生物降解动态呼吸仪可精确检测土壤、水、大气气体、植物、堆肥和可生物降解废物等样品的耗氧、二氧化碳产量和产热量等，是目前基于呼吸计法（Respirometry）测量堆肥、无土栽培生长基质稳定性、废物材料生物降解性，评估现有和新生长培养基原材料及其在混合物中的相互作用的最合适工具（Thomas J. Aspray et al., 2015；Newman, S et al., 2023）。

该系统主要由高端的呼吸代谢气体分析仪（氧气、二氧化碳、水汽、备选甲烷等）、8-16通道（或更多通道）的多功能气路切换器与高量程气流分流器、高精度气流发生控制器、干燥器、数据采集器、专业版软件等组成，可选配温控箱、电导率测量仪、离子化学分析仪等。

系统特点

• 英国堆肥行业使用的“真正的动态”呼吸测试仪DR4（Thomas J. Aspray et al., 2015），空气扩散到样品提供足够的氧气而非ORG0020仅通过腔室顶部空间。
• 曝气速率可自定义调节，为相对高活性/低稳定性的样品提供足够的曝气。
• 源自标准方法的呼吸测定技术，高精度高分辨率，可鉴定不同生长培养基之间微生物稳定性的差异
• 全自动化，可选配标准8通道、16通道，或扩展更多通道
• 可根据测试样品量选择不同大小和材质的呼吸室，兼容性和扩展性强

应用方向

• 无土栽培、植物工厂、植物表型
• 堆肥、生长基质稳定性测试研究、植物营养
• 土壤呼吸、土壤碳通量及土壤动物呼吸代谢
• 农业、园艺、草坪种植者、园林绿化、土壤搅拌和土地修复、环境保护
• 生物降解基础研究、饲料发酵、生物基材料生产企业自检及配方优化等

技术指标

1. 氧气分析测量仪：燃料电池原理氧气传感器，温度、压力补偿； 量程0-100%（用户可自定义设置5个级别），精度0.1%（O2浓度2-100%时）；分辨率0.0001%O2，漂移< 0.01%每小时（温度恒定情况下）；响应时间小于7秒；24小时漂移低于0.01％；
2. 二氧化碳分析测量仪：双波长无色散红外气体分析器，量程0-5%（用户可自定义设置9个级别，可定制其他量程）；精度为读数的1%，分辨率0.0001%（1ppm）；漂移<0.001%每小时（温度恒定情况下）；响应时间小于0.5秒；24小时漂移低于0.002％；20分钟噪音< 1 ppm RMS；
3. RH-300水汽测量仪（备选）：薄膜电容原理，量程0-100%RH，精度1%，分辨率0.001%RH；露点温度量程-40到40℃，精度0.5℃，分辨率0.002℃；水蒸气密度量程0-10ug/ml，分辨率0.0001ug/ml；水汽压量程0-20000Pa，分辨率0.01Pa（0-1000Pa时）；漂移<0.01%RH每小时（温度恒定情况下）；
4. 甲烷分析测量仪（备选）：双波长红外技术，气压补偿，测量范围0-10%；可选配高灵敏度激光气体检测甲烷分析仪，分辨率1ppm；精确度1%；适用气流5-2000ml/分钟；噪音小于3ppm，漂移低于0.002%每小时（温度恒定情况下）；温度测量精度0.2℃，分辨率0.001℃；大气压测量分辨率0.0001kPa，精度为读数的1%；
5. 气路转换器：8个气路通道（包括一个Baseline通道）自动切换或手动切换均支持；可多台组合成16通道或24通道；反应时间<50毫秒；支持push或pull两种气流方向；支持stop flow或flow-through两种气路切换模式；
6. 气流分流控制器：流速范围0-2000毫升/分钟或0-5000毫升/分钟，分辨率1毫升/分钟，自动补偿温度和压力，并产生 STP 流速，精度2%；

数据采集系统：12个信号输入通道，其中8个模拟输入通道可以测量-5.12V到+5.12V的电压信号，16bits数模转换；4个温度输入专用通道专门连接温度传感器，温度测量范围-5到60℃；2个模拟信号输出通道，0-5V，12位分辨率；1个16bits计数器；

7. 标配500毫升玻璃呼吸室，可选择其它材质或定制体积的呼吸室等。

应用案例

• 英国开放大学科研人员使用SSI呼吸代谢系统构建的堆肥生物降解动态呼吸仪测量五种无土栽培生长基质（分别为厌氧沼渣纤维AD、树皮BC、椰壳纤维CR、木纤维WF和绿色堆肥GC）在有氧条件下单一材料的微生物活性、水分对测试的影响、添加营养物质对测试的影响、以及不同生长基质混合的交互作用影响等，研究结果发表在2023年的《Horticulturae 》杂志。

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

单一生长基质材料的CO2产量，CO2的产生速率（a）；累积CO2产量（c）; （b）和（d）为水平曲线之间数据的可视化放大图

研究结果，该动态呼吸测定法是评估现有和新生长培养基原材料及其在混合物中的相互作用的合适工具。使用源自标准方法的呼吸测定技术，成功鉴定了不同生长培养基之间微生物稳定性的差异。此外，通过模拟真实可复制的条件，该技术可以通过添加额外微生物或其它要素生产新的生长基培养物。

参考文献

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