SCG-NSystém monitorování gradientu CO2 v profilu půdy

Dýchání půdy je hlavním zdrojem uhlíku pro pozemní ekosystémy, přičemž průměrné roční dýchání půdy pro 18 typů lesů podle evropského projektu EUROFLUX představuje 49 % celkové primární produktivity.Janssens et al., 2001Law et al. (2001) zjistili, že dýchání půdy představuje asi tři čtvrtiny dýchání celého ekosystému. Jemné změny v půdních zásobách uhlíku budou mít významný dopad na koncentraci CO2 v atmosférě, takže studium dynamiky uhlíku v půdě a jejích emisí CO2 je naléhavě důležitým tématem pro předpověď změn koncentrace CO2 v atmosférě. Existuje mnoho studií týkajících se toku CO2 na povrchu půdy (celkové dýchání půdy), ale to zřejmě nestačí k vysvětlení procesu výroby půdy CO2 a studie vertikálního gradientu CO2 v profilu půdy se stále více stává horkým místem pro výzkum dýchání půdy a dokonce i cyklu uhlíku v ekosystémech. Neustálé monitorování produkce CO2 na různých úrovních (hloubkách) půdy je pro pochopení dynamiky půdy velmi důležité a umožňuje zjistit, jak se průtok CO2 z půdy do atmosféry mění v závislosti na sezóně, světle, teplotě, vlhkosti a charakteristikách půdy. Kromě toho může být sledování vertikálního gradientu půdy CO2 srovnáno s široce používaným monitorováním souvisejícím s vírem, což umožňuje kvantitativní studium a analýzu výměny uhlíku v ekosystému. V posledních letech byla provedena řada výzkumů kreativních technických metod v zahraničí, systém monitorování gradientu CO2 profilu půdy SCG-3 je integrovaný systém kontinuálního monitorování CO2 na místě vyvinutý na základě výše uvedeného výzkumu.

PodleFickov první zákon (Fick's First Law)(v případě stálé difuze) během jednotkového času průtokem difuzní látky přes jednotkový průřez vertikální ke směru difuze (nazývaný difuzní tok)Jje přímo úměrná koncentračnímu gradientu v tomto průřezu. Průtok CO2 v profilu půdy (μmol CO2 m⁻²s⁻¹Podle tohoto zákona je konkrétní výpočetní vzorec:

J= -D(dC/dx)

Mezi nimiDdiffusní koeficient CO2 v půdě (v jednotkách m)²/s， v závislosti na teplotě půdy, objemovém obsahu vody v půdě a prázdnotě půdy), C je koncentrace CO2 s hloubkou x (v jednotkách m),dC/dxV případě koncentračního gradientu označuje znak „–“ směr šíření opačným směrem koncentračního gradientu, tj. šíření z oblasti s vysokou koncentrací do oblasti s nízkou koncentrací.

SCGSystém monitorování gradientu CO2 v profilu půdy se skládá ze snímačů CO2 s různými hloubkami v profilu půdy, snímačů O2 (volitelně), snímačů teploty půdy, snímačů vlhkosti půdy, dýchacích komor povrchu půdy (volitelně), sběračů dat a pozemních meteorologických stanic. Dýchací komory povrchu půdy jsou průhledné a neprůhledné.

Charakteristiky systému:

l Nepřetržitelné in situ měření CO2, vlhkosti a teploty v profilu půdy (standardní konfigurace pro 3 vrstvy) umožňuje získat průtok CO2 v půdě (dýchání půdy) pomocí prvního zákona Ficka, čímž se dosahuje monitorování dýchání půdy in situ s vysokým časovým rozlišením

l VaisalaMeteorologický senzor, který automaticky měří teplotu a vlhkost vzduchu, tlak vzduchu, srážky, rychlost větru a směr větru atd.

l Měření porozity půdy pro určení difuzního koeficientu CO2 a měření průdušnosti půdy pro určení vztahu průdušnosti půdy k vlhkosti půdy a toku plynu

l TRIME-PICO32Inteligentní senzor vlhkosti půdy pro přesné měření vlhkosti a teploty půdy

l Volitelný monokanálový nebo vícekanálový modul pro monitorování kyslíku in situ profilu půdy z fluorescenčních optických vláken

l Volitelný modul pro monitorování toku kmenů rostlin nebo modul pro monitorování toku kmenů stromů THB pro monitorování dynamického vztahu toku kmenů k CO2 in situ

l ACEMetoda dýchací komory průhledné nebo neprůhledné půdy (volitelná) pro měření dýchání povrchové půdy, která může být použita pro doplnění, kalibraci nebo porovnávací analýzu dat měření gradientu CO2 v profilu půdy

l Bezdrátový přenos dat pro prohlížení a stahování dat online kdykoli

l Volitelný systém dynamického monitorování mikrokořenového systému

l Baterie nebo solární energie

Hlavní technické ukazatele:

1. Měření vlhkosti půdy:

a.TRIME-PICO32Inteligentní senzor, měřicí technologie TDR, měřicí rozsah 0-100% objemového obsahu vody, přesnost±1%Opakovaná přesnost ± 0,2%, měřicí objem 250 ml (volitelně s PICO64, měřicí objem 1250 ml, který může přesně odrážet obsah vody v pískové půdě);

b.Rozsah měření teploty půdy: -20℃～50℃Přesnost měření: ± 0,2℃

c.Vodotěsnost IP68

2. Měření půdy CO2: Non-rozptýlený paprsek dvojité vlnové délky infračervené technologie (NDIR), rozsah měření 0-5000ppm, 0-7000ppm, 0-10000ppm, 0-20000 volitelné, přesnost ± 1,5%, doba odezvy 30 skvělé;

3. Monitorování CO2, vlhkosti půdy a teploty půdy v standardní konfiguraci pro 3 vrstvy (SCG-3)

4. Jednokanálový nebo vícekanálový modul pro měření kyslíku v profilu půdy (volitelné), fluorescenční optická technologie měření O2, vysoká stabilita, nulová spotřeba kyslíku, doba odezvy 5 sekund, rozsah měření 0-50%, přesnost vyšší než 0,4%

5. Standardní 16-kanálový sběrač dat (volitelně 32 kanálů pro sledování koncentrace CO2, vlhkosti půdy a teploty půdy atd. na více než 3 vrstvách):

a.Umožňuje uložit 220 000 souborů dat s časovým razítkem, 16bitové rozlišení,± 20 mV up to ± 2.5 V 8Vstupní rozsah, přesnost 0,03%;

b.nastavitelný interval měření 3 sekundy až 4 hodiny a průměrný interval dat 3 sekundy až 4 hodiny;

c.Napětí 6,5-15VDC, spotřeba energie v pohotovostním režimu 150μA, měření spotřeby energie 15mA hmotnost 140g;

d.Lithiumová náhradní baterie, 3V, může být použita více než 5 let;

e.provozní teplota - 20 - 60 ° C;

f.Profesionální analytický software pro stahování dat, online pozorování dat, statistickou analýzu (např. hodinový průměr, denní průměr, celkový, minimální, maximální, analýza související s daty) a zobrazení grafů a nastavení systému atd.

6. Měření porozity půdy: objem tlakové komory je 1000 ml, tlakový rozsah -1 ~ 3 bar, rozlišení tlaku vzduchu 1 mbar

7. Měření průdušnosti povrchu půdy na místě: měřicí rozsah 0,003-3 cm / s, měřicí tlak 1-3 hPa, měřicí rozsah vody 0-800 hPa, objemový obsah vody půdy 0-70%

8. Modul pro monitorování toku zásobníku: technologie vytápění SHB pro monitorování toku tekutiny zásobníku 5-20 mm

9. Modul pro monitorování toku kmenů: THB topná technologie, vnitřní topení kmenů pro monitorování toku kmenů nad 10 cm

10. Dýchací komora pro monitorování povrchu půdy CO₂Průtok (volitelné): standardní konfigurace pro monitory dýchání půdy ACE,K dispozici jsou dva režimy: otevřený a uzavřený, každý s průhlednou nebo neprůhlednou dýchací komorou.Rozsah měřenípro40.0 mmols m^-3（0-896ppm）,Rozlišení 1 ppm，S automatickou nulovou kalibrací

11. Monitorování počasí: Vaisala Meteorologický senzor, Rozsah monitorování teploty -52℃～60přesnost ± 0,3 °C; Monitorování atmosférického tlaku v rozmezí 600 až 1100 hPa s přesností ± 0,5 hPa; Vzduch relativně mírné sledování rozsah 0-100%, přesnost ± 3%; Výstupní rozlišení deště 0,01 mm, přesnost 5%

12. Bezdrátový přenos dat pro prohlížení, stahování a statistickou analýzu dat prostřednictvím softwarového terminálu

13. Ekologické pozorování kořenového systému (volitelné): mikrokořenová trubka, mikrokořenová trubka a analytický software, standardní průměr mikrokořenové trubky 44 mm (vnitřní průměr 42 mm), vysoká průhlednost, vysoká odolnost, odolnost vůči dešti, mikrokořenová trubka s délkami 17 palců, 22 palců, 28 palců a 37 palců volitelně, zobrazovací jednotka mikrokořenové trubky, 1/4" barevná CCD, pixely 768 x 494, poměr signálu a hluku 48DB, volitelná ruční zobrazovací jednotka s vysokým rozlišením, 1/3" barevná CCD, rozlišení až 1600 x 1200 pixelů; Snadná komunikace přes USB a počítač, snímání obrázků

Výše uvedený obrázek ukazuje změny průtoku CO2 R (nahoře) a koncentrace CO2 (dole) v různých hloubkách profilu půdy (5 cm, 12,5 cm, 35 cm) v létě a na podzim, srážky viz pravé souřadnice (z Z. Nagy et al., 2011). Výzkumy ukazují, že měření virologických metod podceňují tok CO2 (zejména v případě nízkého průtoku), a pastviny v suchých oblastech mají tendenci k opačnému toku CO2 z atmosféry do půdy po silných deštich.

Původ: Evropa