盡管農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力很高，但經(jīng)過排水和耕種的泥炭極易退化，且是溫室氣體（GHG）排放的重要來源。本研究探討了地下水位調(diào)控和生物炭施用在緩解農(nóng)業(yè)泥炭溫室氣體損失方面的潛力。然而，在高地下水位（WT）條件下，平衡農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求與保障泥炭生態(tài)系統(tǒng)功能是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。因此，在受控的中生態(tài)實(shí)驗(yàn)中種植生菜，設(shè)置高（HW ?10 cm,）或低（LW ?15 cm）地下水位處理，監(jiān)測(cè)了 4 個(gè)月內(nèi)二氧化碳（CO?）、甲烷（CH?）和氧化亞氮（N?O）的排放情況。同時(shí)對(duì)土壤溶液、植物生長情況進(jìn)行測(cè)定，并結(jié)合微生物測(cè)序，以確定溫室氣體排放的關(guān)鍵控制因素。

與對(duì)照 + 低地下水位（Control+LW）相比，提高地下水位顯著降低了 18% 的 CO?排放和 40% 的 N?O 排放，但最終使 CH?排放增加了 2.5 倍。與 Control+LW 相比，高地下水位結(jié)合生物炭施用對(duì) CO?當(dāng)量溫室氣體排放的削減效果較強(qiáng)。

總體而言，高地下水位與生物炭施用相結(jié)合，增加了土壤總碳（C），減少了泥炭分解，抑制了 CH?和 N?O 排放，并提高了作物產(chǎn)量。

本研究揭示了地下水位變化對(duì)土壤溫室氣體排放的影響。文中描述了控制地下水位的實(shí)驗(yàn)處理，但僅僅提到了高水位和低水位兩種，水位無法多梯度控制實(shí)時(shí)變化，SoilScope控制型蒸滲系統(tǒng)也具有這樣的控水位功能。

此系統(tǒng)采用澳作發(fā)展的第三代蒸滲儀技術(shù)，配置地下水連通模塊，自動(dòng)控制蒸滲柱體內(nèi)水位。水位控制精度可達(dá) 0.2mm，補(bǔ)水、排水精度甚至能達(dá)到 0.001mm，可實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水位的精準(zhǔn)調(diào)控，為相關(guān)研究提供精確的水位數(shù)據(jù)。例如在研究地下水埋深對(duì)植物蒸騰的影響時(shí)，能精準(zhǔn)設(shè)置不同的地下水埋深梯度，準(zhǔn)確觀測(cè)植物蒸騰量的差異。

結(jié)合高精度稱重單元、傳感器等，可直接記錄水分變化量，如潛水蒸發(fā)量、地表徑流量、蒸散量、結(jié)露、霧等各種降水量等，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。像稱重式蒸滲儀能精確測(cè)量蒸散分辨率達(dá) 0.01mm，為水分收支研究提供 “真值" 數(shù)據(jù)。

可模擬不同水文條件，如自由排水、恒定水位、動(dòng)態(tài)水位變化等，還能模擬條件差的水文事件，如暴雨后排水、干旱時(shí)補(bǔ)水等場景，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)對(duì)自然過程的模擬能力。比如在研究鹽堿化土壤的水鹽運(yùn)移時(shí)，可通過底部邊界的排水控制調(diào)節(jié)土壤水分的淋洗強(qiáng)度，明確水分運(yùn)動(dòng)對(duì)鹽分遷移的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。

能人為設(shè)定或自動(dòng)跟蹤大田地下水位，模擬自然的田間水分狀況，使實(shí)驗(yàn)條件更接近真實(shí)環(huán)境，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的代表性和實(shí)用性。例如自動(dòng)跟蹤水位模式可保持罐體內(nèi)水位與大田地下水位相同，用于模擬自然的田間水分狀況。

此外SoilScope蒸滲儀可取原狀土，土柱面積1平方米，高2米。

SoilScope控制型蒸滲儀取原狀土             自動(dòng)地下水位控制，高精度稱重

該系統(tǒng)結(jié)合SoilGAS CO2 CH4 N2O H2O在線監(jiān)測(cè)儀與iChamber-LY 蒸滲冠層室，可在線、實(shí)時(shí)測(cè)量土壤CO2、CH4和N2O排放通量。監(jiān)測(cè)儀基于激光吸收光譜原理，測(cè)量精度達(dá)到ppb級(jí)。

SoilGAS CO2/CH4/N2O在線監(jiān)測(cè)儀

iChamber-LY蒸滲冠層室由澳作公司自主研發(fā)設(shè)計(jì)，升降可控，無邊框和立柱，對(duì)測(cè)量點(diǎn)降雨、風(fēng)速等小氣候無影響。既可用于土壤溫室氣體通量測(cè)量，也可用作群落光合室。

系統(tǒng)配置的多路控制最多可帶27個(gè)冠層室。每個(gè)冠層室的測(cè)量時(shí)間可設(shè)定

iChamber-LY蒸滲冠層室