生(sheng)物(wu)降解動態呼吸儀(yi)可精確檢(jian)測(ce)土(tu)壤(rang)、水、大氣氣體(ti)、植物(wu)、堆肥和(he)可生(sheng)物(wu)降解廢物(wu)等樣品(pin)的(de)耗(hao)氧、二氧化碳產量(liang)和(he)產熱(re)量(liang)等，是目前基(ji)於(yu)呼吸計法(fa)（Respirometry）測(ce)量(liang)堆肥、無(wu)土栽培生(sheng)長(chang)基質穩(wen)定性、廢物(wu)材料(liao)生(sheng)物(wu)降解性，評估(gu)現(xian)有和(he)新生(sheng)長(chang)培養(yang)基(ji)原材料(liao)及其(qi)在(zai)混(hun)合(he)物(wu)中的(de)相(xiang)互作(zuo)用的(de)最合適工(gong)具(ju)（Thomas J. Aspray et al., 2015；Newman, S et al., 2023）。

該系統主(zhu)要(yao)由(you)呼吸代(dai)謝氣體(ti)分析(xi)儀(yi)（氧氣、二氧化碳、水汽(qi)、備(bei)選甲(jia)烷等）、8-16通道（或更多(duo)通道(dao)）的(de)多(duo)功(gong)能氣路(lu)切(qie)換器與(yu)高量(liang)程氣流(liu)分流(liu)器(qi)、高精度氣流(liu)發生(sheng)控(kong)制器、幹(gan)燥(zao)器(qi)、數(shu)據(ju)采集(ji)器、專(zhuan)業(ye)版(ban)軟件等組成(cheng)，可選配溫(wen)控箱(xiang)、電導率(lv)測(ce)量(liang)儀、離(li)子(zi)化學(xue)分析(xi)儀(yi)等。

系統特點(dian)

l 英(ying)國(guo)堆(dui)肥行(xing)業(ye)使(shi)用的(de)“真(zhen)正(zheng)的(de)動態"呼吸測(ce)試儀DR4（Thomas J. Aspray et al., 2015），空氣擴(kuo)散(san)到(dao)樣品(pin)提(ti)供(gong)足夠(gou)的(de)氧氣而非ORG0020僅(jin)通(tong)過(guo)腔(qiang)室頂(ding)部(bu)空間。

l 曝氣速(su)率(lv)可自定義(yi)調(tiao)節，為相對高活性/低穩定性的(de)樣(yang)品(pin)提(ti)供(gong)足夠(gou)的(de)曝氣。

l 源(yuan)自(zi)標(biao)準方(fang)法(fa)的(de)呼吸測(ce)定(ding)技術(shu)，高精度高分辨率(lv)，可鑒定不(bu)同生(sheng)長(chang)培養(yang)基(ji)之(zhi)間(jian)微生(sheng)物(wu)穩定(ding)性的(de)差(cha)異(yi)

l 全自動化，可選配標(biao)準8通道、16通道，或擴(kuo)展(zhan)更多(duo)通道(dao)

l 可根據(ju)測(ce)試樣(yang)品(pin)量(liang)選擇不(bu)同大(da)小和(he)材質的(de)呼吸室，兼(jian)容性和(he)擴展(zhan)性強

應用方(fang)向(xiang)

l 無(wu)土栽培、植物(wu)工廠、植物(wu)表型

l 堆肥、生(sheng)長(chang)基質穩(wen)定性測(ce)試研(yan)究(jiu)、植物(wu)營(ying)養(yang)

l 土壤呼吸、土(tu)壤碳通量(liang)及土壤(rang)動物(wu)呼吸代(dai)謝

l 農業(ye)、園藝(yi)、草坪種植者、園林(lin)綠化、土(tu)壤(rang)攪拌和(he)土地(di)修復、環(huan)境(jing)保(bao)護

l 生(sheng)物(wu)降解基(ji)礎(chu)研(yan)究(jiu)、飼(si)料發酵、生(sheng)物(wu)基材(cai)料(liao)生(sheng)產企(qi)業(ye)自(zi)檢(jian)及配方(fang)優(you)化等(deng)

技術(shu)指(zhi)標

1. 氧氣分析(xi)測(ce)量(liang)儀：燃料電(dian)池(chi)原理氧氣傳(chuan)感器(qi)，溫(wen)度、壓力補償； 量(liang)程0-100%（用戶(hu)可自定義(yi)設置5個級(ji)別(bie)），精(jing)度(du)0.1%（O2濃度(du)2-100%時(shi)）；分辨率(lv)0.0001%O2，漂(piao)移(yi)< 0.01%每小時(shi)（溫(wen)度恒定情況下）；響應時(shi)間(jian)小於(yu)7秒；24小時(shi)漂(piao)移(yi)低(di)於(yu)0.01％；

2. 二氧化碳分析(xi)測(ce)量(liang)儀：雙(shuang)波(bo)長無(wu)色散(san)紅外(wai)氣體(ti)分析(xi)器(qi)，量(liang)程0-5%（用戶(hu)可自定義(yi)設置9個級(ji)別(bie)，可定制其(qi)他(ta)量(liang)程）；精度(du)為讀數的(de)1%，分辨率(lv)0.0001%（1ppm）；漂(piao)移(yi)<0.001%每小時(shi)（溫(wen)度恒定情況下）；響應時(shi)間(jian)小於(yu)0.5秒；24小時(shi)漂(piao)移(yi)低(di)於(yu)0.002％；20分鐘(zhong)噪(zao)音< 1 ppm RMS；

3. RH-300水汽(qi)測(ce)量(liang)儀（備(bei)選）：薄(bo)膜電(dian)容(rong)原理，量(liang)程0-100%RH，精度1%，分辨率(lv)0.001%RH；露點(dian)溫(wen)度量(liang)程-40到(dao)40℃，精度0.5℃，分辨率(lv)0.002℃；水蒸氣密(mi)度量(liang)程0-10ug/ml，分辨率(lv)0.0001ug/ml；水汽(qi)壓量(liang)程0-20000Pa，分辨率(lv)0.01Pa（0-1000Pa時(shi)）；漂(piao)移(yi)<0.01%RH每小時(shi)（溫(wen)度恒定情況下）；

4. 甲烷分析(xi)測(ce)量(liang)儀（備(bei)選）：雙(shuang)波(bo)長紅外(wai)技術(shu)，氣壓補償，測(ce)量(liang)範圍0-10%；可選配高靈(ling)敏度(du)激光氣體(ti)檢(jian)測(ce)甲(jia)烷分析(xi)儀(yi)，分辨率(lv)1ppm；精確度1%；適用氣流(liu)5-2000ml/分鐘(zhong)；噪(zao)音小於(yu)3ppm，漂(piao)移(yi)低(di)於(yu)0.002%每小時(shi)（溫(wen)度恒定情況下）；溫(wen)度測(ce)量(liang)精度0.2℃，分辨率(lv)0.001℃；大氣壓測(ce)量(liang)分辨率(lv)0.0001kPa，精度為讀數的(de)1%；

5. 氣路(lu)轉(zhuan)換器：8個氣路(lu)通(tong)道（包(bao)括壹(yi)個Baseline通道）自動切(qie)換或手(shou)動切(qie)換均支(zhi)持；可多(duo)臺(tai)組合成(cheng)16通道或24通道；反(fan)應(ying)時(shi)間(jian)<50毫秒；支(zhi)持push或pull兩(liang)種氣流(liu)方(fang)向(xiang)；支(zhi)持stop flow或flow-through兩(liang)種氣路(lu)切(qie)換模式(shi)；

6. 氣流(liu)分流(liu)控(kong)制(zhi)器(qi)：流(liu)速(su)範圍(wei)0-2000毫升(sheng)/分鐘(zhong)或0-5000毫升(sheng)/分鐘(zhong)，分辨率(lv)1毫升(sheng)/分鐘(zhong)，自動補償溫(wen)度和(he)壓力，並(bing)產生(sheng) STP 流(liu)速(su)，精度2%；

數據(ju)采集(ji)系統：12個信號(hao)輸(shu)入通道(dao)，其(qi)中8個模擬(ni)輸(shu)入通道(dao)可以測(ce)量(liang)-5.12V到(dao)+5.12V的(de)電(dian)壓信號(hao)，16bits數模轉(zhuan)換；4個溫(wen)度輸(shu)入專(zhuan)用通(tong)道專(zhuan)門連(lian)接溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)，溫(wen)度測(ce)量(liang)範圍-5到(dao)60℃；2個模擬(ni)信號(hao)輸(shu)出(chu)通(tong)道(dao)，0-5V，12位分辨率(lv)；1個16bits計數器；

7. 標配500毫升(sheng)玻(bo)璃呼吸室，可選擇其(qi)它(ta)材(cai)質或定(ding)制(zhi)體積的(de)呼吸室等(deng)。

應用案例

1． 英(ying)國(guo)開(kai)放大學(xue)科研(yan)人員使(shi)用SSI呼吸代(dai)謝系統構(gou)建(jian)的(de)堆(dui)肥生(sheng)物(wu)降解動態呼吸儀(yi)測(ce)量(liang)五(wu)種無(wu)土栽培生(sheng)長(chang)基質（分別(bie)為厭氧沼渣(zha)纖(xian)維AD、樹(shu)皮BC、椰殼纖維CR、木纖維WF和(he)綠色(se)堆(dui)肥GC）在(zai)有(you)氧條(tiao)件下單壹材料的(de)微(wei)生(sheng)物(wu)活性、水分對(dui)測(ce)試的(de)影(ying)響(xiang)、添(tian)加營(ying)養(yang)物(wu)質對(dui)測(ce)試的(de)影(ying)響(xiang)、以(yi)及(ji)不(bu)同生(sheng)長(chang)基質混(hun)合的(de)交(jiao)互作(zuo)用影(ying)響(xiang)等(deng)，研(yan)究(jiu)結果(guo)發表在(zai)2023年的(de)國(guo)際(ji)《Horticulturae 》雜(za)誌。

單壹生(sheng)長(chang)基質材(cai)料的(de)CO2產量(liang)，CO2的(de)產生(sheng)速(su)率(lv)（a）；累積CO2產量(liang)（c）; (b)和(he)(d)為水平(ping)曲(qu)線之(zhi)間(jian)數(shu)據(ju)的(de)可視化放(fang)大(da)圖(tu)

研究(jiu)結果(guo)，該(gai)動態呼吸測(ce)定(ding)法(fa)是評估(gu)現(xian)有和(he)新生(sheng)長(chang)培養(yang)基(ji)原材料(liao)及其(qi)在(zai)混(hun)合(he)物(wu)中的(de)相(xiang)互作(zuo)用的(de)合(he)適工(gong)具(ju)。使(shi)用源(yuan)自(zi)標(biao)準方(fang)法(fa)的(de)呼吸測(ce)定(ding)技術(shu)，成(cheng)功(gong)鑒定(ding)了不(bu)同生(sheng)長(chang)培養(yang)基(ji)之(zhi)間(jian)微生(sheng)物(wu)穩定(ding)性的(de)差(cha)異(yi)。此(ci)外(wai)，通(tong)過(guo)模擬(ni)真(zhen)實(shi)可復制的(de)條(tiao)件，該技術(shu)可以通過添加額(e)外(wai)微(wei)生(sheng)物(wu)或其(qi)它(ta)要(yao)素(su)生(sheng)產新的(de)生(sheng)長(chang)基培養(yang)物(wu)。

參(can)考文(wen)獻(xian)

Thomas J. Aspray et al., Static, dynamic and inoculum augmented respiration based test assessment for determining in-vessel compost stability,Waste Management,Volume 42,2015,Pages 3-9,ISSN 0956-053X.

Newman, S.; Alexander, P.; Bragg, N.; Howell, G. Using Respirometry to Investigate Biological Stability of Growing Media in Aerobic Conditions. Horticulturae 2023, 9, 1258.