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光合儀（LI-6400）


紅外相機(jī)濾鏡

不銹鋼土鉆
　　生態(tài)環(huán)境研究主要就是和地球打交道，為了更便利地與地球“親密接觸”，生態(tài)環(huán)境研究者們借助了許多“秘密武器”——這些利器就像他們的老朋友一樣，伴隨著他們的每一次野外科考和科研試驗(yàn)。
　　不“便攜”的便攜光合儀：6400
　　光合儀（LI-6400）是野外生態(tài)實(shí)驗(yàn)常常用到的儀器。大家通常親切地稱之為“6400”。它由三部分組成，其中最大的一塊是主機(jī)，上面有屏幕以及按鍵，像一個(gè)小型電腦。在主機(jī)的一端裝著用于吸收二氧化碳和水的化學(xué)藥品管，另一端是許多連接線的接頭。其次是探頭部分，探頭部分包括葉室和手柄，精密的紅外分析探頭就位于葉室后部。測(cè)定時(shí)需要打開(kāi)葉室，把葉片放進(jìn)葉室。測(cè)定時(shí)還需要一個(gè)容積約為2升的緩沖瓶連接在主機(jī)上以維持進(jìn)入主機(jī)的氣流的穩(wěn)定。
　　第一次接觸6400時(shí)，中科院西雙版納熱帶植物園博士付培立格外緊張，他從師兄那里得知，這臺(tái)不起眼的儀器居然價(jià)值40萬(wàn)元，他的一切操作只能小心翼翼地進(jìn)行。
　　他的目標(biāo)是測(cè)定石灰山植物的光合速率，為此，首先他需要萬(wàn)無(wú)一失地將儀器拉到野外，然后自己動(dòng)手完成儀器的連接、調(diào)試到測(cè)定的每一個(gè)環(huán)節(jié)。
　　“當(dāng)時(shí)有點(diǎn)想不明白，明明這樣一個(gè)龐然大物，怎么能叫‘便攜式光合作用測(cè)定系統(tǒng)’呢？一點(diǎn)都不‘便攜’??！”他說(shuō)。
　　那一次他測(cè)定的兩種植物位于石灰山的山頂，那里到處是鋒利的石頭。
　　“夾每一個(gè)葉片都顯得那么艱難，如果稍有不慎就會(huì)摔壞這幾十萬(wàn)的儀器，測(cè)定時(shí)也顯得尤其緊張?！碑?dāng)時(shí)的情景，付培立終身難忘。
　　好在在兩位同事的配合下，他們順利完成了第一次測(cè)試。在以后的許多試驗(yàn)中，付培立已經(jīng)記不起自己與6400有過(guò)多少次的“親密接觸”，他用它測(cè)定最大光合速率、光響應(yīng)曲線、CO2響應(yīng)曲線等等。最近，他更是用了兩個(gè)月時(shí)間，完成了干旱過(guò)程中植物光合能力變化的連續(xù)試驗(yàn)。
　　“感覺(jué)有時(shí)候這臺(tái)儀器像一個(gè)老朋友一樣，伴隨著自己的成長(zhǎng)。從開(kāi)始使用時(shí)的緊張，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)的手足無(wú)措，四處求助；再到現(xiàn)在的逐漸從容，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)自己分析原因，查閱說(shuō)明書(shū)以及與基因公司的工程師交流。我深深地意識(shí)到，要獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，對(duì)光合儀的了解，提前的準(zhǔn)備以及進(jìn)行測(cè)定前的調(diào)試都是非常重要的。”付培立說(shuō)。
　　觀察動(dòng)物們的夜生活：紅外相機(jī)
　　你也許見(jiàn)過(guò)許多需要極高拍攝技巧的夜間野生動(dòng)物活動(dòng)的精彩照片，但你知道它們是如何完成的嗎？我們的科研工作者使用了一些小技巧，把普通數(shù)碼相機(jī)變成了智能的紅外相機(jī)。
　　“人眼可感受的光譜范圍只是自然光譜中的很窄一部分，而由于數(shù)碼相機(jī)CCD圖像傳感器可感受的光譜波段遠(yuǎn)超出肉眼可視光范圍，因此普通家用相機(jī)還需要在CCD前增加一個(gè)低通濾鏡將可視光外的其他光譜濾除，這樣才能使照片的最終色彩更接近肉眼的實(shí)際感知?！蔽麟p版納熱帶植物園的鄧云博士深諳其中之道。
　　對(duì)于野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)而言，由于不能驚擾動(dòng)物和暴露相機(jī)位置，可視光范圍內(nèi)的普通照明方法難以采用，需要以800納米以上人眼不易感知的紅外光進(jìn)行夜間輔助照明。此時(shí)只要將相機(jī)內(nèi)的低通濾鏡拆掉，則大多數(shù)數(shù)碼相機(jī)都能夠拍攝到此時(shí)紅外波段的反射光。再配合溫度觸發(fā)開(kāi)關(guān)，夜行動(dòng)物們紛紛在科學(xué)工作者的紅外陷阱相機(jī)面前現(xiàn)了形。
　　地球皮膚取樣助手：不銹鋼土鉆
　　土壤是地球的皮膚，生態(tài)環(huán)境研究者常常需要將土壤取回運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行詳細(xì)的分析。科研人員通常使用不銹鋼土鉆進(jìn)行土壤樣品的采集。
　　“一般土鉆的取土深度為0.5米到1米之間，如果要采集更深層的土壤，可使用延長(zhǎng)桿對(duì)土鉆進(jìn)行加長(zhǎng)。每次取土后，將土鉆中采集的土樣放入自封袋中，編號(hào)后放于冷藏箱中并迅速運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，如果需要用鮮土測(cè)定某些指標(biāo)，則需要將每袋土樣充分混合后，取出部分裝入另外的自封袋中，編號(hào)后低溫保存。其余土樣則于陰暗處進(jìn)行陰干，根據(jù)需求過(guò)篩后低溫保存?！敝锌圃盒陆厮鶆⑾璨┦扛嬖V記者。
　　要取到合適的土樣首先要確定采樣點(diǎn)數(shù)目?！安蓸狱c(diǎn)數(shù)目通常根據(jù)地形地貌、污染均衡性和采樣區(qū)的面積而定。一般而言，當(dāng)采樣區(qū)面積小于10畝時(shí)，采樣點(diǎn)數(shù)目應(yīng)在5～10個(gè)；10～40畝時(shí)，采樣點(diǎn)數(shù)目宜為10～15個(gè)；采樣區(qū)面積大于40畝時(shí)，宜選取15～20個(gè)。在丘陵山區(qū)，一般5～10畝可采一個(gè)混合樣品；在平原地區(qū)，一般30～50畝可采一個(gè)混合樣品?！眲⑾桄告傅纴?lái)。
　　土壤本身在空間分布上具有一定的不均勻性，要使得所采樣品具有代表性，不是一鏟子下去就可以的。劉翔介紹，采樣點(diǎn)不能選在田邊、溝邊、路邊或肥堆旁等特殊位置。
　　對(duì)于不同類型的土壤，也有不同的取樣布點(diǎn)方法，常見(jiàn)的布置方法有4種。
　　面積較小、地勢(shì)平坦的污水灌溉或污染河水灌溉的田塊適合用對(duì)角線布點(diǎn)法。面積較小、地勢(shì)平坦、土壤污染程度較均勻的地塊適合用梅花形布點(diǎn)法。而棋盤(pán)式布點(diǎn)法則適用于中等面積、地勢(shì)平坦、地形完整開(kāi)闊，但土壤污染程度較不均勻的地塊。最復(fù)雜的是蛇形布點(diǎn)法（又稱“S”形布點(diǎn)法），它適用于面積較大、地勢(shì)不很平坦、土壤污染程度不夠均勻的田塊。
　　地球的皮膚有薄有厚，采樣深度也視研究的目標(biāo)而定。
　　“如果為了了解土壤污染狀況，采樣深度只須取15厘米左右耕層土壤和耕層以下的15～20厘米的土樣；如果是作物根系分布較深，比如說(shuō)許多果樹(shù)，采樣深度一般為20～40厘米；如想了解土壤污染深度或土壤養(yǎng)分隨深度的變化特征，應(yīng)按土壤剖面層次分層取樣?！眲⑾枵f(shuō)。
　　別看小小土鉆造型簡(jiǎn)單，沒(méi)什么科技含量，可是使用它并不是那么容易的事情。
　?。ㄔd于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2015-08-03 第8版 平臺(tái))