SCG-NSistem pemantauan gradien CO2 profil tanah

Pernafasan tanah adalah sumber karbon utama ekosistem darat, dan projek aliran Eropah EUROFLUX melaporkan bahawa pernafasan tanah tahunan purata untuk 18 jenis hutan menyumbang 49% daripada jumlah produktiviti primer mereka (Janssens et al., 2001Kajian Law et al. (2001) mendapati bahawa pernafasan tanah menyumbang kira-kira tiga perempat daripada pernafasan keseluruhan ekosistem. Perubahan halus dalam kumpulan karbon tanah akan memberi kesan besar kepada kepekatan CO2 atmosfera, jadi kajian dinamik karbon tanah dan pelepasan CO2 menjadi topik penting yang mendesak untuk meramalkan perubahan kepekatan CO2 atmosfera. Banyak kajian mengenai aliran CO2 permukaan tanah (pernafasan total tanah), tetapi ini jelas tidak mencukupi untuk menjelaskan proses pengeluaran CO2 tanah, kajian gradien menegak CO2 profil tanah semakin menjadi titik panas untuk pernafasan tanah dan bahkan kajian kitaran karbon ekosistem. Pemantauan berterusan pengeluaran CO2 di pelbagai tahap (kedalaman) tanah sangat penting untuk memahami dinamik CO2 tanah dan dapat menjelaskan ciri-ciri perubahan aliran CO2 dari tanah ke atmosfera mengikut musim, cahaya, suhu, kelembapan dan sifat tanah. Di samping itu, pemantauan CO2 gradien menegak tanah boleh dibandingkan dengan pemantauan yang berkaitan dengan vortex yang digunakan secara meluas, sehingga kajian kuantitatif menganalisis pertukaran karbon ekosistem. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, beberapa kajian kaedah teknikal kreatif telah dilakukan di luar negara, dan sistem pemantauan gradien CO2 profil tanah SCG-3 adalah sistem pemantauan berterusan CO2 in situ bersepadu yang dibangunkan berdasarkan kajian di atas.

berdasarkanHukum Pertama FickDalam masa unit (dalam kes penyebaran keadaan stabil), aliran bahan penyebaran melalui kawasan potongan unit yang menegak ke arah penyebaran (yang dipanggil aliran penyebaran) denganJBerbandingan dengan gradien kepekatan (concentration gradient). Aliran CO2 Tanah (μmol CO2 m⁻²s⁻¹Menurut undang-undang ini, formula pengiraan tertentu ialah:

J= -D(dC/dx)

antaraDFaktor penyebaran CO2 dalam tanah (unit m)²/s， berkaitan dengan suhu tanah, kandungan air dan kekosongan tanah), C adalah kepekatan CO2 dengan kedalaman x (dalam unit m),dC/dxUntuk gradien kepekatan, tanda "-" menunjukkan arah penyebaran adalah arah bertentangan dengan gradien kepekatan, iaitu penyebaran dari kawasan kepekatan tinggi ke kawasan kepekatan rendah.

SCGSistem pemantauan gradien CO2 profil tanah terdiri daripada sensor CO2 dalam profil tanah yang berbeza, sensor O2 (pilihan), sensor suhu tanah, sensor kelembapan tanah, bilik pernafasan permukaan tanah (pilihan), pengumpul data dan stesen cuaca tanah, bilik pernafasan permukaan tanah adalah telus dan tidak telus, di mana bilik pernafasan telus digunakan untuk mengukur pernafasan tanah dan pernafasan bersih untuk fotosintesis tumbuhan.

Ciri-ciri sistem:

l Non-gangguan mengukur secara berterusan profil tanah CO2, kelembapan, suhu (konfigurasi standard untuk 3 lapisan), aliran CO2 tanah (pernafasan tanah) boleh dicapai melalui undang-undang pertama Fick, sehingga mencapai resolusi masa yang tinggi pemantauan pernafasan tanah

l VaisalaSensor cuaca, mengukur secara automatik rekod suhu udara, kelembapan, tekanan udara, hujan, kelajuan angin, arah angin dan lain-lain

l Pengukuran porositi tanah boleh dilakukan untuk menentukan pekali penyebaran CO2, pengukuran permeabiliti tanah untuk menentukan hubungan permeabiliti tanah dengan kelembapan tanah dan aliran gas

l TRIME-PICO32Sensor kelembapan tanah pintar untuk mengukur kelembapan dan suhu tanah dengan tepat

l Modul pemantauan oksigen in situ profil tanah serat optik fluorescent satu saluran atau pelbagai saluran pilihan

l Pilihan dengan modul pemantauan aliran batang tumbuhan yang dibungkus atau modul pemantauan aliran batang pokok THB untuk memantau hubungan dinamik aliran batang dengan CO2 in situ

l ACEKaedah bilik pernafasan tanah telus atau tidak telus (pilihan) untuk mengukur pernafasan permukaan tanah yang boleh digunakan untuk melengkapi, menilai atau menganalisis perbandingan data pengukuran gradien CO2 profil tanah

l Pemindahan data tanpa wayar, boleh melayari dan memuat turun data dalam talian pada bila-bila masa

l Pilihan dengan sistem pemantauan dinamik sistem akar tingkap mikro

l Bekalan bateri atau solar

Penunjuk teknikal utama:

1. Pengukuran kelembapan tanah:

a.TRIME-PICO32Sensor pintar, teknologi pengukuran TDR, julat pengukuran 0-100% kandungan kelembapan, ketepatan±1%Ketepatan berulang ± 0.2%, jumlah pengukuran 250ml (pilihan dengan PICO64, jumlah pengukuran 1250ml, boleh mencerminkan dengan tepat kandungan kelembapan tanah kerikil);

b.Julat pengukuran suhu tanah: -20℃～50℃Ketepatan pengukuran: ± 0.2℃

c.Kelas tahan air IP68

2. Pengukuran CO2 tanah: teknologi inframerah panjang gelombang ganda (NDIR), julat pengukuran 0-5000ppm, 0-7000ppm, 0-10000ppm, 0-20000 pilihan, ketepatan ± 1.5%, masa tindak balas 30;

3. Konfigurasi standard untuk profil tanah 3 lapisan (SCG-3) pemantauan CO2, kelembapan tanah dan suhu tanah

4. Modul pengukuran oksigen profil tanah satu saluran atau pelbagai saluran (pilihan), teknologi pengukuran serat fluorescent O2, kestabilan tinggi, penggunaan oksigen sifar, masa tindak balas 5 saat, julat pengukuran 0-50%, ketepatan lebih baik daripada 0.4%

5. Pengumpul data 16 saluran standard (32 saluran pilihan untuk memantau kepekatan CO2, kelembapan tanah dan suhu tanah di atas 3 lapisan):

a.Boleh menyimpan 220,000 set data dengan cap masa, resolusi 16 bit,± 20 mV up to ± 2.5 V 8Input julat, ketepatan 0.03%;

b.Selang pengukuran boleh disesuaikan antara 3 saat hingga 4 jam dan purata data antara 3 saat hingga 4 jam;

c.Voltan 6.5-15VDC, penggunaan kuasa standby 150μA, mengukur penggunaan kuasa 15mA berat 140g;

d.Bateri sandaran lithium, 3V, boleh digunakan selama lebih daripada 5 tahun;

e.Suhu operasi -20-60 ° C;

f.Perisian analisis muat turun data profesional, boleh melakukan muat turun data, pemerhatian data dalam talian, analisis statistik (seperti purata sejam, purata harian, jumlah, nilai minimum, maksimum, analisis yang berkaitan dengan data) dan paparan carta dan tetapan sistem;

6. Pengukuran porositi tanah: jumlah bilik tekanan adalah 1000ml, julat tekanan -1 ~ 3bar, resolusi tekanan udara 1mbar

7. Pengukuran penerapan tanah permukaan in situ: julat pengukuran 0.003-3cm / s, tekanan pengukuran 1-3hPa, julat pengukuran tenaga air 0-800hPa, kandungan air isitan tanah 0-70%

8. Modul pemantauan aliran batang yang dibungkus: Teknologi pemanasan SHB untuk memantau aliran cecair batang 5-20mm

9. Modul pemantauan aliran batang pokok: Teknologi pemanasan THB, pemanasan dalaman batang pokok untuk pemantauan aliran batang pokok di atas 10cm

10. Kaedah bilik pernafasan memantau permukaan tanah CO₂Aliran (pilihan): Konfigurasi standard untuk pemantau pernafasan tanah ACE,Terdapat dua mod tertutup dan terbuka untuk dipilih, dan setiap mod mempunyai bilik pernafasan telus atau tidak telus untuk dipilih,Julat pengukuranuntuk40.0 mmols m^-3（0-896ppm）,Resolusi ialah 1ppm，Dengan peranti kalibrasi sifar automatik

11. Pemantauan cuaca: Vaisala sensor cuaca, julat pemantauan suhu-52℃～60℃, ketepatan ± 0.3 ℃; Pemantauan tekanan atmosfera dalam julat 600 ~ 1100hPa, ketepatan ± 0.5hPa; Julat pemantauan udara relatif sederhana 0 ~ 100%, ketepatan ± 3%; Resolusi output hujan 0.01mm, ketepatan 5%

12. Pemindahan data tanpa wayar untuk melayari, memuat turun data dan analisis statistik data melalui terminal perisian

13. Pemerhatian ekologi sistem akar (opsional): Tubula akar mikro, Tubula akar mikro dan perisian analisis terdiri daripada, diameter tiap akar mikro standard 44mm (diameter dalaman 42mm), ketelusan yang tinggi, ketahanan yang tinggi, tahan hujan, panjang Tubula akar mikro adalah 17 inci, 22 inci, 28 inci, 37 inci pilihan, unit imej tiub akar mikro, 1/4 "CCD warna, piksel 768 x 494, nisbah isyarat dan bunyi 48DB, unit imej resolusi tinggi genggam pilihan, 1/3 "CCD warna, resolusi sehingga 1600 x 1200 piksel; Komunikasi melalui USB dan komputer, pengambilan imej, operasi mudah

Gambar di atas menunjukkan perubahan dalam kedalaman profil tanah yang berbeza (5cm, 12.5cm, 35cm) aliran CO2 R (atas) dan kepekatan CO2 (bawah) pada musim gugur musim panas, dengan hujan di koordinat kanan (diambil dari Z. Nagy et al., 2011). Kajian menunjukkan bahawa pengukuran turbulensi meremehkan aliran CO2 (terutamanya dalam keadaan aliran yang lebih rendah), dan padang rumput di kawasan kering cenderung berlaku dengan aliran terbalik CO2 dari atmosfera ke tanah selepas hujan lebat.

Tempat asal: Eropah