土壤有機質(zhì)分解速率（R）對溫度變化的響應非常敏感。溫度敏感性參數(shù)（Q10）可以刻畫土壤有機質(zhì)分解對溫度變化的響應程度。Q10是指溫度每升高10℃，Ｒ所增加的倍數(shù)；Q10值越大，表明土壤有機質(zhì)分解對溫度變化就越敏感。Ｑ10不僅取決于有機質(zhì)分子的固有動力學屬性，也受到環(huán)境條件的限制。Ｑ10能抽象地描述土壤有機質(zhì)分解對溫度變化的響應，在不同生態(tài)類型系統(tǒng)、不同研究間架起了一個規(guī)范的和可比較的參數(shù)，因此其研究意義重大。
以往Q10研究通過選取較少的溫度梯度（3-5個點）進行測量，從而導致不同土壤的呼吸對溫度變化擬合相似度高的問題無法被克服。Robinson最近的研究（2017）指出，20個溫度梯度擬合土壤呼吸對溫度的響應曲線可以有效解決上述問題。PRI-8800全自動變溫土壤溫室氣體在線測量系統(tǒng)為Q10的研究提供了強有力的工具，不僅能用于測量Q10對環(huán)境變量主控溫度因子的響應，也能用于測量其對土壤含水量、酶促反應、有機底物、土壤生物及時空變異等的響應。PRI-8800為Q10對關聯(lián)影響因子的研究，提供了一套快捷、高效、準確的整體解決方案。
主要特點
- 可進行恒溫或變溫培養(yǎng)設定；
- 溫度控制波動優(yōu)于±0.05℃；
- 平均升降溫速率不小于1°C/min；
- 150ml樣品瓶適配25位樣品盤；
- 具有CO2預降低的雙回路設計；
- 一體化設計，內(nèi)置CO2 H2O模塊；
- 可以外接濃度和同位素分析儀等。
研究領域
1）利用其自動、連續(xù)、快速的特點，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問題，但也存在不同實驗處理條件和實驗測定方法造成的高不確定性問題。
2）開展Q10對連續(xù)溫度變化過程響應研究，更真實的模擬溫度變化情況，從而揭示土壤微生物呼吸對溫度變化的響應機制。受傳統(tǒng)方法的限制，當前大多數(shù)研究均在小時、天、周尺度來開展，并沒有揭示真實的溫度日動態(tài)。
3）更好地開展土壤微生物對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）對水分可獲得性的響應一直是非常重要又挑戰(zhàn)性的科學問題；類似的，土壤微生物對外界資源脈沖式供應的響應或激發(fā)效應也是近期研究熱點。
4) 隨著設備的廣泛使用與改進，尤其是與13C分析設備相結合，相信會在土壤有機質(zhì)周轉(zhuǎn)領域具有更多的應用前景。
技術指標
| 指標 | 標準配置參數(shù) |
| 培養(yǎng)瓶容積 | 150mL，耐高低溫玻璃瓶 |
| 樣品盤盤位 | 25位 |
| 瓶溫度范圍 | -20 ~ 60℃ |
| 溫度波動度 | ±0.05℃ |
| ACC溫度 | +40°C |
| 制冷量@20°C BT/20°C AT | 2000W |
| 平均升降溫速率（5-30°C） | 1℃/min |
| 內(nèi)膽尺寸（溫控內(nèi)腔） | 400 mm W × 400 mm D × 200 mm H（有效區(qū)域） |
| 自動進樣器控制精度 | 0.02 mm |
| 氣壓傳感器精度 | 0.05% |
| 溫度傳感器精度 | ±0.15℃ |
| 氣體流速 | 1L/min |
| 氣體管路 | 1/8不銹鋼管或特氟龍管 |
| CO2吸收劑 | 堿石灰 |
| 通風 | 前面板上門底部進風，后面板上部排風 |
| 外觀 | 落地式，前部萬向輪，后部固定論 |
| 整機尺寸 | 762 mm W × 950 cm D × 1700 mm H |
| 電源 | 100 ~ 240VAC，50/60 Hz |
8800-1 CO2 H2O分析儀
| 性能指標 | |
| CO2 測量范圍 | 0-2000 ppm |
| CO2 準確度 | ± 2% |
| CO2零點穩(wěn)定性 | ± 2%（>12個月） |
| CO2重復性@零點 | ± 0.3% |
| CO2重復性@跨度 | ± 1.5% |
| CO2恒溫下的零點漂移 | ± 2% / 年 |
| CO2常溫下的零點漂移 | ± 0.03% / ℃ |
| H2O測量范圍 | 0~6% |
| H2O準確度 | ± 2% |
| 標準工作溫度 | -20 ~45 °C |
| 標準工作壓力 | 800 ~ 1150mbar |
| 取樣流速 | 標準1L/min，可調(diào) |
| 預熱時間 | 1min |
| 校準頻率 | 建議12月校準一次 |
| 濕度 | <99% R.H，無冷凝 |
配置說明
PRI-8800全自動變溫培養(yǎng)土壤CO2 H2O在線測量系統(tǒng)主要包含自動進樣器、水槽、壓縮機、CO2 H2O 分析儀、內(nèi)部計算機、25位樣品盤等，25個樣品瓶。
PRI-8800 實驗設計
1）溫度依賴性的研究：既然溫度的變化會極大影響土壤呼吸，基于溫度變化的Q10研究成為科學家研究中重中之重。2017年Robinson提出的20個溫度梯度擬合土壤呼吸對溫度響應曲線的建議，將糾正以往研究人員只設置3-5個溫度點(大約相隔5-10℃)進行呼吸測量的做法，該建議能解決傳統(tǒng)方法因溫度梯度少而導致的不同土壤的呼吸對溫度變化擬合相似度高的問題，更能提升不同的理論模型或隨后模型推算結果的準確性。而上述至少20個溫度點的設置和對應的土壤呼吸測量，僅僅需要在PRI-8800程序中預設幾個溫度梯度即可完成多個樣品在不同溫度下的自動測量，這將極大提高科學家的工作效率。
除了上述變溫應用案例外，科學家還可以依據(jù)自己的實驗設計進行諸如日變化、月變化、季節(jié)變化、甚至年度溫度變化的模擬培養(yǎng)，通過PRI-8800的“傻瓜式”操作測量，將極大減少科學家實驗實施的周期和工作量，并提高了工作效率。PRI-8800全自動變溫培養(yǎng)土壤CO2 H2O在線測量系統(tǒng)主要包含自動進樣器、水槽、壓縮機、CO2 H2O 分析儀、內(nèi)部計算機、25位樣品盤等，25個樣品瓶。
PRI-8800除了具有上述變溫培養(yǎng)的特色，還可以進行恒溫培養(yǎng)，抑或是恒溫/變溫交替培養(yǎng)，這些組合無疑拓展了系統(tǒng)在不同溫度組合條件下的應用場景。
2）水分依賴性的研究：多數(shù)研究表明，在溫度恒定的情況下，Q10很容易受土壤含水量的影響，表現(xiàn)出一定的水分依賴特性。PRI-8800可以通過手動調(diào)整土壤含水量的做法，并在PRI-8800快速連續(xù)測量模式下，實現(xiàn)不同水分梯度條件下土壤呼吸的精準測量，而PRI-8800的邏輯設計，為短期、中期和長期濕度控制條件下的土壤呼吸的連續(xù)、高品質(zhì)測量提供了可能。
3）底物依賴性的研究：底物物質(zhì)量與Q10密切相關，這里的底物包含不限于自然態(tài)的土壤，如含碳量，含氮量，易分解/難分解的碳比例、土壤粘粒含量、酸堿鹽度等；也可能包含了某些外源底物，如外源的生物質(zhì)碳、微生物種群、各種肥料、呼吸促進/抑制劑、同位素試劑等。通過PRI-8800快速在線變溫培養(yǎng)測量，能加速某些研究進程并獲得可靠結果，如生物質(zhì)炭在土壤改良過程中的土壤呼吸研究、緩釋肥緩釋不同階段對土壤呼吸的持續(xù)影響、鹽堿土壤不同改良措施下的土壤呼吸的變化響應等等。
4）生物依賴性的研究：土壤呼吸包含土壤微生物呼吸（>90%）和土壤動物呼吸（1-10%），土壤微生物群落對Q10影響重大。通過溫度響應了解培養(yǎng)前后的微生物種群和數(shù)量的變化以及對應的土壤呼吸速率的變化有重要意義。外源微生物種群的添加，或許幫助科學家找出更好的Q10對土壤生物依賴性的響應解析。
4）生物依賴性的研究：土壤呼吸包含土壤微生物呼吸（>90%）和土壤動物呼吸（1-10%），土壤微生物群落對Q10影響重大。通過溫度響應了解培養(yǎng)前后的微生物種群和數(shù)量的變化以及對應的土壤呼吸速率的變化有重要意義。外源微生物種群的添加，或許幫助科學家找出更好的Q10對土壤生物依賴性的響應解析。
PRI-8800 部分發(fā)表文章
1.Li, C., Xiao, C.W., Guenet, B., Li, M.X., Xu, L., He, N.P. 2022. Short-term effects of labile organic C addition on soil microbial response to temperature in a temperate steppe. Soil Biology and Biochemistry 167, 108589. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2022.108589.
2.Jiang ZX, Bian HF, Xu L, He NP. 2021. Pulse effect of precipitation: spatial patterns and mechanisms of soil carbon emissions. Frontiers in Ecology and Evolution, 9: 673310.
3.Liu Y, Xu L, Zheng S, Chen Z, Cao YQ, Wen XF, He NP. 2021. Temperature sensitivity of soil microbial respiration in soils with lower substrate availability is enhanced more by labile carbon input. Soil Biology and Biochemistry, 154: 108148.
4.Bian HF, Zheng S, Liu Y, Xu L, Chen Z, He NP. 2020. Changes in soil organic matter decomposition rate and its temperature sensitivity along water table gradients in cold-temperate forest swamps. Catena, 194: 104684.
5.Xu M, Wu SS, Jiang ZX, Xu L, Li MX, Bian HF, He NP. 2020. Effect of pulse precipitation on soil CO2 release in different grasslａnd types on the Tibetan Plateau. European Journal of Soil Biology, 101: 103250.
6.Liu Y, He NP, Xu L, Tian J, Gao Y, Zheng S, Wang Q, Wen XF, Xu XL, Yakov K. 2019. A new incubation and measurement approach to estimate the temperature response of soil organic matter decomposition. Soil Biology & Biochemistry, 138, 107596.
7.Liu Y, He NP, Wen XF, Xu L, Sun XM, Yu GR, Liang LY, Schipper LA. 2018. The optimum temperature of soil microbial respiration: Patterns and controls. Soil Biology and Biochemistry, 121: 35-42.
8.Liu Y, Wen XF, Zhang YH, Tian J, Gao Y, Ostle NJ, Niu SL, Chen SP, Sun XM, He NP. Widespread asymmetric response of soil heterotrophic respiration to warming and cooling. Science of Total Environment, 635: 423-431.
9.Wang Q, He NP, Xu L, Zhou XH. 2018. Important interaction of chemicals, microbial biomass and dissolved substrates in the diel hysteresis loop of soil heterotrophic respiration. Plant and Soil, 428: 279-290.
10.Wang Q, He NP, Xu L, Zhou XH. 2018. Microbial properties regulate spatial variation in the differences in heterotrophic respiration and its temperature sensitivity between primary and secondary forests from tropical to cold-temperate zones. Agriculture and Forest Meteorology, 262, 81-88.
11.Li J, He NP, Xu L, Chai H, Liu Y, Wang DL, Wang L, Wei XH, Xue JY, Wen XF, Sun XM. 2017. Asymmetric responses of soil heterotrophic respiration to rising and decreasing temperatures. Soil Biology & Biochemistry, 106: 18-27.
12.Liu Y, He NP, Xu L, Niu SL, Yu GR, Sun XM, Wen XF. 2017. Regional variation in the temperature sensitivity of soil organic matter decomposition in China’s forests and grasslands. Global Change Biology, 23: 3393-3402.
13.Wang Q, He NP*, Liu Y, Li ML, Xu L. 2016. Strong pulse effects of precipitation event on soil microbial respiration in temperate forests. Geoderma, 275: 67-73.
14.Wang Q, He NP, Yu GR, Gao Y, Wen XF, Wang RF, Koerner SE, Yu Q*. 2016. Soil microbial respiration rate and temperature sensitivity along a north-south forest transect in eastern China: Patterns and influencing factors. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 121: 399-410.
15.He NP, Wang RM, Dai JZ, Gao Y, Wen XF, Yu GR. 2013. Changes in the temperature sensitivity of SOM decomposition with grasslａnd succession: Implications for soil C sequestration. Ecology and Evolution, 3: 5045-5054.
16.何念鵬, 劉遠, 徐麗, 溫學發(fā), 于貴瑞, 孫曉敏. 2018. 土壤有機質(zhì)分解溫度敏感性研究：培養(yǎng)與測定模式. 生態(tài)學報, 38: 4045-4051.
2.Jiang ZX, Bian HF, Xu L, He NP. 2021. Pulse effect of precipitation: spatial patterns and mechanisms of soil carbon emissions. Frontiers in Ecology and Evolution, 9: 673310.
3.Liu Y, Xu L, Zheng S, Chen Z, Cao YQ, Wen XF, He NP. 2021. Temperature sensitivity of soil microbial respiration in soils with lower substrate availability is enhanced more by labile carbon input. Soil Biology and Biochemistry, 154: 108148.
4.Bian HF, Zheng S, Liu Y, Xu L, Chen Z, He NP. 2020. Changes in soil organic matter decomposition rate and its temperature sensitivity along water table gradients in cold-temperate forest swamps. Catena, 194: 104684.
5.Xu M, Wu SS, Jiang ZX, Xu L, Li MX, Bian HF, He NP. 2020. Effect of pulse precipitation on soil CO2 release in different grasslａnd types on the Tibetan Plateau. European Journal of Soil Biology, 101: 103250.
6.Liu Y, He NP, Xu L, Tian J, Gao Y, Zheng S, Wang Q, Wen XF, Xu XL, Yakov K. 2019. A new incubation and measurement approach to estimate the temperature response of soil organic matter decomposition. Soil Biology & Biochemistry, 138, 107596.
7.Liu Y, He NP, Wen XF, Xu L, Sun XM, Yu GR, Liang LY, Schipper LA. 2018. The optimum temperature of soil microbial respiration: Patterns and controls. Soil Biology and Biochemistry, 121: 35-42.
8.Liu Y, Wen XF, Zhang YH, Tian J, Gao Y, Ostle NJ, Niu SL, Chen SP, Sun XM, He NP. Widespread asymmetric response of soil heterotrophic respiration to warming and cooling. Science of Total Environment, 635: 423-431.
9.Wang Q, He NP, Xu L, Zhou XH. 2018. Important interaction of chemicals, microbial biomass and dissolved substrates in the diel hysteresis loop of soil heterotrophic respiration. Plant and Soil, 428: 279-290.
10.Wang Q, He NP, Xu L, Zhou XH. 2018. Microbial properties regulate spatial variation in the differences in heterotrophic respiration and its temperature sensitivity between primary and secondary forests from tropical to cold-temperate zones. Agriculture and Forest Meteorology, 262, 81-88.
11.Li J, He NP, Xu L, Chai H, Liu Y, Wang DL, Wang L, Wei XH, Xue JY, Wen XF, Sun XM. 2017. Asymmetric responses of soil heterotrophic respiration to rising and decreasing temperatures. Soil Biology & Biochemistry, 106: 18-27.
12.Liu Y, He NP, Xu L, Niu SL, Yu GR, Sun XM, Wen XF. 2017. Regional variation in the temperature sensitivity of soil organic matter decomposition in China’s forests and grasslands. Global Change Biology, 23: 3393-3402.
13.Wang Q, He NP*, Liu Y, Li ML, Xu L. 2016. Strong pulse effects of precipitation event on soil microbial respiration in temperate forests. Geoderma, 275: 67-73.
14.Wang Q, He NP, Yu GR, Gao Y, Wen XF, Wang RF, Koerner SE, Yu Q*. 2016. Soil microbial respiration rate and temperature sensitivity along a north-south forest transect in eastern China: Patterns and influencing factors. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 121: 399-410.
15.He NP, Wang RM, Dai JZ, Gao Y, Wen XF, Yu GR. 2013. Changes in the temperature sensitivity of SOM decomposition with grasslａnd succession: Implications for soil C sequestration. Ecology and Evolution, 3: 5045-5054.
16.何念鵬, 劉遠, 徐麗, 溫學發(fā), 于貴瑞, 孫曉敏. 2018. 土壤有機質(zhì)分解溫度敏感性研究：培養(yǎng)與測定模式. 生態(tài)學報, 38: 4045-4051.
采購中心
