標(biāo)

指標(biāo)	標(biāo)準(zhǔn)配置參數(shù)	接收定制	備注
系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間	<4s
氣壓傳感器精度	0.05%
溫度傳感器精度	±0.15℃
氣體流速	1L/min		0-4L/min 可調(diào)
培養(yǎng)瓶溫度范圍	-20~80℃	●	可根據(jù)客戶需求更改溫度范圍
溫度控制精度	±0.1℃
加熱功率	1500W	●	可更換不同功率的加熱器
制冷功率	1250W	●	可更換不同功率的壓縮機(jī)
變溫速率(升溫)	60s/℃	●	跟加熱器功率有關(guān)
變溫速率(降溫)	90s/℃	●	跟壓縮機(jī)功率有關(guān)
循環(huán)泵流量	20L/min	●	可調(diào)
重復(fù)定位精度	0.02mm
負(fù)載	<2KG
工作電壓	24V 12.5A
控制箱功率	220VAC<350W
有效行程	400400150mm	●	可根據(jù)客戶需要更改有效行程
控制方式	PC		控制箱內(nèi)集成微型PC主機(jī)
培養(yǎng)瓶容積	150mL	●	可更換各種容積培養(yǎng)瓶
氣體管路	1/8不銹鋼管或特氟龍管	●	可根據(jù)客戶需求更改
CO2吸收劑	NC Technologies S.r.l.	●	可根據(jù)客戶需求更換吸收劑
采樣裝置尺寸	800800700mm
控制箱尺寸	500420200mm

研究領(lǐng)域

1、利用其自動(dòng)、連續(xù)、快速的特點(diǎn)，開展區(qū)域尺度的聯(lián)網(wǎng)研究，揭示不同區(qū)域或植被類型的Q10變異及其控制機(jī)制。受傳統(tǒng)培養(yǎng)和測試方法的影響，研究人員很難開展類似的研究，雖然整合分析能一定程度解決這個(gè)問題，但也存在不同實(shí)驗(yàn)處理?xiàng)l件和實(shí)驗(yàn)測定方法造成的高不確定性問題。

2、開展Q10對(duì)連續(xù)溫度變化過程響應(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、周尺度來開展，并沒有揭示真實(shí)的溫度日動(dòng)態(tài)。

3、更好地開展土壤微生物對(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)問題；類似的，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。

部分發(fā)表文獻(xiàn)

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