
野外土壤增溫實驗目前主要有兩種實現方式,一種是地上紅外輻射增溫(野外小區常用),長波紅外輻射加熱地表與植被,熱量自上而下傳導至土壤。一種是在土壤中埋設加熱電纜或溫度插針,可以地下增溫土壤。
這兩種方式都有各自的缺點,地上紅外增溫導致地表輻射加劇蒸發,土壤含水量顯著低于對照,水分與溫度效應混雜;晝夜、晴天陰天升溫幅度波動大,僅表層 0–5 cm 升溫明顯,深層幾乎無增溫;加熱電纜或插桿式增溫在熱源附近溫度高,距熱源越遠溫度越低,無法均勻增溫。野外增溫受冬季低溫、夏季暴雨、大風、霜凍影響,處理不穩定。
結合我司多年豐富的原位蒸滲系統安裝經驗,我們自主研發了SmartSoil 野外增溫試驗系統,開創性地采用土壤中增溫的方法,熱源分布在目標土層內部,熱量均勻擴散。配合溫控設備可將土壤溫度穩定在目標范圍。不會出現自然增溫或其他加熱方式的溫度波動過大問題。
各土層升溫幅度可控、溫差小,可實現全目標土層恒定增溫幅度,不受晝夜光照影響。熱量從土壤內部釋放,地表無強熱輻射,土面蒸發弱,土壤水分梯度更接近自然狀態,水分干擾更小。
增溫裝置可以布設在SoilScope控制型蒸滲柱體內,柱體側壁保溫隔熱,底部防滲隔熱,土體為獨立封閉單元,無側向熱損耗;配套閉環恒溫控制系統,24 h 晝夜、整個試驗周期均可穩定維持目標溫差,升溫處理一致性高,數據變異小。
蒸滲柱四周防滲,水分僅能向上蒸發或向下滲漏,全部滲濾液可完整收集,升溫誘導的碳氮淋失、耗水損耗能做到精準定量,不存在野外無法計量的側向流失誤差。增溫僅改變土體溫度,不會同步擾動地上微環境,可分離土壤升溫直接效應與空氣、光照帶來的間接干擾。
蒸滲柱體可取原狀土柱,土柱面積1平方米,高度可定制。采用“直接稱重"方式,稱重傳感器精度達到了1/10000,使蒸滲儀的蒸散分辨率達到了0.01mm(1平米面積蒸滲儀),可以直接精準測量潛水蒸發量。

自動記錄分層水分、水勢的瞬時值,在與大田水勢梯度一致的情況下,得到罐體內的土壤水動力學參數,水位變化量、滲漏量。

蒸滲柱體是封閉可控土體單元,加裝增溫系統,可用于模擬全球氣候變暖,定量解析土壤升溫對水 - 碳 - 氮耦合過程的獨立與交互效應。
通過精準設置恒定土壤增溫梯度(+1、+2、3℃等),單獨量化土溫升高對土壤 CO?、N?O、CH?排放、有機質礦化、根系與微生物呼吸的驅動作用。
結合SoilGas土壤 CO2 CH4 N2O H2O在線監測儀與iChamber-LY 蒸滲冠層箱,可在線、實時、原位自動測量土壤CO2、CH4和N2O排放通量。監測儀基于激光吸收光譜原理,測量精度達到ppb級。

SoilGAS CO2/CH4/N2O在線監測儀
iChamber-LY蒸滲冠層箱由澳作公司自主研發設計,高度隨植物生長可調、面積可達1平米,對測量點降雨、風速等小氣候無影響。既可用于土壤溫室氣體通量測量,也可用作群落光合室。
系統配置的多路控制器可同時控制多個冠層箱。每個冠層箱的測量時間可設定。箱體不改變測點的環境因子,無需像靜態箱法定期更換測量地點。箱體采用高透光率材料,測量時不影響植被的光合過程。可全時、自動測量,透光箱體可在夜間自動測量呼吸過程,確保觀測數據的連續性。

iChamber-LY蒸滲冠層箱
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