PRI-8800:開啟SOM分解對溫度響應的新培養和測定模式
土壤有機質(SOM)對溫度變化的響應，不僅影響土壤養分循環、還影響陸地生態系統碳源/匯效應。土壤有機質分解的溫度敏感性（Q10）不僅是生態學和土壤學研究的核心科學問題之一，也是全球變化生態學研究的熱點領域。國內外學者對Q10的影響因素或機制開展了大量卓有成效的研究工作，并有不少相關的綜述或展望；然而，迄今為止有關培養與測定模式的探討卻非常少。
技術難點
傳統上，科研人員廣泛采用了恒溫培養+間斷測定模式（CDM模式）；即通過設置3~6個恒定溫度對土壤進行培養（如5、10、15、20、25℃等），然后在天、周、月間隔，測定土壤有機碳分解速率（Rs）；在測試方法上，大多采用堿液吸收法或氣相色譜法進行測定，然后再利用所測定的Rs和對應溫度計算Q10。后來，也有人在此基礎上提出將土壤培養改良為連續變溫的模式，即連續變溫培養+間段測試模式（VDM模式）。這兩種經典模式極大地推動了SOM分解對溫度響應的研究，但卻無法從理論、算法、操作上克服其固有的問題。
為了克服CDM和VDM模式的弊端，在總結前人相關研究的基礎上，北京普瑞億科科技有限公司和中國科學院地理科學與資源研究所何念鵬研究團隊合作研發了PRI-8800全自動變溫土壤培養溫室氣體（同位素）分析系統，并發展了Q10研究的連續變溫培養+連續自動測試的新模式（如圖所示）。
SOM分解對溫度變化響應的連續變溫培養+連續測定模式（VCM模式）
VCM模式充分利用連續變溫培養+連續–高頻土壤微生物呼吸測定裝置聯用的優勢，實現了對土壤樣品連續變溫培養，基本克服了CDM模式中土壤微生物對特定培養溫度的適應性和底物消耗不均的重要缺陷。VCM模式通過開發連續–高頻土壤微生物呼吸測定系統，可結合培養過程的溫度特征，在升/降溫過程中對每個樣品進行連續的、高頻度的測試。通過測定更多溫度下土壤微生物呼吸速率，從而提高Q10的擬合精度。同時，在新設備支持下，VCM模式的培養與測試過程非常簡單快捷，有利于開展大量樣品測試或大尺度聯網研究。
在理論上深入探討三種模式優缺點的基礎上，研究團隊結合三種模式開展了多點的對比性案例研究，有關VCM模式優缺點和應用前景的相關論文近期在土壤學領域國際期刊soil Biology & Biochemistry 正式在線發表。該論文是團隊前期大量研究的延續，為今后國內外開展SOM分解對溫度變化響應的相關研究提供了可借鑒的方法學。
相關研究受到國家自然科學基金項目（31770655,41571130043）、國家重點研發計劃項目（2016YFC0500102）、生態系統觀測與模擬重點實驗室青年團隊項目（LENOM2016Q0005）等的資助。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038071719302603
來源：中國科學院地理科學與資源研究所
PRI-8800
PRI-8800全自動變溫土壤培養溫室氣體（同位素）分析系統，可對接土壤呼吸研究的不同分析儀，組裝為成套設備，填補分析儀器無法直接應用試驗課題的空白，解決該方向從分析儀器到實驗室直接應用最后一公里的難題。
性能優勢
- 可靈活對接不同分析儀（同位素分析儀、氣體濃度分析儀等）；
- 標配16位樣品盤，也可選配4位或9位樣品盤；
- 自動化程度高，無人值守，24小時不間斷工作；
- 可方便拆卸土壤瓶固定裝置，實現在線置換土壤瓶；
- 全自動控溫系統（-20~80 ℃），控溫精度優于0.1 ℃；
- 土壤溫度傳感器探針可頻繁自動插入土壤瓶中，準確測量土壤溫度；
- 高效的氣體循環氣路——雙回路氣路設計，可根據需要對CO2濃度進行預處理，調控系統內的起始CO2濃度（避免過高CO2濃度的抑制效應）；
- 高效的氣路設計，縮短響應時間；
- 可靈活設定的標定系統，保障測量數據的準確性；
- 友好的軟件界面，可根據具體實驗需要設定參數及數據存儲等功能。
配置說明
PRI-8800全自動變溫土壤培養溫室氣體（同位素）分析系統，其中標配為CO2 H2O 分析儀，也可以連接AMBA、AP2E、LI-COR 等品牌的氣體和同位素分析儀。
技術指標
| 指標 | 標準配置參數 | 接收定制 | 備注 |
| 系統響應時間 | <4s | ||
| 氣壓傳感器精度 | 0.05% | ||
| 溫度傳感器精度 | ±0.15℃ | ||
| 氣體流速 | 1L/min | 0-4L/min 可調 | |
| 培養瓶溫度范圍 | -20~80℃ | ● | 可根據客戶需求更改溫度范圍 |
| 溫度控制精度 | ±0.1℃ | ||
| 加熱功率 | 1500W | ● | 可更換不同功率的加熱器 |
| 制冷功率 | 1250W | ● | 可更換不同功率的壓縮機 |
| 變溫速率(升溫) | 60s/℃ | ● | 跟加熱器功率有關 |
| 變溫速率(降溫) | 90s/℃ | ● | 跟壓縮機功率有關 |
| 循環泵流量 | 20L/min | ● | 可調 |
| 重復定位精度 | 0.02mm | ||
| 負載 | <2KG | ||
| 工作電壓 | 24V 12.5A | ||
| 控制箱功率 | 220VAC<350W | ||
| 有效行程 | 400*400*150mm | ● | 可根據客戶需要更改有效行程 |
| 控制方式 | PC | 控制箱內集成微型PC主機 | |
| 培養瓶容積 | 150mL | ● | 可更換各種容積培養瓶 |
| 氣體管路 | 1/8不銹鋼管或特氟龍管 | ● | 可根據客戶需求更改 |
| CO2吸收劑 | NC Technologies S.r.l. | ● | 可根據客戶需求更換吸收劑 |
| 采樣裝置尺寸 | 800*800*700mm | ||
| 控制箱尺寸 | 500*420*200mm |
研究領域
1、利用其自動、連續、快速的特點，開展區域尺度的聯網研究，揭示不同區域或植被類型的Q10變異及其控制機制。受傳統培養和測試方法的影響，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。受傳統方法的限制，當前大多數研究均在小時、天、周尺度來開展，并沒有揭示真實的溫度日動態。
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-半干旱區的常見現象，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極具挑戰性的科學問題；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周轉領域具有更多的應用前景。
部分發表文獻
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