二氧化碳及溫度FACE自動(dòng)模擬增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)

更新時(shí)間：2025-12-18

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Free-Air CO2 Enrichment（以下簡(jiǎn)寫為FACE）是指在開(kāi)放自然環(huán)境中直接增加二氧化碳（CO2）濃度的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。FACE實(shí)驗(yàn)的實(shí)質(zhì)就是創(chuàng)造一個(gè)模擬未來(lái)CO2增加的微域生態(tài)環(huán)境進(jìn)行CO2增加的模擬試驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)常用來(lái)研究二氧化碳濃度升高對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和植物生長(zhǎng)的影響。由于FACE系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放體系，沒(méi)有隔離設(shè)施，氣體可以自由流通，因此系統(tǒng)內(nèi)部通風(fēng)、光照、溫度、濕度等條件十分接近自然生態(tài)環(huán)境，獲得的數(shù)據(jù)更接近于真實(shí)情況。

我們有幸參與了武漢大學(xué)在屈家?guī)X管理區(qū)武漢大學(xué)實(shí)驗(yàn)基地的二氧化碳及溫度FACE自動(dòng)模擬增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目，該系統(tǒng)能夠全自動(dòng)調(diào)控并監(jiān)測(cè)科研試驗(yàn)環(huán)境中的二氧化碳濃度和溫度增強(qiáng)的幅度，旨在模擬未來(lái)全球變暖和CO2濃度上升的真實(shí)環(huán)境對(duì)植物生長(zhǎng)及微生物等的影響, 為進(jìn)一步研究氣候變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的碳水循環(huán)響應(yīng)提供數(shù)據(jù)支撐。

系統(tǒng)組成

二氧化碳及溫度FACE自動(dòng)模擬增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要是由氣源設(shè)備、釋放場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施及FACE實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)等幾部分組成。其中，氣源設(shè)備為全套系統(tǒng)提供液態(tài)CO2儲(chǔ)存空間，將液態(tài)CO2通過(guò)空氣對(duì)流加熱、減壓成穩(wěn)定的氣態(tài)CO2，供FACE系統(tǒng)使用。釋放場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，施工量較大，施工要求高，是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)保障。

FACE實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，用來(lái)對(duì)系統(tǒng)各部分的運(yùn)行情況、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析和查閱。通過(guò)對(duì)本項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)區(qū)的CO2濃度、環(huán)境氣象要素、土壤水熱等綜合監(jiān)測(cè)要素的測(cè)量，根據(jù)程序設(shè)定的數(shù)值和控制算法，自動(dòng)控制釋放機(jī)構(gòu)和加熱設(shè)備,對(duì)控制樣方進(jìn)行CO2釋放和加溫,以達(dá)到實(shí)驗(yàn)控制要求。光合熒光測(cè)量系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，主要用來(lái)測(cè)量植物的光合作用情況，在整體系統(tǒng)中用來(lái)對(duì)比不同控制條件下，同種作物的光合作用受到增溫和CO2濃度增強(qiáng)控制條件影響下，光合效率的變化情況，以研究全球變暖和CO2濃度升高后，植物光合作用的響應(yīng)機(jī)制。

該系統(tǒng)可以自動(dòng)根據(jù)冠層CO2濃度、溫度測(cè)定結(jié)果，由控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)FACE圈內(nèi)的CO2濃度、溫度，使之保持在高于對(duì)照樣地的設(shè)定濃度值、溫度值。整套系統(tǒng)可無(wú)人值守連續(xù)運(yùn)行，并可實(shí)現(xiàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。

華益瑞將繼續(xù)秉承創(chuàng)新、專業(yè)的服務(wù)理念，為廣大科研客戶提供更加優(yōu)良的環(huán)境模擬與控制實(shí)驗(yàn)解決方案。