SCG-NSystem monitorowania gradientu CO2 profilu gleby

Oddychanie gleby jest głównym źródłem węgla dla ekosystemów lądowych, a średnio roczne oddychanie gleby dla 18 typów lasów w ramach europejskiego projektu przepływu EUROFLUX stanowi 49% całkowitej produktywności pierwotnej.Janssens et al., 2001Law et al. (2001) wykazało, że oddech gleby stanowi około trzech czwartych oddechu całego ekosystemu. Niewielkie zmiany w zbiorach węgla gleby mają znaczący wpływ na stężenie CO2 w atmosferze, dlatego badanie dynamiki węgla gleby i jej emisji CO2 staje się ważnym tematem w przewidywaniu zmian stężenia CO2 w atmosferze. Wiele badań dotyczy przepływu CO2 na powierzchni gleby (całkowite oddychanie gleby), ale to oczywiście nie wystarczy do wyjaśnienia procesu produkcji CO2 w glebie, a badania pionowego gradientu CO2 w profilu gleby stają się coraz bardziej gorącym punktem badań oddychania gleby, a nawet cyklu węgla w ekosystemie. Kontynuowane monitorowanie produkcji CO2 na różnych poziomach gleby (głębokości) jest niezwykle ważne do zrozumienia dynamiki gleby i może wyjaśnić zmiany przepływu CO2 z gleby do atmosfery w zależności od pory roku, światła, temperatury, wilgotności i właściwości gleby. Ponadto monitorowanie CO2 w pionowym gradiencie gleby można porównać z szeroko stosowanym monitorowaniem związanym z wirownością, co pozwala na ilościowe badania analizujące wymianę węgla w ekosystemie. W ostatnich latach za granicą przeprowadzono szereg twórczych badań nad metodami technicznymi, a system monitorowania gradientu CO2 profilu gleby SCG-3 jest zintegrowanym systemem ciągłego monitorowania CO2 na podstawie powyższych badań.

na podstawiePierwsze prawo Ficka (Fick’s First Law)Przepływ materiału rozprzestrzeniającego się przez jednostkową powierzchnię przekrojową pionowo w kierunku rozprzestrzeniania (zwany przepływem rozprzestrzeniania) w czasie jednostkowym (w przypadku rozprzestrzeniania w stanie stałym).JProporcjonalny do gradientu stężenia (concentration gradient). Profil gleby przepływ CO2 (μmol CO2 m⁻²s⁻¹Zgodnie z tym prawem formuła obliczeniowa jest:

J= -D(dC/dx)

Wśród nichDWspółczynnik rozprzestrzeniania CO2 w glebie (w m)²/s， w zależności od temperatury gleby, zawartości wody objętości gleby i pustiny gleby), C jest stężeniem CO2 o głębokości x (w jednostkach m),dC/dxW przypadku gradientu stężenia znak „–” oznacza, że ​​kierunek rozprzestrzeniania jest przeciwny do gradientu stężenia, tj. rozprzestrzenianie się z obszaru wysokiego stężenia do obszaru niskiego stężenia.

SCGSystem monitorowania gradientu CO2 profilu gleby składa się z czujników CO2 o różnych głębokościach profilu gleby, czujników O2 (opcjonalnie), czujników temperatury gleby, czujników wilgotności gleby, komor oddechowy powierzchni gleby (opcjonalnie), zbieraczy danych i stacji meteorologicznych naziemnych. Komory oddechowe powierzchni gleby są przezroczyste i nieprzezroczyste, w których przezroczyste komory oddechowe służą do pomiaru oddechu gleby i oddechu netto do fotosyntezy roślin.

Cechy systemu:

l Niezakłócające ciągłe pomiary w miejscu profilu gleby CO2, wilgotności i temperatury (konfiguracja standardowa na 3 warstwy), można uzyskać przepływ CO2 gleby (oddychanie gleby) za pomocą pierwszego prawa Ficka, dzięki czemu można osiągnąć wysoką rozdzielczość czasową w miejscu monitorowania oddychania gleby

l VaisalaCzujniki meteorologiczne automatycznie mierzą temperaturę, wilgotność powietrza, ciśnienie, opady, prędkość wiatru i kierunek wiatru.

l Można przeprowadzić pomiary porowatości gleby w celu określenia współczynnika rozproszenia CO2, pomiary przepuszczalności gleby w celu określenia związku między przepuszczalnością gleby a wilgotnością gleby i przepływem gazu

l TRIME-PICO32Inteligentny czujnik wilgotności gleby do precyzyjnego pomiaru wilgotności i temperatury gleby

l Opcjonalny moduł monitorowania tlenu in situ profilu gleby z włókna fluorescencyjnego jednokanałowego lub wielokanałowego

l Opcjonalny moduł monitorowania przepływu łodygów roślin lub moduł monitorowania przepływu łodygów drzew THB do monitorowania dynamicznego stosunku przepływu łodygów do CO2 in situ

l ACEMetoda oddychania gleby przezroczystej lub nieprzezroczystej (opcjonalna) do pomiaru oddychania gleby powierzchniowej, która może być używana do uzupełniania, kalibracji lub analizy porównawczej danych pomiaru gradientu CO2 profilu gleby

l Bezprzewodowy transfer danych, przeglądanie i pobieranie danych online w dowolnym momencie

l Opcjonalny system dynamicznego monitorowania systemu mikrokorzeniowego

l Zasilanie baterią lub energią słoneczną

Główne wskaźniki techniczne:

1. Pomiar wilgotności gleby:

a.TRIME-PICO32Inteligentny czujnik, technologia pomiaru TDR, zakres pomiaru 0-100% zawartości wilgotności objętości, dokładność±1%Dokładność powtarzania ± 0,2%, objętość pomiaru 250 ml (opcjonalnie PICO64, objętość pomiaru 1250 ml, może dokładnie odzwierciedlać zawartość wilgotności gleby z żwirem);

b.Zakres pomiaru temperatury gleby: -20℃～50℃Dokładność pomiaru: ± 0,2℃

c.Klasa wodoodporna IP68

2. Pomiar CO2 gleby: technologia podczerwonej podwójnej długości fali (NDIR), zakres pomiaru 0-5000ppm, 0-7000ppm, 0-10000ppm, 0-20000 opcjonalnie, dokładność ± 1,5%, czas reakcji 30;

3. Standardowe monitorowanie profilu gleby 3 warstw (SCG-3) CO2, wilgotności gleby i temperatury gleby

4. Jednokanałowy lub wielokanałowy moduł pomiaru tlenu w profilu gleby (opcjonalnie), technologia pomiaru O2 z włókna fluorescencyjnego, wysoka stabilność, zero zużycia tlenu, czas reakcji 5 sekund, zakres pomiaru 0-50%, dokładność lepsza niż 0,4%

5. Standardowy 16-kanałowy zbieracz danych (opcjonalnie 32-kanałowy do monitorowania stężenia CO2, wilgotności gleby i temperatury gleby itp. powyżej 3 warstw):

a.Możliwość przechowywania 220 000 zestawów danych z znaczkiem czasowym, rozdzielczość 16 bitów,± 20 mV up to ± 2.5 V 8Zakres wejścia, dokładność 0,03%;

b.Regulowany odstęp pomiaru od 3 sekund do 4 godzin, średni odstęp pomiaru danych od 3 sekund do 4 godzin;

c.Napięcie 6,5-15VDC, zużycie energii w trybie oczekiwania 150μA, pomiar zużycia energii 15mA waga 140g;

d.Bateria litowa, 3V, może być używana przez ponad 5 lat;

e.Temperatura pracy -20-60 ° C;

f.Profesjonalne oprogramowanie do pobierania danych do pobierania danych, obserwacji danych online, analizy statystycznej (np. średnia godzinowa, średnia dzienna, suma, wartości minimalne, maksymalne, analizy związane z danymi) oraz wyświetlania wykresów i ustawień systemu itp.

6. Pomiar porowatości gleby: objętość komory ciśnieniowej wynosi 1000 ml, zakres ciśnienia -1 ~ 3 bar, rozdzielczość ciśnienia powietrza 1 mbar

7. Pomiar przepuszczalności gleby w miejscu: zakres pomiaru 0,003-3 cm / s, ciśnienie pomiarowe 1-3 hPa, zakres pomiaru napięcia wody 0-800 hPa, zawartość wody w objętości gleby 0-70%

8. Moduł monitorowania przepływu łodygi w opakowaniu: technologia ogrzewania SHB do monitorowania przepływu płynu w prętach 5-20 mm

9. Moduł monitorowania przepływu łodygów: Technologia ogrzewania THB, ogrzewanie wewnętrzne łodygów do monitorowania przepływu łodygów powyżej 10 cm

10. Metoda oddechowa monitoruje powierzchnię gleby CO₂Przepływ (opcjonalnie): w standardowej konfiguracji jako monitor oddychania gleby ACE,Dostępne są dwa tryby zamknięte i otwarte, z przezroczystymi lub nieprzezroczystymi komorami oddechowymi.Zakres pomiarudla40.0 mmols m^-3（0-896ppm）,Rozdzielczość 1ppm，Z automatyczną zerową kalibracją

11. Monitorowanie pogody: Czujnik pogody Vaisala, zakres monitorowania temperatury -52℃～60℃, dokładność ± 0,3 ℃; Obszar monitorowania ciśnienia atmosferycznego od 600 do 1100 hPa, dokładność ± 0,5 hPa; Powietrze względnie umiarkowany zakres monitorowania 0-100%, dokładność ± 3%; Rozdzielczość wyjściowa 0,01 mm, dokładność 5%

12. Bezprzewodowy transfer danych, przeglądanie, pobieranie danych i analizowanie danych statystycznych za pośrednictwem terminalu oprogramowania

13. Obserwacja ekologii systemu korzeniowego (opcjonalnie): mikrorurka, mikrorurka i skład oprogramowania analitycznego, standardowa średnica mikrorurki korzeniowej 44 mm (średnica wewnętrzna 42 mm), wysoka przejrzystość, wysoka wytrzymałość, odporność na deszcz, mikrorurka korzeniowa o długości 17 cali, 22 cali, 28 cali, 37 cali opcjonalnie, jednostka obrazowania mikrorurki korzeniowej, 1/4 "kolorowa CCD, piksele 768 x 494, stosunek sygnału do hałasu 48DB, opcjonalna ręczna jednostka obrazowania o wysokiej rozdzielczości, 1/3" kolorowa CCD, rozdzielczość do 1600 x 1200 pikseli; Łatwa obsługa za pośrednictwem USB i komputera

Powyższy rysunek pokazuje zmiany przepływu CO2 R (na górze) i stężenia CO2 (na dole) w różnych głębokościach profilu gleby latem i jesienią (5 cm, 12,5 cm, 35 cm), a deszcz patrz prawe współrzędne (z Z. Nagy et al., 2011). Badania wykazały, że pomiary wirusowe niedoceniają przepływ CO2 (zwłaszcza w przypadku mniejszych przepływów), a na suszych stepach często występuje odwrotny przepływ CO2 z atmosfery do gleby po burzliwych deszczach.

Pochodzenie: Europa