SCG-NCO2 gradiëntbewakingssysteem voor bodemprofielen

De grondademhaling is de belangrijkste bron van koolstof voor het landbouwecosysteem, en het Europese stroomproject EUROFLUX meldt dat de gemiddelde jaarlijkse grondademhaling voor 49% van de totale primaire productiviteit van 18 bostypen (Janssens et al., 2001Uit onderzoek van Law et al. (2001) bleek dat de ademhaling van de bodem ongeveer drie kwart van de ademhaling van het hele ecosysteem vertegenwoordigt. Kleine veranderingen in de grondkoolstofreservoirs zullen een belangrijke invloed hebben op de CO2-concentraties in de atmosfeer, dus het bestuderen van de koolstofdynamiek van de bodem en de CO2-uitstoot ervan is een dringend belangrijk onderwerp om veranderingen in de CO2-concentraties in de atmosfeer te voorspellen. Er is veel onderzoek gedaan over de CO2-stroom op het grondoppervlak (totale ademhaling van de bodem), maar dit is duidelijk niet genoeg om het CO2-productieproces van de bodem te verklaren, en het onderzoek naar de verticale gradiënt van CO2 in het profiel van de bodem wordt steeds meer een hotspot voor het onderzoek naar de koolstofcyclus in de ademhaling van de bodem en zelfs in het ecosysteem. Het voortdurende monitoren van de CO2-productie op verschillende niveaus (diepte) van de bodem is van groot belang voor het begrijpen van de CO2-dynamiek van de bodem en kan de veranderende kenmerken van de CO2-stroom van de bodem naar de atmosfeer met het seizoen, het licht, de temperatuur, de vochtigheid en de bodemheigenschappen illustreren. Bovendien kan de CO2-monitoring van de verticale gradiënt van de bodem worden vergeleken met de veel gebruikte turbiditeitsrelateerde monitoring, waardoor kwantitatieve studies de koolstofuitwisseling van het ecosysteem kunnen analyseren. De afgelopen jaren is een reeks creatieve technische methoden onderzocht in het buitenland, SCG-3 bodemprofiel CO2 gradiënt monitoringssysteem is een geïntegreerd in situ CO2 continu monitoringssysteem op basis van de bovengenoemde studie.

Op basis vanDe eerste wet van FickIn het geval van diffusie in een stabiele toestand, de stroom van diffusie door een eenheid doorsnede oppervlakte verticaal op de diffusie-richting gedurende een eenheid tijd (de diffusie flux genoemd), metJIn verhouding tot de concentratiegradiënt in dit segment. Grondprofiel CO2 stroom (μmol CO2 m⁻²s⁻¹Volgens deze wet is de specifieke berekeningsformule:

J= -D(dC/dx)

Onder henDCO2 in de grond (in m)²/s， afhankelijk van de bodemtemperatuur, het volumegehalte van de bodem en de leegte van de bodem), C is de CO2-concentratie met een diepte van x (in m),dC/dxVoor de concentratiegradiënt betekent het teken "-" dat de diffusierechting de tegenovergestelde richting van de concentratiegradiënt is, dat wil zeggen dat de diffusie zich verspreidt van een gebied met hoge concentratie naar een gebied met lage concentratie.

SCGHet CO2-gradiëntbewakingssysteem bestaat uit CO2-sensoren met verschillende bodemprofielen, O2-sensoren (optioneel), bodemtemperatuursensoren, bodemvochtssensoren, ademhalingskamers op het bodemoppervlak (optioneel), gegevensverzamelaars en bodemweterstations. De ademhalingskamers op het bodemoppervlak zijn zowel transparant als niet-transparant, waarbij transparante ademhalingskamers worden gebruikt om de netto ademhaling van de bodem en de fotosynthese van planten te meten.

Kenmerken van het systeem:

l Onverstorende in situ meting van het bodemprofiel CO2, vochtigheid en temperatuur (standaard geconfigureerd met 3 lagen), kan de grond CO2-stroom (grondademhaling) via de eerste wet van Fick worden gevonden, waardoor een hoge tijdsresolutie in situ monitoring van de grondademhaling wordt bereikt

l VaisalaMeteosensoren die automatisch temperatuur, luchtvochtigheid, luchtdruk, neerslag, windsnelheid en windrichting meten

l Meting van de bodemporositeit kan worden uitgevoerd om de CO2-diffusiefactor te bepalen, en meting van de bodemdraaibaarheid om de relatie tussen bodemdraaibaarheid en bodemvocht en gasstroom te bepalen

l TRIME-PICO32Intelligente bodemvocht sensor voor nauwkeurige meting van bodemvocht en bodemtemperatuur

l Optionele in situ zuurstofmonitoring module voor bodemprofielen met enkel of meerkanaals fluorescentievezel

l Optioneel ingepakte plant stem flow monitoring module of THB stam stem flow monitoring module voor het monitoren van de dynamische relatie tussen stam stroom en in situ CO2

l ACETransparante of niet-transparante bodem ademhalingskamer methode (optioneel) voor het meten van de oppervlakte bodem ademhaling, kan worden gebruikt voor het aanvullen, kalibreren of vergelijkende analyse van de CO2 gradiëntmetingen van bodemprofielen

l Draadloze gegevensoverdracht voor online browsen en downloaden op elk gewenst moment

l Optioneel dynamisch monitoringssysteem voor microroot

l Batterij of zonne-energie

Belangrijkste technische indicatoren:

1. Bodemvochtigheidsmeting:

a.TRIME-PICO32Intelligente sensor, TDR meettechnologie, meetbereik 0-100% vol. watergehalte, nauwkeurigheid±1%Herhaalbare nauwkeurigheid ± 0,2%, meetvolume 250ml (optioneel met PICO64, meetvolume 1250ml, kan nauwkeurig het watergehalte van de grindelijke bodem weerspiegelen);

b.Meetbereik bodemtemperatuur: -20℃～50℃Metnauwkeurigheid: ± 0,2℃

c.Waterdichte klasse IP68

2. Bodem CO2 meting: niet-verspreide straal dubbele golflengte infraroodtechnologie (NDIR), meetbereik 0-5000ppm, 0-7000ppm, 0-10000ppm, 0-20000 optioneel, nauwkeurigheid ± 1,5%, reactietijd 30;

3. Standaard geconfigureerd voor 3-laags (SCG-3) bodemprofiel CO2-, bodemvocht- en bodemtemperatuurmonitoring

4. Eén- of meerkanaals bodemprofiel zuurstofmeetmodule (optioneel), fluorescente vezel O2 meettechnologie, hoge stabiliteit, nul zuurstofverbruik, responstijd 5 seconden, meetbereik 0-50%, nauwkeurigheid beter dan 0,4%

5. Standaard 16-kanalen dataverzamelaar (optioneel 32-kanalen voor het monitoren van CO2-concentraties, bodemvocht en bodemtemperatuur op meer dan 3 lagen):

a.Kan 220.000 verzamelingen gegevens met tijdstempel opslaan, 16 bits resolutie,± 20 mV up to ± 2.5 V 8Input van het bereik, nauwkeurigheid 0,03%;

b.Het meetinterval is 3 seconden tot 4 uur verstelbaar en het gemiddelde interval tussen de gegevens is 3 seconden tot 4 uur;

c.Spanning 6,5-15VDC, standby stroomverbruik 150μA, meet stroomverbruik 15mA gewicht 140g;

d.Lithium-elektrische reservebatterij, 3V, kan meer dan 5 jaar worden gebruikt;

e.Werktemperatuur - 20-60 ° C;

f.Professionele data-download-analyse-software voor het downloaden van gegevens, online observaties van gegevens, statistische analyses (zoals het gemiddelde per uur, het dagelijkse gemiddelde, het totaal, de minimale en maximale waarden, de gegevens-gerelateerde analyses) en grafische weergave en systeemeinstellingen;

6. Bodenporositeit meting: drukkamer volume van 1000ml, drukbereik -1 ~ 3bar, luchtdrukresolutie 1mbar

7. In situ meting van de grond doorluchtbaarheid: meetbereik 0,003-3cm / s, meetdruk 1-3hPa, meetbereik 0-800hPa, bodemvolumgehalte 0-70%

8. Module voor het monitoren van de ingepakte staalstroom: SHB-verwarmingstechnologie voor het monitoren van de staalstroom van 5-20 mm

9. Module voor het monitoren van de stamstroom: THB-verwarmingstechnologie, verwarming van de stam binnen, voor het monitoren van de stamstroom boven 10 cm

10. Ademhalingskamermethode voor het monitoren van de grondoppervlakte CO₂Stroomstroom (optioneel): standaard geconfigureerd als ACE bodem ademhaling monitor,Er zijn twee modellen beschikbaar, gesloten en open, elk met een transparante of niet-transparante ademhalingskamer.Meetbereikvoor40.0 mmols m^-3（0-896ppm）,Resolutie van 1ppm，Met automatische nulkalibratie

11. Weermonitoring: Vaisala weersensor, temperatuurbewakingsbereik-52℃～60℃, nauwkeurigheid ± 0,3 ℃; Monitoringsbereik van 600 tot 1100 hPa, nauwkeurigheid ± 0,5 hPa; Relatief matige lucht monitoring bereik van 0 tot 100%, nauwkeurigheid ± 3%; Resolutie 0,01 mm, nauwkeurigheid 5%

12. Draadloze gegevensoverdracht voor het bladeren, downloaden en statistische analyses via een softwareterminal

13. Ecologische waarneming van het wortelsysteem (optioneel): microwortelschijf, microwortelschijf en analysesoftware samenstelling, standaard microwortelschijf diameter 44 mm (binnendiameter 42 mm), hoge transparantie, hoge veerkracht, regenbestendig, microwortelschijf lengte 17 inch, 22 inch, 28 inch, 37 inch optioneel, microwortelschijf beeldeenheid, 1/4 "kleuren CCD, 768 x 494 pixels, signaal-ruisverhouding 48DB, optioneel met handheld hoge resolutie beeldeenheid, 1/3" kleuren CCD, resolutie tot 1600 x 1200 pixels; Communicatie via USB en computer, beeldopname, eenvoudige bediening

De bovenstaande afbeelding toont de veranderingen in de CO2-stroom R (boven) en de CO2-concentratie (onder) op verschillende bodemprofieldiepten (5 cm, 12,5 cm, 35 cm) in de zomer en herfst, met regenval in de rechts-longitudinale coördinaten (uit Z. Nagy et al., 2011). Onderzoek toont aan dat turbulentemetingen de CO2-stroom onderschatten (vooral bij lagere stromen), en dat droogte prairies vaak een omgekeerde stroom van CO2 van de atmosfeer naar de bodem hebben na hevige regen.

Oorsprong: Europa