植物 13C 穩定同位素標記技術可對光合固定碳進行定向示蹤，能夠區分新合成光合碳與原有碳庫，定量解析光合產物在植物體內分配、根際碳沉積、植物微生物碳傳遞以及土壤有機碳周轉過程。該技術克服了傳統方法難以溯源碳來源的局限，為揭示植物土壤系統碳循環機制、評估土壤碳匯潛力以及校驗全球變化模型提供關鍵定量依據。

目前植物 13C標記常用的脈沖標記方法存在以下主要問題：

1、密閉腔室改變微環境，脫離真實田間條件。

標記箱內部光照、溫濕度、水汽、CO?濃度、氣體擴散與大田不一樣；密閉環境容易高溫高濕，造成植物脅迫，改變光合速率、呼吸速率以及光合產物分配模式，得到的碳分配結果不能直接外推到原位田間。

2、氣密性是最大風險，漏氣直接造成實驗報廢。

外界普通空氣 12CO?滲入，稀釋 13C 豐度；內部富集 13CO?外泄。脈沖標記尤其容易出現，豐度被壓低，示蹤信號變弱。

3、氣體混合不均，植株間標記豐度不一致

腔室內若無充分攪拌，冠層不同位置葉片 13CO?供給差異，同一批植物標記富集度離散大，重復變異升高。

iChamber13C 標記轉移試驗箱針對 13C 標記現存問題進行了改進，

一、配備恒溫恒濕控制器，密閉狀態下主動調控箱內溫濕度，溫度控制精度 ±1℃，濕度控制精度 ±5% RH；循環風量可達360?m3/h；采用高透光耐候 PC 透明罩保障光照條件。

標記完成后，系統自動啟動通風吹掃模式，把殘余 13CO?排至試驗地遠處，之后切換自然通風換氣模式，植物回到自然生長環境，后續追蹤周期不再密閉在箱體內。

優勢：

1、標記密閉階段盡量維持箱內環境貼近外界，減少高溫高濕帶來的植物脅迫。

2、追蹤階段脫離密閉腔室，較大程度還原真實生長條件；

3、大循環風量同時實現箱內氣體充分混勻，消除腔體內 13CO?濃度梯度，降低同一批植株標記豐度的變異。

二、針對氣密性差，iChamber 底板使用高彈性硅膠膜，植物莖稈穿過底板處實現密封，硅膠具備彈性，允許莖稈徑向生長，不會因植株增粗產生縫隙漏氣；PC 透明罩具備高密封性，防止內部標記氣體外泄。

?優勢：

解決自制箱體莖稈穿孔處密封難的痛點，隨著植物莖稈變粗依舊維持密封性能，減少外界 12CO?滲入稀釋 13C 豐度，降低因漏氣導致實驗失敗的風險。

三、針對人工手動釋放 13CO?，操作誤差大、標記時長不可控、殘留 13CO?過標記。配置13CO?定量釋放控制器，氣體釋放分辨率可達0.01?mL，釋放量可自定義設置；流量計精度 ±1%，壓力適配 0.1200?kPa；搭配 CO?分析儀 / 傳感器實時監測箱內外 CO?濃度，自動控制氣體投放；當箱內 13CO?濃度下降至下限，自動吹掃殘余標記氣體，支持多輪循環脈沖標記流程，全程自動化執行，無需人工值守。

?優勢：

1.13CO?投放精準可控，消除手動操作帶來的人為誤差，實驗可重復性高；

2.支持多次脈沖標記循環，適配重復脈沖標記的科研需求。

四、搭載 CO?分析儀與 CO?傳感器，量程 02000?ppm，可多路切換，同步采集箱內、外界大氣 CO?實時濃度，反饋給控制器用于氣體自動補給調控，完整記錄標記過程氣體時序數據。

?優勢：

可以實時掌握標記過程 CO?動態，后期可結合環境參數做數據校正，彌補自制箱體缺少過程監測的短板。

五、針對使用場景與適配性局限，箱體高度可達140?cm（可自動升降），直徑60?cm，支持定制尺寸；設備可在露天大田、溫室保護地兩種場景使用。

?優勢：

既可以溫室盆栽標記，也可部署于田間開展原位植物脈沖標記，突破傳統自制箱體大多只能溫室盆栽的限制。

上述設備性能特點簡述：

1、13C O2定量釋放控制器

用于定時定量向iChamber內植物釋放13C O2氣體，可以一次定量釋放50ml（可設置）13C O2氣體，同時測量iChamber內的13C O2氣體濃度，使保持設定值或與外界大氣C O2氣體濃度保持一致。

流量計量程：1-100slpm    流量計精度：±1%

壓力范圍：0.1～200kpa     氣體釋放分辨率：0.01ml

2、恒溫恒濕控制器

當iChamber封閉后，為了保證罩內植物的生長環境與外界相同，對iChamber內的環境空氣進行降溫降濕控制，

溫度控制范圍：0～55℃   溫度控制精度：±1℃

濕度控制范圍：30～95%RH   濕度控制精度：±5%RH

循環風量：360m3/H

3、iChamber透明罩

采用耐候透光的PC板材，可以為罩內植物提供充足的光照，同時具有高密封性，

iChamber尺寸：高可達140cm（可自動升降），直徑62cm，可定制

4、CO2氣體分析儀

用于實時測量iChamber內部和外部13CO2氣體濃度，以啟動氣體釋放控制器向iChamber罩內添加13CO2氣體。

由多路控制器切換測量不同iChamber和大氣的實時濃度，送給控制器。

C O2氣體分析儀測量量程：0～2000ppm

C O2氣體分析儀測量精度：2%

C O2氣體分析儀分辨率：1ppm

5、C O2氣體傳感器

用于實時測量iChamber內部和外部13CO2氣體濃度，以啟動氣體釋放控制器向iChamber罩內添加13CO2氣體。

C O2氣體傳感器測量量程：0～2000ppm

C O2氣體傳感器測量精度：3%

C O2氣體傳感器分辨率：1ppm