二氧化碳及溫度FACE自動模擬增強實驗

更新時間：2025-12-18

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Free-Air CO2 Enrichment（以下簡寫為FACE）是指在開放自然環(huán)境中直接增加二氧化碳（CO2）濃度的實驗技術(shù)。FACE實驗的實質(zhì)就是創(chuàng)造一個模擬未來CO2增加的微域生態(tài)環(huán)境進行CO2增加的模擬試驗。該實驗常用來研究二氧化碳濃度升高對生態(tài)系統(tǒng)和植物生長的影響。由于FACE系統(tǒng)是一個開放體系，沒有隔離設施，氣體可以自由流通，因此系統(tǒng)內(nèi)部通風、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)更接近于真實情況。

我們有幸參與了武漢大學在屈家?guī)X管理區(qū)武漢大學實驗基地的二氧化碳及溫度FACE自動模擬增強實驗系統(tǒng)平臺建設項目，該系統(tǒng)能夠全自動調(diào)控并監(jiān)測科研試驗環(huán)境中的二氧化碳濃度和溫度增強的幅度，旨在模擬未來全球變暖和CO2濃度上升的真實環(huán)境對植物生長及微生物等的影響, 為進一步研究氣候變化對生態(tài)系統(tǒng)的碳水循環(huán)響應提供數(shù)據(jù)支撐。

系統(tǒng)組成

二氧化碳及溫度FACE自動模擬增強實驗系統(tǒng)主要是由氣源設備、釋放場基礎設施及FACE實驗控制系統(tǒng)等幾部分組成。其中，氣源設備為全套系統(tǒng)提供液態(tài)CO2儲存空間，將液態(tài)CO2通過空氣對流加熱、減壓成穩(wěn)定的氣態(tài)CO2，供FACE系統(tǒng)使用。釋放場基礎設施是整個系統(tǒng)的基礎，施工量較大，施工要求高，是系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基礎保障。

FACE實驗控制系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心部分，用來對系統(tǒng)各部分的運行情況、實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)進行收集、分析和查閱。通過對本項目實驗區(qū)的CO2濃度、環(huán)境氣象要素、土壤水熱等綜合監(jiān)測要素的測量，根據(jù)程序設定的數(shù)值和控制算法，自動控制釋放機構(gòu)和加熱設備,對控制樣方進行CO2釋放和加溫,以達到實驗控制要求。光合熒光測量系統(tǒng)獨立運行，主要用來測量植物的光合作用情況，在整體系統(tǒng)中用來對比不同控制條件下，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機制。

該系統(tǒng)可以自動根據(jù)冠層CO2濃度、溫度測定結(jié)果，由控制系統(tǒng)實時調(diào)節(jié)FACE圈內(nèi)的CO2濃度、溫度，使之保持在高于對照樣地的設定濃度值、溫度值。整套系統(tǒng)可無人值守連續(xù)運行，并可實現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)的遠程傳輸。

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