生物降解動態(tài)呼吸儀可精確檢測土壤、水、大氣氣體、植物、堆肥和可生物降解廢物等樣品的耗氧、二氧化碳產(chǎn)量和產(chǎn)熱量等，是目前基于呼吸計法（Respirometry）測量堆肥、無土栽培生長基質(zhì)穩(wěn)定性、廢物材料生物降解性，評估現(xiàn)有和新生長培養(yǎng)基原材料及其在混合物中的相互作用的最合適工具（Thomas J. Aspray et al., 2015；Newman, S et al., 2023）。

該系統(tǒng)主要由高端的呼吸代謝氣體分析儀（氧氣、二氧化碳、水汽、備選甲烷等）、8-16通道（或更多通道）的多功能氣路切換器與高量程氣流分流器、高精度氣流發(fā)生控制器、干燥器、數(shù)據(jù)采集器、專業(yè)版軟件等組成，可選配溫控箱、電導(dǎo)率測量儀、離子化學(xué)分析儀等。

系統(tǒng)特點

●英國堆肥行業(yè)使用的“真正的動態(tài)”呼吸測試儀DR4（Thomas J. Aspray et al., 2015），空氣擴散到樣品提供足夠的氧氣而非ORG0020僅通過腔室頂部空間。

●曝氣速率可自定義調(diào)節(jié)，為相對高活性/低穩(wěn)定性的樣品提供足夠的曝氣。

●源自標準方法的呼吸測定技術(shù)，高精度高分辨率，可鑒定不同生長培養(yǎng)基之間微生物穩(wěn)定性的差異

●全自動化，可選配標準8通道、16通道，或擴展更多通道

●可根據(jù)測試樣品量選擇不同大小和材質(zhì)的呼吸室，兼容性和擴展性強

應(yīng)用方向

●無土栽培、植物工廠、植物表型

●堆肥、生長基質(zhì)穩(wěn)定性測試研究、植物營養(yǎng)

●土壤呼吸、土壤碳通量及土壤動物呼吸代謝

●農(nóng)業(yè)、園藝、草坪種植者、園林綠化、土壤攪拌和土地修復(fù)、環(huán)境保護

●生物降解基礎(chǔ)研究、飼料發(fā)酵、生物基材料生產(chǎn)企業(yè)自檢及配方優(yōu)化等

技術(shù)指標

1. 氧氣分析測量儀：燃料電池原理氧氣傳感器，溫度、壓力補償； 量程0-100%（用戶可自定義設(shè)置5個級別），精度0.1%（O2濃度2-100%時）；分辨率0.0001%O2，漂移< 0.01%每小時（溫度恒定情況下）；響應(yīng)時間小于7秒；24小時漂移低于0.01％；

2. 二氧化碳分析測量儀：雙波長無色散紅外氣體分析器，量程0-5%（用戶可自定義設(shè)置9個級別，可定制其他量程）；精度為讀數(shù)的1%，分辨率0.0001%（1ppm）；漂移<0.001%每小時（溫度恒定情況下）；響應(yīng)時間小于0.5秒；24小時漂移低于0.002％；20分鐘噪音< 1 ppm RMS；

3. RH-300水汽測量儀（備選）：薄膜電容原理，量程0-100%RH，精度1%，分辨率0.001%RH；露點溫度量程-40到40℃，精度0.5℃，分辨率0.002℃；水蒸氣密度量程0-10ug/ml，分辨率0.0001ug/ml；水汽壓量程0-20000Pa，分辨率0.01Pa（0-1000Pa時）；漂移<0.01%RH每小時（溫度恒定情況下）；

4. 甲烷分析測量儀（備選）：雙波長紅外技術(shù)，氣壓補償，測量范圍0-10%；可選配高靈敏度激光 氣體檢測甲烷分析儀，分辨率1ppm；精確度1%；適用氣流5-2000ml/分鐘；噪音小于3ppm，漂移低于0.002%每小時（溫度恒定情況下）；溫度測量精度0.2℃，分辨率0.001℃；大氣壓測量分辨率0.0001kPa，精度為讀數(shù)的1%；

5. 氣路轉(zhuǎn)換器：8個氣路通道（包括一個Baseline通道）自動切換或手動切換均支持；可多臺組合成16通道或24通道；反應(yīng)時間<50毫秒；支持push或pull兩種氣流方向；支持stop ?ow或?ow-through兩種氣路切換模式；

6. 氣流分流控制器：流速范圍0-2000毫升/分鐘或0-5000毫升/分鐘，分辨率1毫升/分鐘，自動補償溫度和壓力，并產(chǎn)生 STP 流速，精度2%；

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：12個信號輸入通道，其中8個模擬輸入通道可以測量-5.12V到+5.12V的電壓信號，16bits數(shù)模轉(zhuǎn)換；4個溫度輸入專用通道專門連接溫度傳感器，溫度測量范圍-5到60℃；2個模擬信號輸出通道，0-5V，12位分辨率；1個16bits計數(shù)器；

7. 標配500毫升玻璃呼吸室，可選擇其它材質(zhì)或定制體積的呼吸室等。

應(yīng)用案例

1． 英國開放大學(xué)科研人員使用SSI呼吸代謝系統(tǒng)構(gòu)建的堆肥生物降解動態(tài)呼吸儀測量五種無土栽培生長基質(zhì)（分別為厭氧沼渣纖維AD、樹皮BC、椰殼纖維CR、木纖維WF和綠色堆肥GC）在有氧條件下單一材料的微生物活性、水分對測試的影響、添加營養(yǎng)物質(zhì)對測試的影響、以及不同生長基質(zhì)混合的交互作用影響等，研究結(jié)果發(fā)表在2023年的國際《Horticulturae 》雜志。       

    呼吸儀示意圖（引自Newman, S et al. Using Respirometry to Investigate Biological Stability of Growing Media in Aerobic Conditions. Horticulturae, 2023）

單一生長基質(zhì)材料的CO2產(chǎn)量，CO2的產(chǎn)生速率（a）；累積CO2產(chǎn)量（c）; (b)和(d)為水平曲線之間數(shù)據(jù)的可視化放大圖

研究結(jié)果，該動態(tài)呼吸測定法是評估現(xiàn)有和新生長培養(yǎng)基原材料及其在混合物中的相互作用的合適工具。使用源自標準方法的呼吸測定技術(shù)，成功鑒定了不同生長培養(yǎng)基之間微生物穩(wěn)定性的差異。此外，通過模擬真實可復(fù)制的條件，該技術(shù)可以通過添加額外微生物或其它要素生產(chǎn)新的生長基培養(yǎng)物。

參考文獻

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, https://doi.org/10.1016/j.wasman.2015.04.027.

Newman, S.; Alexander, P.; Bragg, N.; Howell, G. Using Respirometry to Investigate Biological Stability of Growing Media in Aerobic Conditions. Horticulturae 2023, 9, 1258. https://doi.org/10.3390/horticulturae9121258