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SS-GB04土壤剖面呼吸梯度觀測系統(tǒng)主機采用超強性能CR1000數(shù)據(jù)采集器，美***坎貝爾公司原裝進(jìn)口。

1. CR1000數(shù)據(jù)采集器的掃描速率能夠達(dá)到100Hz，擁有模擬輸入、脈沖計數(shù)、電壓激發(fā)轉(zhuǎn)換、數(shù)字等多個端口，外圍接口有CS I/O、RS-232以及SDM等，采用12VDC外接可充電電池供電。對于低溫的環(huán)境，用戶還可以選擇低溫型。

2. CR1000所具有的高精度性、高適應(yīng)性、高可靠性以及合理的價格等特點，使其成為科研、商業(yè)與工業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用的理想選擇。目前，CR1000數(shù)據(jù)采集器已在氣象觀測、農(nóng)業(yè)研究、土壤水分研究、風(fēng)力觀測、道路氣象站、工業(yè)產(chǎn)品測試、通量觀測、渦動協(xié)方差系統(tǒng)等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

3. 標(biāo)準(zhǔn)的CR1000數(shù)據(jù)采集器包含4M的數(shù)據(jù)和程序存儲空間，可通過外接存儲模塊和CF存儲卡來實現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)存儲。數(shù)據(jù)和程序保存在非失意性閃存和內(nèi)存里。鋰電池裝在內(nèi)存和實時時鐘上。當(dāng)***選電池（BPALK，PS100）電壓降至9.6V以下時，CR1000也能夠延緩執(zhí)行操作，從而減少不準(zhǔn)確測量的可能性。CR1000可以通過外圍設(shè)備擴展從而形成***個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。很多CR1000系統(tǒng)可以構(gòu)建***個網(wǎng)絡(luò)從而形成當(dāng)?shù)鼗蛘麄€地區(qū)的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

一、CR1000技術(shù)規(guī)格

1. 最大掃描速率：100 Hz

2. 模擬輸入通道數(shù)量：16個單端或8個差分

3. 脈沖通道：2個

4. 開關(guān)激發(fā)通道：3個電壓

5. 數(shù)字端口：8個I/O或4個RS-232 COM

6. 通訊/數(shù)據(jù)存儲端口：1個CS I/O、1個RS-232、1個平行外設(shè)

7. 開關(guān)12V：1個

8. 輸入電壓范圍：±5 VDC

9. A/D分辨率：13位

10. 工作溫度（標(biāo)準(zhǔn)）：-25~+50℃；擴展：-55~85℃

11. 內(nèi)存：2MB閃存（操作系統(tǒng)），4MB（CPU使用、程序存儲和數(shù)據(jù)存儲）

12. 供電：9.6~16 VDC

13. 功耗：典型0.7mA，最大0.9mA（休眠模式）；典型1-16 mA（不帶RS232通訊）；典型17-28 mA（帶RS232通訊）

14. 尺寸：23.9×10.2×6.1厘米

15. 重量：1公斤

16. 支持協(xié)議：PakBus、Modbus、DNP3、FTP、HTTP、XML、POP3、SMTP、Telnet、NTCIP、NTP、SDI-12、SDM

二、SO-110土壤氧氣傳感器技術(shù)參數(shù)

1. 參考溫度傳感器：熱敏電阻

2. 測量范圍：0—100% O2

3. 輸出：2.6 mV / % O2

4. 0%O2輸出：6 % of output at 20.95 % O2，

5. 測量重復(fù)性：小于 0.1 %

6. 非線性度：小于1%

7. 漂移：1.0 mV每年

8. 耗氧率：2.2 μmol O2 每天 （20.95 % O2 and 23℃）

9. 響應(yīng)時間：60 S

10. 工作環(huán)境：-20 to 60 ℃; 0 to 100 %RH (非冷凝); 60—140 kPa

11. 輸入電壓：12 V DC（加熱）；2.5 V DC 激發(fā)電壓 (熱敏電阻)

12. 輸出電壓：0 to 2.5 V DC

13. 尺寸：長度68mm，直徑32 mm

14. 擴散頭（附件）：直徑35mm,長度35mm,125目篩子

15. 流通頭：直徑32 mm; 長度91 mm; 0.25 英寸連接器

16. 不同氣體的影響：傳感器不受CO，CO 2，NO，NO 2，H 2 S，H 2和CH 4的影響。NH 3，HCl和C6H6（苯）對傳感器的測量影響微小（大約1％）。傳感器對二氧化硫敏感（SO 2信號響應(yīng)方式類似的）。臭氧會損壞傳感器

17. 線纜：5米線纜

18. 重量：175g(含5米線纜)

***、SS-GB04土壤剖面呼吸梯度觀測系統(tǒng)介紹及工作原理

1. 土壤呼吸是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要碳源，據(jù)報道，歐洲通量項目EUROFLUX 18個森林類型的平均年土壤呼吸占其總初***生產(chǎn)力的49%（Janssens et al., 2001），Law等（Law et al. 2001）研究發(fā)現(xiàn)，土壤呼吸約占整個生態(tài)系統(tǒng)呼吸的四分之三。土壤碳庫細(xì)微的變化都將對大氣CO2濃度造成重大影響，因此研究土壤碳動態(tài)及其CO2排放對于預(yù)測大氣CO2濃度變化成為迫切的重要課題。有關(guān)土壤表層CO2通量（土壤總呼吸）研究很多，但這顯然并不足以闡釋土壤CO2生產(chǎn)過程，土壤剖面CO2垂直梯度研究越來越成為土壤呼吸乃至生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究的熱點。土壤不同層面（深度）CO2生產(chǎn)的持續(xù)監(jiān)測對于理解土壤CO2動態(tài)極為重要，可以闡明由土壤到大氣CO2通量隨季節(jié)、光照、溫度、濕度及土壤特性的變化特征。另外，土壤垂直梯度CO2監(jiān)測可以與廣泛使用的渦度相關(guān)監(jiān)測比較，從而定量研究分析生態(tài)系統(tǒng)的碳交換。另***方面，鑒于CO2具有***定的水溶性、土壤O2對土壤呼吸觀測的重要意義，土壤O2監(jiān)測對于土壤呼吸及土壤碳通量研究具有特別重要的意義，可以更加精確、客觀、全面地反映土壤呼吸和碳排放（Simultaneous Carbon Dioxide and Oxygen Measurements to Improve Soil Efflux Estimates，Kyaw Tha Paw U et al. 2006）,而呼吸商RQ可以提供土壤營養(yǎng)狀況及自養(yǎng)呼吸與異氧呼吸的生態(tài)信息，特別是對濕地土壤呼吸，O2是CO2和CH4排放的重要控制因素，因此濕地土壤O2測量監(jiān)測對研究濕地碳排放和碳循環(huán)至關(guān)重要。

1. 根據(jù)菲克第***定律(Fick’s first law)，在（穩(wěn)態(tài)擴散的情況下）單位時間內(nèi)通過垂直于擴散方向的單位截面積的擴散物質(zhì)流量（稱為擴散通量Diffusion flux，用J表示）與該截面處的濃度梯度(Concentration gradient)成正比。土壤剖面CO2通量（μmol CO2 m?2 s?1）即根據(jù)該定律求出，具體計算公式為：

2. J= -D(dC/dx)

3. 其中D 為CO2在土壤中的擴散系數(shù)(單位為m2/s，與土壤溫度、土壤體積含水量及土壤空隙度有關(guān))，C為深度為x（單位為m）的CO2濃度，dC/dx為濃度梯度，“–”號表示擴散方向為濃度梯度的反方向，即擴散由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴散。