土壤碳通量自动测量系统（LI-8100A，LI-8150；美国）（中心实验室）

Soil respiration CO₂ automatic measuring system (LI-8100A,LI-8150)

该仪器主要用于监测土壤CO₂通量在时间和空间尺度上的动态变化，可利用8个通道同时测定，能够对土壤CO₂流量进行长期或短期测量，是生态学和全球变化研究领域的重要仪器。

仪器联系人：唐霆，E-mail：tangting@xtbg.org.cn。

土壤呼吸CO2测量仪(LI-8100A和LI-8150)操作规程  

　　LI-8100A和LI-8150是美国LI-COR公司最新推出的土壤碳通量测量仪，能够对土壤CO₂流量进行短期移动测量和长期定点测量。短期测量室LI-8100A能够快速测量土壤CO₂流量，并且得到多个位置的数据，完成空间变异较强的准确测量。长期测量室LI-8150能够在同一位置，自动测量土壤CO₂流量的日变化，测量时间可以是几个星期，甚至几个月。 

　　在使用前应该充分了解其使用注意事项，使用过程中做到时常逐项对照注意事项，以确保仪器的安全。注意事项为： 

　　1．LI-8100A 各硬件需正确连接，针脚无损坏、扭曲。 

　　2．PDA 应提前充电，日期设置要准确，便于日后数据分析。 

　　3．辅助传感器端口中连接的外置传感器接线要正确。 

　　4．Chamber Offset 设定准确。 

　　5．四个时间选项设定： 

　　Observation Length: 1.5~2 mins Dead Band: 10~30 seconds 

　　Pre-purge: 20 seconds~2 mins Post-purge: 30~45 seconds 

　　6．重复次数设定： 

　　短期调查室设置为 2-3 count； 

　　长期测量室 count 设置为1，Repeats 设定为Set To Max。 

　　7．Flow 设定：High。 

　　8．土壤水分传感器：垂直插入土中，与土壤表面接触良好；仪器读取的直接信号为电压信号。 

　　若使用 EC-5 土壤水分传感器，体积含水量和电压值之间不成线性关系，因此设定m=1，b=0，即斜率为1，截距为0，直接输出电压值，然后用公式转换成体积含水量：VWC（%）=-3.14e-07*mv2+1.16e-03*mv-6.12e-01若使用ML2x 土壤水分传感器，体积含水量和电压值之间成线性关系，设定m=0.529，b= -0.06，即斜率为0.529，截距为-0.06，直接输出体积含水量。 

　　9．测定前一天安置土壤环，以尽可能减小土壤扰动。 

LI-8100A 操作步骤 

　　一、硬件连接 

　　1. 电缆与气路连接 

　　标有的接口连接至Chamber，是控制气室工作的信号传输接口；AUX. SENSOR INTERFACE（辅助传感器端口），用于连接辅助传感器。辅助传感器端口可以连接温、湿度传感器等，也可以连接外部电源（在LI-8150 系统中，这个接口用于连接LI-8150）。 

　　2. 连接电池 

　　LI-8100A需要1块6400-03电池供电（或者两块电池），也可通过辅助传感器端口连接外部电源； 

　　3. 插入无线网卡和CF 存储卡 

　　存储卡和无线网卡均可插在主机箱内的任一个PC卡槽中（已连接好）。 

　　4. 连接辅助传感器端口（已连接好） 

　　5. 连接外置传感器 

　　二、Windows Mobile 系统PDA 配置步骤 

　　1 准备工作 

　　开始配置程序之前，确保 PDA 已充满电。 

　　a. PDA 放在充电座上，用USB 线连接计算机； 

　　b. 充电后，执行Palm 软件安装程序； 

　　c. 熟悉PDA 操作。 

　　2 PDA的配置 

　　三、操作设置（PDA） 

　　点击Instrument Status 栏，将显示软件的全部菜单，有Setup，View，Utils，8100 四个主菜单，点击Setup，可以看到有四个次级菜单。其中，Measurement Protocol 和Area Volumes and Flow Rate 的设定依据实验要求而定， 

　　Obs. Length: 1:30~2 :00 mins Chamber Volume: 自动算出 

　　Dead Band: 10~30 seconds IRGA Volume/Total Volume: 自动 

　　Pre-purge: 0:20~2:00 mins Obs. Count: 2~3(长期测量室不设定) 

　　Post-purge: 30~45 seconds Flow Rate: High 

　　Chamber Offset: 据soil collar 测量值设定 Repeat Meas.: DISABLE 

　　Output 中可以设定需要记录的数据及记录间隔。选择TCPIP 指无线网卡输出的数据Output Every1 second ；输出参数如下，CRC 表示对数据进行冗余校验，Strip 表示消隐对数据的解释。 

　　辅助传感器设置： 

　　8100 菜单中提供了仪器及辅助传感器输入设置的功能。 

　　Start Measurement，给记录文件命名，并输入Chamber Offset 值，然后点击Start，开始测量。 

　　View菜单中显示仪器的状态、当前观测的结果及本次实验的概况 

　　四、数据传输 

　　从LI-8100A主机中拔出CF卡，插入电脑卡槽中，读取数据；步骤如下：点击Utilities，找到File Manager打开：左侧为电脑文件夹；右侧为数据资料；上边是主机内存中存储的数据；下面是CF卡中的数据，选中要导出的数据直接拖到电脑中的某一个文件夹中即可。 

　　五、数据分析 

　　双击桌面上File Viewer的图标，运行该程序；在OPEN下，打开一个数据文件；软件界面上将显示出该数据的所有观测信息；双击某次观测，可弹出其详细信息；选择 Regression Analysis 栏，可以查看此观测数据图形；选择 Measurements 栏可查看这次观测的所有数据记录；File Viewer 的重要功能之一就是重计算，首先选择Edit 菜单下的Recompute 功能，在弹出的对话框中，可修正一些实验设置，比如 Chamber Offset，影响了Chamber 的体积，并最终影响通量值；点击 Recompute，软件将弹出一个重计算的结果；重计算对话框中，Curve Fit 表示要修改Cdry对Etime 的方程，将影响所有的统计结果（但不影响常数）；Start Time 与Stop Time 是曲线方程中变量Crv_DeadBand 与Crv_Domain 的参数；Targeted Flux 将影响Flux@Ct 的重计算；Recompute Cdry (Raw &Summaries)只有在手工编辑了数据后，而没有计算出Cdry 这一列时才需要使用；Recompute Summary Records 只需在删除了某些原始记录时使用。 

Li-8100A 使用及注意事项  

　　一、使用： 

　　1. 仪器的连接、安装、开机预热： 

　　提前埋设土壤环→连接辅助传感器接口→安装短期测量室→安装温度、湿度传感器→安装电池→打开主机电源→主机预热(约5分钟)。 

　　2. 掌上电脑(PDA)和软件的使用，具体操作步骤为： 

　　PDA开机→主界面→开始→Li-8100→Connect by TCP IP→USE→OK(如果看到右上方有E，则点击E→Clear error)→Set up→Measurement Protocol（measurement preset工程师已经调好）→Area and Volumes→上一级菜单8100→Instruments Settings→Start开始测量(1个循环结束后可以关闭程序，换位另一个测试地点) →测完后退出程序，关闭电源→取出CF读卡器→放入电脑拷贝数据。 

　　3. 掌上电脑(PDA)中查看前一次测定结果： 

　　Menu→Utlis→File Manager→File Digest Viewing→Compact Flash→选择或勾选(R)需要查看的文件名→上下翻页查看(qp)。 

　　4. 掌上电脑(PDA)中查看前一次或几次(最多32)测定结果的Flux值： 

　　Menu→View→Summary Page→勾选(R)Hold on this page→上下翻页查看(qp)。(注意：此项查看的前提是，每次测定后必须按上述操作进行查看Flux值，否则PDA不会缓存该次测定的Flux值。) 

　　二、注意事项： 

　　1. 切记数据传输线接口连接针、孔要对准，保证针孔接触良好，禁止针脚扭曲损坏。 

　　2. 土壤环应至少提前一天埋入地下，以减小对地下植物、微生物等产生的影响。 

　　3. 电池显示低电量时，应及时进行电(电池充满电时间约4小时)；测量过程中可以通过同时连接两块电池进行电池更换。 

　　4. 土壤环埋入土中后，计算土壤环露出地面的高度，减去1.5cm即为offset值。 

　　5. 掌上电脑的时间一定要与软件显示的时间一致，否则结果可能会产生混乱。 

　　6. 主机和掌上电脑防潮工作很重要，否则部件受潮后会影响测量过程。 

　　7. 运输过程中注意不能碰到主机的接口。 

　　8. 温度、湿度传感器应垂直且轻缓插入土壤中，如遇硬物或阻碍应拔出，在旁边找一合适插入点。 

　　9. 天气冷或环境气温低时(早晚、雾凉季等)，Li-8100A需要多预测几次以使仪器气室稳定，便于准确测量。 

　　10. 温度、湿度传感器自身及其与主机接口端的接线请勿过度或频繁弯折，以免造成断线而无法使用。 

LI-8150 操作步骤 

　　一、硬件连接 

　　LI-8100A 与LI-8150 之间通过专用的电缆线和管路经由：辅助端口、AIR IN、AIR OUT、BELLOWS和Chamber 接口相连接，电源由LI-8150 的POWER 端输入；连接 8100-104 长期室至LI-8150 的对应AIR IN、AIR OUT 和Chamber 接口；将土壤温度、水分传感器连接到长期室的V2-V4 通道上。将 LI-8100A 主机箱内PC卡插槽下跳线的位置从Keypad Position 更改为Aux In Position连接 LI-8150 与交流电源适配器 

　　二、 软件操作步骤 

　　1. 用电脑连接 LI-8100A ，打开LI-8100A 操作软件 

　　2. 与电脑连接成功后，软件显示实时参数 

　　3. 在 setup 菜单中点击Measurement Configuration，出现Multiplex Configuration 对话框。在Chamber 下拉菜单中，选择8100-104；Chamber Offset 中输入相应值；Soil Area 为317.8cm2；Extension Tube Volume为默认值237。设置完成后点击Apply to Port 

　　4. 点击 Observation 标签，测定时间设置参考LI-8100A 

　　5. 点击 Data logging 标签，进行数据记录输出设置，里面内容全选上 

　　6. V2-V4 端口设置。若连接EC-5 土壤水分传感器，体积含水量和电压值之间不成线性关系，选中Soil Moisture Probe，设定m=1，b=0，即斜率为1，截距为0，直接输出电压值，然后用公式转换成体积含水量；若连接T型热电偶土壤温度传感器，选中Themistor，设定a=1.1259e-3，b=2.3459e-4，c=8.6329e-8，直接输出土壤温度 

　　7. 在 Configuration Categories 列表中点击Port Sequence，可查看检测到的通道；在 Configuration Categories 列表中点击Port Tools，可以将第一个测量室的设置复制到其他测量室；在 Configuration Categories 列表中点击Repeats，可以对重复测定的时间间隔进行定义，按Set To Max可设定为最大重复次数为12000；选中复选框turn off flow pump(s) between repeats，在重复测量间歇期间流量泵关闭，可节电并延长泵的寿命 

　　8. 在 8100 菜单下选择Instrument Settings 

　　9. 在 Setup 菜单下选择 Start New Measurement ，出现Start a Measurement 对话框。Measurement Configuration：可在 Preset 下拉菜单中选择一个已定义的测量参数，或使用当前配置；Measurement File：输入文件名(File Name)和备注(Comments)。文件以标准数据文件格式建立，整个数据表可按测量配置设定并且放在一个文件中。大文件可以天或周为单位分割成多个小文件。点击 Append data to an existing file 按钮，可在当前定义的文件中增加新的测量数据；Destination： 

　　数据可被保存到仪器的内存或 CF 卡中；Measurement Start：可立即开始测量，或选择指定日期和时间开始测量；点击 Start Measurement 开始测量。