蒸滲儀升級(jí)｜SoilScope加裝 iChamber 實(shí)現(xiàn)水碳氮耦合觀測

開展溫室氣體通量同步觀測，對(duì)農(nóng)田、濕地、草地碳循環(huán)與碳匯評(píng)估研究至關(guān)重要。已配備SoilScope稱重蒸滲儀的野外站點(diǎn)，可加裝iChamber自動(dòng)箱外接氣體分析儀，構(gòu)建水文?溫室氣體一體化監(jiān)測方案，釋放站點(diǎn)科研潛力。

一、SoilScope稱重蒸滲儀設(shè)備概況

SoilScope稱重蒸滲儀可還原土壤水勢，采集蒸發(fā)蒸騰、入滲滲漏、水量平衡等水文數(shù)據(jù)，是野外水分研究核心設(shè)備。但僅支持水文監(jiān)測，無法自動(dòng)采集CO?、CH?、N?O溫室氣體通量，難以開展水?碳?氮耦合研究。

圖1：蒸滲儀試驗(yàn)區(qū)現(xiàn)場全景

 

二、iChamber 設(shè)備及升級(jí)實(shí)施方案

iChamber為適配稱重蒸滲儀開發(fā)的多功能自動(dòng)氣體箱，可直接匹配SoilScope蒸滲儀原狀土柱。設(shè)備按照預(yù)設(shè)時(shí)序自動(dòng)完成整套氣體采樣，測量結(jié)束箱體抬起，自動(dòng)恢復(fù)土柱的田間自然環(huán)境。 

本次改造屬于增量升級(jí)，無需替換蒸滲儀罐體、稱重模塊等核心硬件，完整復(fù)用站點(diǎn)原有供電、數(shù)采系統(tǒng)與土建基礎(chǔ)，即可打通水文與溫室氣體通量同步采集鏈路，實(shí)現(xiàn)水?碳?氮耦合觀測目標(biāo)。

三、加裝iChamber的動(dòng)因與科研收益

為什么要加入iChamber

僅依靠蒸滲儀只能得到水分?jǐn)?shù)據(jù)；傳統(tǒng)配套方案多采用手動(dòng)靜態(tài)箱開展溫室氣體觀測，水文觀測與氣體觀測分設(shè)在不同樣地，受土壤空間異質(zhì)性影響，兩組數(shù)據(jù)很難匹配對(duì)應(yīng)。同時(shí)人工采樣受人力限制，采樣頻次低，很難捕捉降雨、施肥、干濕交替誘發(fā)的 N?O 脈沖排放等短時(shí)關(guān)鍵過程，難以揭示水分調(diào)控碳氮?dú)怏w排放的內(nèi)在機(jī)理。因此需要引入iChamber，補(bǔ)齊原位自動(dòng)氣體觀測短板。

加入iChamber后給科研帶來的好處

·       數(shù)據(jù)同源，消除空間誤差：水文、氣體觀測基于同一套原狀土柱，規(guī)避不同樣地土壤差異帶來的數(shù)據(jù)偏差。

·       自動(dòng)化高頻觀測，捕獲關(guān)鍵過程：實(shí)現(xiàn)晝夜無人值守采樣，可捕捉脈沖式溫室氣體排放事件，提升數(shù)據(jù)完整度。

·       原位條件不受擾動(dòng)：非測量狀態(tài)箱體抬起，不遮擋光照、不阻隔降雨，不破壞蒸滲儀原有水文邊界。

·       多設(shè)備時(shí)序?qū)R：和蒸滲儀、氣體分析儀時(shí)間同步，水文?氣體數(shù)據(jù)時(shí)序一一對(duì)應(yīng)，方便耦合統(tǒng)計(jì)分析。

·       改造成本可控：保留原有蒸滲儀整套硬件，老站點(diǎn)以較低成本拓展碳氮觀測維度。

圖2：ichamber試驗(yàn)區(qū)現(xiàn)場全景

 

四、升級(jí)核心價(jià)值與總結(jié)

? 原位環(huán)境保真，保障蒸滲儀原有水文觀測精度 

? 多設(shè)備時(shí)序聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)水、碳、氮多指標(biāo)同步協(xié)同觀測 

? 充分復(fù)用現(xiàn)有設(shè)備與基建，規(guī)避站點(diǎn)重建的高額投入 

? 單套土柱兼顧水量平衡與溫室氣體觀測，支撐碳循環(huán)、碳匯評(píng)估相關(guān)研究 

? 適配農(nóng)田、濕地、草地等多種類型生態(tài)系統(tǒng)野外觀測

綜上，現(xiàn)有 SoilScope 蒸滲儀站點(diǎn)加裝 iChamber，可快速拓展溫室氣體通量監(jiān)測能力，升級(jí)為水?碳?氮耦合一體化野外觀測平臺(tái)，服務(wù)生態(tài)系統(tǒng)長期定位觀測研究。