BaPS土壤氮循环监测系统
BaPS采用气压过程分离方法来检测土壤中微生物的主要的碳、氮元素的转化反应。该系统通过测量硝化和反硝化的总转化率来检测和分析土壤中N素的转化过程,可以在24小时之内得到结果。主要应用领域有硝酸盐的释放;氮的转化;氮肥利用率的研究;微生物氮转化过程中参数的确定及土壤呼吸研究。
原理在密封、充气、有压力的恒温系统中放进土柱,土壤呼吸、硝化和反硝化这些微生物的活动会影响系统压力的改变。硝化反应使得系统里的压力降低,反硝化使系统里压力增加,保持顶部空间里的气态CO2浓度和液相CO2浓度动态平衡(ΔCO2aq/Δt)。监测土壤上部空间气体中的CO2和O2浓度以及气体压力的变化,综合上部空间中气体压力、CO2和O2浓度的变化,就可以得到反硝化产生的NxOy(NxOy=N2,N2O和NO)气体的质量。
CH2O + O2,res -> CO2,res + H2ONH4+ + 2O2N,it -> NO3- + H2O + 2H+
5CH2O + 4NO3- + 4H+ ®5CO2,den + 7H2O + 2NxOy
组成
氧化铝材质牢固且质量轻,可避免因为体积改变而造成的误读;同时材料具有良好的导热性,可以使得系统内能够迅速得到期望的反应温度,尺寸:直径220毫米,高100毫米。
u
氧气传感器,双红外线二氧化碳传感器
u 检测系统压力的抗压传感器
u 精确度在±0.2K的2个温度传感器(顶部空间和土壤)
u 系统通过一个RS232连续的接口来读取检测数据。这样就可以不需要任何额外的软件而系统和各种类型的计算机连接。
带接口电缆的视窗软件
BaPS通过软件来设置和操作,这些软件可以进行所有的计算并控制反应。zui主要的是可以获取zui精确的数据,而且界面友好。该软件适用于WIN95、WIN98和WINNT,还提供了详细的在线帮助,操作起来可以更直观。记录数据可以存放在表格和图表中。操作过程的简单使得学生使用和培训工作极为简便。通过输入参数来设置有关的控制任务和配置。程序本身提供了默认参数值,这些数据是可以改变的。BaPS操作简单,不需要任何软件专业的背景,就是在进行一些特殊的应用和任务时也很容易修改参数。
技术指标
传感器 | 测量范围 | 测量精度 |
二氧化碳 | 0 -. 3 vol% | ±2% |
氧气 | 0 -. 25 vol% | ±1% |
压强 | 800 -- 1200 hPa | ±0,1% |
温度 | -30 -- 70℃ | 0℃时为0.1℃ |
产地:德国
典型应用
BAPS在热带雨林中土壤硝化速率研究中的应用
Lutz Breuer运用BAPS在典型热带雨林区研究土壤温度和水分对土壤硝化速率的影响。在不同的季节,他利用BAPS系统对澳大利亚的阿瑟顿高原三个典型的热带雨林区土壤进行分析。试验结果表明:总硝化速率与土壤温度成正相关关系,与充满水的孔隙多少成反比关系(通过模拟降雨);三个典型区域都表现出同样的规律:硝化速率在不同的季节有显著的差异性,在干燥季节总硝化速率zui低,在干燥季节向雨季过渡时期的总硝化速率zui高,在其中两个地区发现在C/N变化范围较窄的区域及C含量较高的矿物土壤中,硝化活动较为活跃;而在C/N变化范围较大及C含量较低的矿物土壤中,硝化活动较弱;总硝化速率正比与NO
2散发速度,表明了硝化作用在NO
2产生与散发速度调节过程中起到了关键作用。
BAPS在土壤呼吸研究中的应用
Christoph Mu¨ ller用BAPS 和N15稀释法来确定原始草原同一土壤样品的硝化速率。利用BAPS技术可以将参与硝化的氧气和土壤有机质呼吸的氧气分开计算,通过BAPS技术计算zui敏感的参数是有机质呼吸量,通过这种方式得出的数值考虑到受到硝化和反硝化作用影响而被修正,对不同的呼吸做了不同标识。试验结果表明:土壤培养试验中,6-10%的氧气在硝化作用过程中被消耗;利用 BAPS在不同的土壤温度和水分条件下对同一土样进行测量,结果显示高达49%的氧气在硝化过程被硝化;通过BaPS–N15联合技术测量出的土壤有机质呼吸量同以往的研究资料非常接近。而且,测量值也表明了有机质的分解特性和化学特性。