光合仪（LI-6400）

红外相机滤镜

不锈钢土钻

　　生态环境研究主要就是和地球打交道，为了更便利地与地球“亲密接触”，生态环境研究者们借助了许多“秘密武器”——这些利器就像他们的老朋友一样，伴随着他们的每一次野外科考和科研试验。

　　不“便携”的便携光合仪：6400

　　光合仪（LI-6400）是野外生态实验常常用到的仪器。大家通常亲切地称之为“6400”。它由三部分组成，其中最大的一块是主机，上面有屏幕以及按键，像一个小型电脑。在主机的一端装着用于吸收二氧化碳和水的化学药品管，另一端是许多连接线的接头。其次是探头部分，探头部分包括叶室和手柄，精密的红外分析探头就位于叶室后部。测定时需要打开叶室，把叶片放进叶室。测定时还需要一个容积约为2升的缓冲瓶连接在主机上以维持进入主机的气流的稳定。

　　第一次接触6400时，中科院西双版纳热带植物园博士付培立格外紧张，他从师兄那里得知，这台不起眼的仪器居然价值40万元，他的一切操作只能小心翼翼地进行。

　　他的目标是测定石灰山植物的光合速率，为此，首先他需要万无一失地将仪器拉到野外，然后自己动手完成仪器的连接、调试到测定的每一个环节。

　　“当时有点想不明白，明明这样一个庞然大物，怎么能叫‘便携式光合作用测定系统’呢？一点都不‘便携’啊！”他说。

　　那一次他测定的两种植物位于石灰山的山顶，那里到处是锋利的石头。

　　“夹每一个叶片都显得那么艰难，如果稍有不慎就会摔坏这几十万的仪器，测定时也显得尤其紧张。”当时的情景，付培立终身难忘。

　　好在在两位同事的配合下，他们顺利完成了第一次测试。在以后的许多试验中，付培立已经记不起自己与6400有过多少次的“亲密接触”，他用它测定最大光合速率、光响应曲线、CO2响应曲线等等。最近，他更是用了两个月时间，完成了干旱过程中植物光合能力变化的连续试验。

　　“感觉有时候这台仪器像一个老朋友一样，伴随着自己的成长。从开始使用时的紧张，出现问题时的手足无措，四处求助；再到现在的逐渐从容，出现问题时自己分析原因，查阅说明书以及与基因公司的工程师交流。我深深地意识到，要获得准确的数据，对光合仪的了解，提前的准备以及进行测定前的调试都是非常重要的。”付培立说。

　　观察动物们的夜生活：红外相机

　　你也许见过许多需要极高拍摄技巧的夜间野生动物活动的精彩照片，但你知道它们是如何完成的吗？我们的科研工作者使用了一些小技巧，把普通数码相机变成了智能的红外相机。

　　“人眼可感受的光谱范围只是自然光谱中的很窄一部分，而由于数码相机CCD图像传感器可感受的光谱波段远超出肉眼可视光范围，因此普通家用相机还需要在CCD前增加一个低通滤镜将可视光外的其他光谱滤除，这样才能使照片的最终色彩更接近肉眼的实际感知。”西双版纳热带植物园的邓云博士深谙其中之道。

　　对于野生动物监测而言，由于不能惊扰动物和暴露相机位置，可视光范围内的普通照明方法难以采用，需要以800纳米以上人眼不易感知的红外光进行夜间辅助照明。此时只要将相机内的低通滤镜拆掉，则大多数数码相机都能够拍摄到此时红外波段的反射光。再配合温度触发开关，夜行动物们纷纷在科学工作者的红外陷阱相机面前现了形。

　　地球皮肤取样助手：不锈钢土钻

　　土壤是地球的皮肤，生态环境研究者常常需要将土壤取回运送到实验室进行详细的分析。科研人员通常使用不锈钢土钻进行土壤样品的采集。

　　“一般土钻的取土深度为0.5米到1米之间，如果要采集更深层的土壤，可使用延长杆对土钻进行加长。每次取土后，将土钻中采集的土样放入自封袋中，编号后放于冷藏箱中并迅速运回实验室，如果需要用鲜土测定某些指标，则需要将每袋土样充分混合后，取出部分装入另外的自封袋中，编号后低温保存。其余土样则于阴暗处进行阴干，根据需求过筛后低温保存。”中科院新疆生地所刘翔博士告诉记者。

　　要取到合适的土样首先要确定采样点数目。“采样点数目通常根据地形地貌、污染均衡性和采样区的面积而定。一般而言，当采样区面积小于10亩时，采样点数目应在5～10个；10～40亩时，采样点数目宜为10～15个；采样区面积大于40亩时，宜选取15～20个。在丘陵山区，一般5～10亩可采一个混合样品；在平原地区，一般30～50亩可采一个混合样品。”刘翔娓娓道来。

　　土壤本身在空间分布上具有一定的不均匀性，要使得所采样品具有代表性，不是一铲子下去就可以的。刘翔介绍，采样点不能选在田边、沟边、路边或肥堆旁等特殊位置。

　　对于不同类型的土壤，也有不同的取样布点方法，常见的布置方法有4种。

　　面积较小、地势平坦的污水灌溉或污染河水灌溉的田块适合用对角线布点法。面积较小、地势平坦、土壤污染程度较均匀的地块适合用梅花形布点法。而棋盘式布点法则适用于中等面积、地势平坦、地形完整开阔，但土壤污染程度较不均匀的地块。最复杂的是蛇形布点法（又称“S”形布点法），它适用于面积较大、地势不很平坦、土壤污染程度不够均匀的田块。

　　地球的皮肤有薄有厚，采样深度也视研究的目标而定。

　　“如果为了了解土壤污染状况，采样深度只须取15厘米左右耕层土壤和耕层以下的15～20厘米的土样；如果是作物根系分布较深，比如说许多果树，采样深度一般为20～40厘米；如想了解土壤污染深度或土壤养分随深度的变化特征，应按土壤剖面层次分层取样。”刘翔说。

　　别看小小土钻造型简单，没什么科技含量，可是使用它并不是那么容易的事情。

　　（原载于《中国科学报》 2015-08-03 第8版 平台)