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湿地地下水生态观测蒸渗仪

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北京易科泰生态技术有限公司

高级会员15年 

代理商

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土壤与植物生理生态研究监测、环境气象监测、水文水质及地下水监测、水土保持研究监测、荒漠化监测、精准农业以及动物生态研究等仪器技术的引进推广和系统集成,并为生态环境实验研究和规划设计提供技术方案和分析测量。

   北京易科泰生态技术有限公司成立于2002年,为中关村高新技术企业,致力于生态-农业-健康研究监测技术推广、研发与服务,特别是在光谱成像技术(高光谱成像技术、叶绿素荧光成像技术、红外热成像技术、无人机遥感等)、植物表型分析技术、呼吸与能量代谢测量技术等方面,与专业企业PSI、Specim、Sable等合作,致力于植物科学、土壤与地球科学、动物能量代谢、水体与藻类及生态环境领域先进仪器技术的引进推广和技术研发集成,为植物/作物表型分析、生态修复及生态保护、能量代谢测量等提供规划设计、技术方案与系统集成、技术咨询与科技服务。公司技术团队80%以上具备硕士或硕士以上学位,并与*研究生院、中科院植物研究所、中科院动物所、中科院地理科学与资源研究所、中国农科院、中国林科院、中国环科院、中国水科院、清华大学、中国农业大学、北京林业大学、北京大学、中国海洋大学、陕西师范大学、内蒙古大学等建立了长期的技术合作交流关系。


   公司下设有叶绿素荧光技术与植物表型业务部、EcoTech®实验室、光谱成像与无人机遥感事业部及无人机遥感研究中心(与陕西师范大学合作建立)、动物能量代谢实验室、内蒙古阿拉善蒙古牛生态牧业研究院及青岛分公司。实验室拥有叶绿素荧光成像、叶绿素荧光仪、水体藻类荧光仪、SPECIM高光谱仪、WORKSWELL红外热成像仪、EasyChem全自动化学分析仪、MicroMac1000水质在线监测系统、ACE土壤呼吸自动监测系统、SoilBox便携式土壤气体通量测量系统、动物呼吸测量系统、LCpro 光合作用测量仪、Hood土壤入渗仪、年轮分析仪等各种仪器设备,可以进行实验研究分析、实验培训等,欢迎与易科泰生态研究室开展合作研究。


   易科泰公司与欧洲PSI公司(叶绿素荧光技术与表型分析技术)、美国SABLE公司(动物能量代谢技术)、欧洲SPECIM公司(高光谱成像技术)、欧洲WORKSWELL公司(红外热成像技术)、欧洲ATOMTRACE公司(LIBS元素分析技术)、欧洲BCN无人机遥感中心、欧洲ITRAX公司(样芯密度扫描与元素分析)、美国VERIS公司、英国ADC公司、德国UGT公司、欧洲SYSTEA公司等著名生态仪器技术领域的研发机构和厂商建立了密切的合作关系,在FluorCam叶绿素荧光成像与荧光测量技术、PlantScreen植物表型分析技术、高光谱成像技术、红外热成像技术、光合作用与植物生理生态研究监测、土壤呼吸与碳通量研究监测、动物呼吸代谢测量、水质分析与藻类研究监测、CoreScanner样芯密度CT与元素分析技术、LIBS元素分析技术、无人机生态遥感技术等生态仪器技术及其系统方案集成有着丰富的经验,成为我国农业、林业、地球科学、生态环境研究等领域科技进步的重要研究技术支持力量。由公司研制生产的EcoDrone®无人机遥感平台、SoilTron®多功能小型蒸渗仪技术、SoilBox®土壤呼吸测量技术、PhenoPlot®轻便型作物表型分析系统、SCG-N土壤剖面CO2/O2梯度监测系统、植物生理生态监测技术、动物能量代谢测量技术等,在中科院修购项目、*学科群项目、CERN网络(生态系统监测网络)等项目中发挥重要作用。


   “工欲善其事,必先利其器”,易科泰公司将秉承“利其器,善其事”的经营理念,为国内生态-农业-健康研究与发展提供优秀的技术方案和服务。


欢迎关注北京易科泰微信公众号







详细信息

 

湿地是地球上zui为重要的生态系统类型,具有巨大的环境功能和效益,在提供水源、补充地下水、抵御洪水、调节径流、蓄洪防旱、控制污染、调节气候、控制土壤侵蚀等方面有其它系统不可替代的作用,被誉为地球之肾
 
湿地地下水生态观测蒸渗仪通过地下水位模拟控制系统、精准称重系统、根系观测单元、气体通量观测单元、溶质在线分析单元等,原位(In-situ)观测或异地(Ex-situ)模拟观测地下水位变化(02m)与湿地土壤蒸散、渗漏、降雨及溶质运移的即时(高时间分辨率)动态变化关系,研究分析湿地土壤水通量、溶质通量、气体通量、持水状况等与地下水位的动态关系,适于三角洲、河滩及洪泛平原、泥炭地、高山湿地及其它地下水位较浅(常年一般维持在02m)的土地类型。
 
图一原位(In-situ)湿地地下水生态观测蒸渗仪
 
由德国UFZ环境研究中心Meissner教授与德国UGT公司研制(Patent-No.: 19907462),利用公司特制的原位取土系统采取原位湿地土柱,采用精确的地下水控制系统,可精确重现真实的野外条件。原位湿地地下水生态观测蒸渗仪直接安装在湿地现场(如图一所示),蒸渗仪底部经由平衡水箱通过压力转换器和流量表直接与外界环境(河流或湖泊水体、湿地地下水)相通。异地可以安装在远离现场湿地的实验场(比如研究所院内等),原位地下水位经由实时水位监测和数据无线传输,及时在线调控蒸渗仪水位(如图二所示),使蒸渗仪水位一直保持与原位湿地水位*。如果目标水位(原位水位)与蒸渗仪内的水位相差1cm或以上,地下水位模拟控制系统会自动触发调节机制,使蒸渗仪与原位湿地水位始终保持*。
 

 
安装在异地试验场的蒸渗仪
 

 



 

1.   原位土柱
2.   温度、TDR、水势等传感器及溶液取样器等。
3.   地下水水位
4.   滤层
5.      称重系统
6.      平衡箱
7.      储水罐
8.      调节阀
9.      数据采集器


图二安装在异地试验场的
 
地下水位模拟控制系统的调控机理为:当水位出现不*(相差1cm)时,首先关闭蒸渗仪和平衡水箱的阀门,然后向平衡水箱注水(或从中抽水),注水水源来自储水罐(抽出的水会存放在储水罐)。此后关闭储水罐和平衡水箱间的阀门,打开平衡水箱和蒸渗仪间的阀门,使得蒸渗仪和平衡水箱水位进行平衡。此过程反复进行,直到蒸渗仪水位达到目标水位。
 
每分钟即可称量记录一次。不仅是降雨、蓄水,还可记录括露水、霜、降雪、沙尘等轻微输入,使得即使是较小的蒸散也可记录到。将15分钟数据的平均,以减小风或野外动物的影响。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是持水量改变。
 
一旦水分平衡公式中各组分精确测量计算出后,溶质平衡情况可由如下公式计算出:
LCs×S
其中L为溶质输入,Cs为渗漏溶质浓度,S为渗漏液体积
 
的技术指标:
 
1.        蒸渗仪规格:表面积1m2,高2m;滤层25cm;可根据需要定制其它规格的蒸渗仪
2.        装土类型:特别设计的湿地取土系统取原位湿地土柱
3.        高精度称重系统,分辨率:0.01mm,采样频率1min15min平均一次
4.        渗漏测量:翻斗计数器,精确度0.1mm
5.        高精度即时地下水位模拟控制系统,精确度1cm
6.        BTC-100微根窗根系生态观测系统(备选)观测根系生长状况
7.        气体通量观测单元用于测量分析湿地土壤CO2O2和甲烷通量(备选):
l        气体抽样模块具Baseline配置,可手动或自动定时切换测量大气CO2、O2等气体含量(baseline)和呼吸室内CO2、O2等气体含量,从而更加精确地测量监测土壤气体通量
l        内置温度和大气压传感器,温度压力自动补偿,高稳定性、高精确度
l        氧气测量分析:燃料电池O2分析仪,不受水汽、CO2及其它气体的影响,测量范围1-100%,分辨率0.001%
l        二氧化碳测量分析:双波段非色散红外技术,测量范围0-5%,分辨率0.0001%
l        CH4分析器(外置备选):双波段非色散红外技术,量程0-10%,精度优于1%,分辨率1 ppm/0.0001%
8.        在线原位测量分析总氮、硝态氮和亚硝态氮等
9.            输:无线传输,用户可在ENVIdata服务器上下载;若用户有固定IP,可
直接传输至用户服务器
10.    器:土壤水势、TDR土壤含水量、温度传感器,可根据用户要求选择不同传感器。
11.    安装层数:标准306090120cm深处,每层均安装各种传感器。
 
的国外应用:
 
Doerthe Bethge-Steffense等(2004)利用湿地蒸渗仪控制地下水状况研究了20032月对德国schönbergg Deich Wörlitz湿地的地下水位、土壤含水量、土壤水量平衡(降雨、蒸散、渗漏等)进行了研究。在研究湿地采用梯度气象站监测环境因子,包括土壤温度、水势、含水量,降雨,空气温湿度,地下水位传送给蒸渗仪的控制中心。研究*直接得到了蒸散和渗漏,结果显示湿地土壤含水率受湿地的地下水位动态影响,受蒸散影响有限。在水量平衡中,蒸散和渗漏使得土壤水储量减少,而这是2月降雨无法补偿的。
 
参考文献:
 
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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