SS-GB04土壤剖面呼吸梯度观测系统主机采用超强性能CR1000数据采集器，美***坎贝尔公司原装进口。

1. CR1000数据采集器的扫描速率能够达到100Hz，拥有模拟输入、脉冲计数、电压激发转换、数字等多个端口，外围接口有CS I/O、RS-232以及SDM等，采用12VDC外接可充电电池供电。对于低温的环境，用户还可以选择低温型。

2. CR1000所具有的高精度性、高适应性、高可靠性以及合理的价格等特点，使其成为科研、商业与工业系统应用的理想选择。目前，CR1000数据采集器已在气象观测、农业研究、土壤水分研究、风力观测、道路气象站、工业产品测试、通量观测、涡动协方差系统等众多领域得到了广泛应用。

3. 标准的CR1000数据采集器包含4M的数据和程序存储空间，可通过外接存储模块和CF存储卡来实现大容量数据存储。数据和程序保存在非失意性闪存和内存里。锂电池装在内存和实时时钟上。当***选电池（BPALK，PS100）电压降至9.6V以下时，CR1000也能够延缓执行操作，从而减少不准确测量的可能性。CR1000可以通过外围设备扩展从而形成***个数据采集系统。很多CR1000系统可以构建***个网络从而形成当地或整个地区的监测网络。

一、CR1000技术规格

1. 最大扫描速率：100 Hz

2. 模拟输入通道数量：16个单端或8个差分

3. 脉冲通道：2个

4. 开关激发通道：3个电压

5. 数字端口：8个I/O或4个RS-232 COM

6. 通讯/数据存储端口：1个CS I/O、1个RS-232、1个平行外设

7. 开关12V：1个

8. 输入电压范围：±5 VDC

9. A/D分辨率：13位

10. 工作温度（标准）：-25~+50℃；扩展：-55~85℃

11. 内存：2MB闪存（操作系统），4MB（CPU使用、程序存储和数据存储）

12. 供电：9.6~16 VDC

13. 功耗：典型0.7mA，最大0.9mA（休眠模式）；典型1-16 mA（不带RS232通讯）；典型17-28 mA（带RS232通讯）

14. 尺寸：23.9×10.2×6.1厘米

15. 重量：1公斤

16. 支持协议：PakBus、Modbus、DNP3、FTP、HTTP、XML、POP3、SMTP、Telnet、NTCIP、NTP、SDI-12、SDM

二、SO-110土壤氧气传感器技术参数

1. 参考温度传感器：热敏电阻

2. 测量范围：0—100% O2

3. 输出：2.6 mV / % O2

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

5. 测量重复性：小于 0.1 %

6. 非线性度：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. 响应时间：60 S

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

11. 输入电压：12 V DC（加热）；2.5 V DC 激发电压 (热敏电阻)

12. 输出电压：0 to 2.5 V DC

13. 尺寸：长度68mm，直径32 mm

14. 扩散头（附件）：直径35mm,长度35mm,125目筛子

15. 流通头：直径32 mm; 长度91 mm; 0.25 英寸连接器

16. 不同气体的影响：传感器不受CO，CO 2，NO，NO 2，H 2 S，H 2和CH 4的影响。NH 3，HCl和C6H6（苯）对传感器的测量影响微小（大约1％）。传感器对二氧化硫敏感（SO 2信号响应方式类似的）。臭氧会损坏传感器

17. 线缆：5米线缆

18. 重量：175g(含5米线缆)

***、SS-GB04土壤剖面呼吸梯度观测系统介绍及工作原理

1. 土壤呼吸是陆地生态系统的主要碳源，据报道，欧洲通量项目EUROFLUX 18个森林类型的平均年土壤呼吸占其总初***生产力的49%（Janssens et al., 2001），Law等（Law et al. 2001）研究发现，土壤呼吸约占整个生态系统呼吸的四分之三。土壤碳库细微的变化都将对大气CO2浓度造成重大影响，因此研究土壤碳动态及其CO2排放对于预测大气CO2浓度变化成为迫切的重要课题。有关土壤表层CO2通量（土壤总呼吸）研究很多，但这显然并不足以阐释土壤CO2生产过程，土壤剖面CO2垂直梯度研究越来越成为土壤呼吸乃至生态系统碳循环研究的热点。土壤不同层面（深度）CO2生产的持续监测对于理解土壤CO2动态极为重要，可以阐明由土壤到大气CO2通量随季节、光照、温度、湿度及土壤特性的变化特征。另外，土壤垂直梯度CO2监测可以与广泛使用的涡度相关监测比较，从而定量研究分析生态系统的碳交换。另***方面，鉴于CO2具有***定的水溶性、土壤O2对土壤呼吸观测的重要意义，土壤O2监测对于土壤呼吸及土壤碳通量研究具有特别重要的意义，可以更加精确、客观、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可以提供土壤营养状况及自养呼吸与异氧呼吸的生态信息，特别是对湿地土壤呼吸，O2是CO2和CH4排放的重要控制因素，因此湿地土壤O2测量监测对研究湿地碳排放和碳循环至关重要。

1. 根据菲克第***定律(Fick’s first law)，在（稳态扩散的情况下）单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量（称为扩散通量Diffusion flux，用J表示）与该截面处的浓度梯度(Concentration gradient)成正比。土壤剖面CO2通量（μmol CO2 m?2 s?1）即根据该定律求出，具体计算公式为：

2. J= -D(dC/dx)

3. 其中D 为CO2在土壤中的扩散系数(单位为m2/s，与土壤温度、土壤体积含水量及土壤空隙度有关)，C为深度为x（单位为m）的CO2浓度，dC/dx为浓度梯度，“–”号表示扩散方向为浓度梯度的反方向，即扩散由高浓度区向低浓度区扩散。