LysiCosm-SPAC 群落全株碳氮水过程监测系统

LysiCosm-SPAC 群落全株碳氮水过程监测系统

生态系统监测任务中生态系统格局、生态要素监测对实时性要求不高，间断性监测基本可以满足要求，但生态系统过程监测一般需要实时、连续的监测数据，对于干扰因子的生态响应或反馈研究，还需要人为设置控制条件才能实现。区域生态系统过程模型也需要样地或样点的实时监测数据提供检验和验证。

LysiCosm-SPAC是一套高性价比土壤-植物-大气连续体、实时在线监测系统，可以原位观测群落生态系统或全株植物的碳、氮、水变化过程，也可以用于增温、控水条件下群落生态系统的变化过程研究，记录群落生态系统日NEE变化，夜间的暗呼吸，估算群落生态系统GPP，评估生态系统碳汇能力。

一、工作原理

LysiCosm-SPAC是基于控制型土柱的群落全株生态系统碳氮水过程（草地群落系统、作物整株系统）在线监测设备

主机测量地下剖面土壤水分、温度、电导率、氧化还原等参数的同时，记录地上全株植物或群落的CO2、H2O等参数，时间分辨率达秒级。同步测量根系的水平和垂直结构及根区动物。

土壤可在设定范围内变化，柱体带边界层控制功能。

地上测量高度可随植物高度调整，0.5-2.3米可调，也可定制高度。

二、系统功能及应用

1、群落全株日间净光合、夜间暗呼吸在线测量

群落全株的光合、呼吸测量需要大的测量室。传统的静态箱法只能间断测量，无法连续测量夜间的暗呼吸；自动箱的设计也有问题待解决，一种测量时覆盖地表，测量完成后自动移动到侧面，对测点无遮挡，但这种自动箱面积小、高度低，一般只能用于测量裸地的土壤呼吸，测量覆地的草本生态系统时因面积小代表性差。

另外一种是带框架的自动箱，不测量时无法完全打开，会影响测量点的气体扩散，影响测量精度，对测量的降水、辐射、风速影响比较大，导致测量代表性差。

iChamber 群落全株自动箱是业内唯一能连续测量全株的新型自动箱，是澳作公司拥有自主知识产权、自主研发、国内生产的产品，集六项设计专利于一体，独一无二的无框架、无立柱设计，高度随植物生长可调、面积可达1平米、高度2.3米，可用于群落全株的净光合在线测量，填补了业内空白。

iChamber 群落全株自动箱有三种规格，适用于不同的生态类型，特殊需要，也可定制。

S120型iChamber面积1M²（直径1.2M），高度2.3米，可测量灌木、苗木，用于森林、湿地、荒漠植被等生态系统交换测量。

可以配置1平米、高2米的控制型土柱，做碳氮水过程的控制试验。

S62型iChamber面积0.3M²（直径0.62M），高度1.1米，用于农田生态系统，带植被的湿地、荒漠生态系统，带藤曼、灌木的草地、城市生态系统。

S35型iChamber面积0.08M²（直径0.35M），高度0.5米，用于草地生态系统。

冬小麦地一次日间、夜间的测量数据显示趋势和大田情况相符，曲线图如下：

2、日间测量群落全株呼吸

iChamber 箱体材料有透明和非透明可选，在日间也能测量呼吸。

3、群落全株CO2、N2O、H2O、CH4通量分钟变化

改变了过去观测物质种类单一、缺乏多种物质组分集成观测的情况，一台分析仪同步测量CO2、N2O、H2O、CH4，还可选配测量13C-CO2、18O-CO2 、15N、18O等同位素，可识别不同物质排放过程之间的协同或消长关系。

主机采用激光光谱测量气体分子，时间分辨率可达秒级。

冬小麦地24小时，每半小时一次CO2通量

4、边界层控制功能，调控生态系统参数

边界层控制功能可调控土柱的水文过程与野外一致，确保基于观测柱体的数据可以代表野外的生态系统变化过程；或稳定在设定的控制试验条件，观测生态系统的气候变化响应过程。

提供水位和水势2种边界层控制功能，满足不同的气候类型。南方地下水位高的生态系统，可采用水位控制；北方地下水埋深低的，可采用水势控制。

土壤增温功能，模拟冬夏季不同的热通量。

LysiCosm-SPAC 系统可调控如下参数，实现大田原位条件下的控制实验。

 水位控制范围：0.1～20m    精度：±2mm

 水势控制：+1000～-750hpa  精度：±20hpa

 温度控制：0.1～5℃        精度：±0.2℃

 降雨控制：0.1～200mm/H   精度： ±0.5mm

 光强度：1～3000umol      精度：±30umol

 CO2 ：400～3000ppm      精度：±30ppm

5、

5、地下根系生长动态监测

获取根系水平和垂直拓扑结构，研究原状土壤条件下，根的垂直及水平方向的动态生长过程，同步、同点观测的土壤水力学参数及土壤溶质变化，为根际环境因子与根系生态的交互作用、根际动物行为研究等提供了基础数据。

土壤水势及地下水位的控制能力还为根系的抗性研究提供不同根际环境。

根区温度可在0.1-5°变化，研究根区增温对根系生长和碳氮排放的影响。

   RhizoCam 原位根系自动测量系统，实现无人值守测量，监测根系动态变化的时间分辨率可达分钟。

6、根区动物监测

4800dpi高清、大视野拍照功能，实时清晰显示土壤、根系和动物情况。可用于研究土壤动物对根系的影响。微根窗管中能清晰观察到植物幼根、细根的生长、发育、死亡，观察到多种类型土壤动物跳虫、蚂蚁、蜘蛛和蚯蚓等地下动物活动。

7、地下温室气体廓线监测

iChamber-G土壤采气矛用于土壤剖面气体采集，埋入土壤剖面的不同深度，采气矛管壁的小孔与土壤气体交换平衡后将气体泵出，与气体分析仪通过管路连接，可以测量土壤剖面不同深度处土壤气体成分的实时浓度。

设置不同的土壤温度和土壤水分，用于研究控制条件下土壤温室气体排放的变化。

可以用于常规土壤或积水土壤（湿地）。

二、技术指标

1、控制型柱体 0.08-4平米，高0.3-4米

2、边界层控制

水量分辨率：0.001mm, 水量精度：0.01mm（潜水蒸发测量精度：0.01mm）

水位控制范围：0-1500mm 水位控制精度：±5mm

3、称重类型：直接称重系统，高精度直接称重传感器

称重范围：0-6000.0kg，

称重分辨率：分辨率0.01kg，0.01mm水深（1平米）

综合精度：0.01%

显示屏：分辨率6位有效数字

4、 iChamber群落全株自动箱

面积 0.08-1平米，高0.5-2.3米

升降高度：随植物长高自动调节

呼吸罩类型：透光/不透光可选

升降速度：50mm/s

5、 气体测量

测量原理：激光光谱技术