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濕地地下水生態觀測蒸滲儀

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濕地蒸滲儀

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   北京易科泰生態技術有限公司成立于2002年,為中關村高新技術企業,致力于生態-農業-健康研究監測技術推廣、研發與服務,特別是在光譜成像技術(高光譜成像技術、葉綠素熒光成像技術、紅外熱成像技術、無人機遙感等)、植物表型分析技術、呼吸與能量代謝測量技術等方面,與專業企業PSI、Specim、Sable等合作,致力于植物科學、土壤與地球科學、動物能量代謝、水體與藻類及生態環境領域先進儀器技術的引進推廣和技術研發集成,為植物/作物表型分析、生態修復及生態保護、能量代謝測量等提供規劃設計、技術方案與系統集成、技術咨詢與科技服務。公司技術團隊80%以上具備碩士或碩士以上學位,并與*研究生院、中科院植物研究所、中科院動物所、中科院地理科學與資源研究所、中國農科院、中國林科院、中國環科院、中國水科院、清華大學、中國農業大學、北京林業大學、北京大學、中國海洋大學、陜西師范大學、內蒙古大學等建立了長期的技術合作交流關系。


   公司下設有葉綠素熒光技術與植物表型業務部、EcoTech®實驗室、光譜成像與無人機遙感事業部及無人機遙感研究中心(與陜西師范大學合作建立)、動物能量代謝實驗室、內蒙古阿拉善蒙古牛生態牧業研究院及青島分公司。實驗室擁有葉綠素熒光成像、葉綠素熒光儀、水體藻類熒光儀、SPECIM高光譜儀、WORKSWELL紅外熱成像儀、EasyChem全自動化學分析儀、MicroMac1000水質在線監測系統、ACE土壤呼吸自動監測系統、SoilBox便攜式土壤氣體通量測量系統、動物呼吸測量系統、LCpro 光合作用測量儀、Hood土壤入滲儀、年輪分析儀等各種儀器設備,可以進行實驗研究分析、實驗培訓等,歡迎與易科泰生態研究室開展合作研究。


   易科泰公司與歐洲PSI公司(葉綠素熒光技術與表型分析技術)、美國SABLE公司(動物能量代謝技術)、歐洲SPECIM公司(高光譜成像技術)、歐洲WORKSWELL公司(紅外熱成像技術)、歐洲ATOMTRACE公司(LIBS元素分析技術)、歐洲BCN無人機遙感中心、歐洲ITRAX公司(樣芯密度掃描與元素分析)、美國VERIS公司、英國ADC公司、德國UGT公司、歐洲SYSTEA公司等著名生態儀器技術領域的研發機構和廠商建立了密切的合作關系,在FluorCam葉綠素熒光成像與熒光測量技術、PlantScreen植物表型分析技術、高光譜成像技術、紅外熱成像技術、光合作用與植物生理生態研究監測、土壤呼吸與碳通量研究監測、動物呼吸代謝測量、水質分析與藻類研究監測、CoreScanner樣芯密度CT與元素分析技術、LIBS元素分析技術、無人機生態遙感技術等生態儀器技術及其系統方案集成有著豐富的經驗,成為我國農業、林業、地球科學、生態環境研究等領域科技進步的重要研究技術支持力量。由公司研制生產的EcoDrone®無人機遙感平臺、SoilTron®多功能小型蒸滲儀技術、SoilBox®土壤呼吸測量技術、PhenoPlot®輕便型作物表型分析系統、SCG-N土壤剖面CO2/O2梯度監測系統、植物生理生態監測技術、動物能量代謝測量技術等,在中科院修購項目、*學科群項目、CERN網絡(生態系統監測網絡)等項目中發揮重要作用。


   “工欲善其事,必先利其器”,易科泰公司將秉承“利其器,善其事”的經營理念,為國內生態-農業-健康研究與發展提供優秀的技術方案和服務。


歡迎關注北京易科泰微信公眾號







土壤與植物生理生態研究監測、環境氣象監測、水文水質及地下水監測、水土保持研究監測、荒漠化監測、精準農業以及動物生態研究等儀器技術的引進推廣和系統集成,并為生態環境實驗研究和規劃設計提供技術方案和分析測量。

 

濕地是地球上zui為重要的生態系統類型,具有巨大的環境功能和效益,在提供水源、補充地下水、抵御洪水、調節徑流、蓄洪防旱、控制污染、調節氣候、控制土壤侵蝕等方面有其它系統不可替代的作用,被譽為地球之腎。
 
濕地地下水生態觀測蒸滲儀通過地下水位模擬控制系統、精準稱重系統、根系觀測單元、氣體通量觀測單元、溶質在線分析單元等,原位(In-situ)觀測或異地(Ex-situ)模擬觀測地下水位變化(02m)與濕地土壤蒸散、滲漏、降雨及溶質運移的即時(高時間分辨率)動態變化關系,研究分析濕地土壤水通量、溶質通量、氣體通量、持水狀況等與地下水位的動態關系,適于三角洲、河灘及洪泛平原、泥炭地、高山濕地及其它地下水位較淺(常年一般維持在02m)的土地類型。
 
圖一原位(In-situ)濕地地下水生態觀測蒸滲儀
 
由德國UFZ環境研究中心Meissner教授與德國UGT公司研制(Patent-No.: 19907462),利用公司特制的原位取土系統采取原位濕地土柱,采用精確的地下水控制系統,可精確重現真實的野外條件。原位濕地地下水生態觀測蒸滲儀直接安裝在濕地現場(如圖一所示),蒸滲儀底部經由平衡水箱通過壓力轉換器和流量表直接與外界環境(河流或湖泊水體、濕地地下水)相通。異地可以安裝在遠離現場濕地的實驗場(比如研究所院內等),原位地下水位經由實時水位監測和數據無線傳輸,及時在線調控蒸滲儀水位(如圖二所示),使蒸滲儀水位一直保持與原位濕地水位*。如果目標水位(原位水位)與蒸滲儀內的水位相差1cm或以上,地下水位模擬控制系統會自動觸發調節機制,使蒸滲儀與原位濕地水位始終保持*。
 

 
安裝在異地試驗場的蒸滲儀
 

 



 

1.   原位土柱
2.   溫度、TDR、水勢等傳感器及溶液取樣器等。
3.   地下水水位
4.   濾層
5.      稱重系統
6.      平衡箱
7.      儲水罐
8.      調節閥
9.      數據采集器


圖二安裝在異地試驗場的
 
地下水位模擬控制系統的調控機理為:當水位出現不*(相差1cm)時,首先關閉蒸滲儀和平衡水箱的閥門,然后向平衡水箱注水(或從中抽水),注水水源來自儲水罐(抽出的水會存放在儲水罐)。此后關閉儲水罐和平衡水箱間的閥門,打開平衡水箱和蒸滲儀間的閥門,使得蒸滲儀和平衡水箱水位進行平衡。此過程反復進行,直到蒸滲儀水位達到目標水位。
 
每分鐘即可稱量記錄一次。不僅是降雨、蓄水,還可記錄括露水、霜、降雪、沙塵等輕微輸入,使得即使是較小的蒸散也可記錄到。將15分鐘數據的平均,以減小風或野外動物的影響。水分平衡公式如下所示:
P Pond = Et ( Rout Rin±Δ S
其中P是降雨量, Pond是表面蓄水,Et是蒸散,Rin是地下水流入,Rout是地下水流出,Δ S是持水量改變。
 
一旦水分平衡公式中各組分精確測量計算出后,溶質平衡情況可由如下公式計算出:
LCs×S
其中L為溶質輸入,Cs為滲漏溶質濃度,S為滲漏液體積
 
的技術指標:
 
1.        蒸滲儀規格:表面積1m2,高2m;濾層25cm;可根據需要定制其它規格的蒸滲儀
2.        裝土類型:特別設計的濕地取土系統取原位濕地土柱
3.        高精度稱重系統,分辨率:0.01mm,采樣頻率1min,15min平均一次
5.        高精度即時地下水位模擬控制系統,精確度1cm
6.        BTC-100微根窗根系生態觀測系統(備選)觀測根系生長狀況
7.        氣體通量觀測單元用于測量分析濕地土壤CO2、O2和甲烷通量(備選):
l        氣體抽樣模塊具Baseline配置,可手動或自動定時切換測量大氣CO2、O2等氣體含量(baseline)和呼吸室內CO2、O2等氣體含量,從而更加精確地測量監測土壤氣體通量
l        內置溫度和大氣壓傳感器,溫度壓力自動補償,高穩定性、高精確度
l        氧氣測量分析:燃料電池O2分析儀,不受水汽、CO2及其它氣體的影響,測量范圍1-100%,分辨率0.001%
l        二氧化碳測量分析:雙波段非色散紅外技術,測量范圍0-5%,分辨率0.0001%
l        CH4分析器(外置備選):雙波段非色散紅外技術,量程0-10%,精度優于1%,分辨率1 ppm/0.0001%
8.        在線原位測量分析總氮、硝態氮和亞硝態氮等
9.            輸:無線傳輸,用戶可在ENVIdata服務器上下載;若用戶有固定IP,可
直接傳輸至用戶服務器
10.    器:土壤水勢、TDR土壤含水量、溫度傳感器,可根據用戶要求選擇不同傳感器。
11.    安裝層數:標準30、60、90、120cm深處,每層均安裝各種傳感器。
 
的國外應用:
 
Doerthe Bethge-Steffense等(2004)利用濕地蒸滲儀控制地下水狀況研究了20032月對德國schönbergg Deich Wörlitz濕地的地下水位、土壤含水量、土壤水量平衡(降雨、蒸散、滲漏等)進行了研究。在研究濕地采用梯度氣象站監測環境因子,包括土壤溫度、水勢、含水量,降雨,空氣溫濕度,地下水位傳送給蒸滲儀的控制中心。研究*直接得到了蒸散和滲漏,結果顯示濕地土壤含水率受濕地的地下水位動態影響,受蒸散影響有限。在水量平衡中,蒸散和滲漏使得土壤水儲量減少,而這是2月降雨無法補償的。
 
參考文獻:
 
1.          Doerthe Bethge-Steffens, Ralph Meissner, and Holger Rupp (2004) Development and practical test of a weighable groundwater lysimeter for floodplain sites. J. Plant Nutr. Soil Sci, 167,516-524
2.      R. Meißner , M. N. V. Prasad, G. Du Laing and J. Rinklebe2010 Lysimeter application for measuring the water and solute fluxes with high precision. CURRENT SCIENCE, VOL. 99 NO. 5 601-607.
3.      R. Meißner and Manfred Seyfarth (2004). Measuring water and solute balance with new lysimeter techniques. SuperSoil 2004: 3rd Australian New Zealand Soils Conference, 5 – 9 December 2004, University of Sydney, Australia. 1-8


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