SCG-NToprak Profili CO2 Gradient İzleme Sistemi

Toprak nefesi kara ekosistemlerinin ana karbon kaynağıdır ve Avrupa Akış Projesi EUROFLUX 18 orman türünün toplam birincil üretkenliğinin yüzde 49'unu ortalama yıllık toprak nefesi teşkil ediyor.Janssens et al., 2001Law et al. (2001) araştırması, toprak nefesinin tüm ekosistemin nefesinin yaklaşık dörtte üçünü oluşturduğunu buldu. Toprak karbon depolarındaki ince değişiklikler atmosferik CO2 konsantrasyonu üzerinde önemli bir etkiye sahip olacaktır, bu nedenle toprak karbon dinamiği ve CO2 emisyonlarının araştırılması atmosferik CO2 konsantrasyonu değişikliklerini tahmin etmek için acil bir önemli konu haline geliyor. Toprak yüzeyi CO2 akışı (toprak toplam solunum) hakkında çok fazla araştırma yapılmıştır, ancak bu, toprak CO2 üretim sürecini açıklamak için yeterli değildir ve toprak profili CO2 dikey gradiyent çalışmaları, toprak solunum ve hatta ekosistem karbon döngüsü çalışmaları için giderek daha sıcak bir nokta haline geliyor. Toprağın farklı seviyelerinde (derinliklerde) CO2 üretiminin sürekli izlenmesi, toprağın CO2 dinamiğini anlamak için son derece önemlidir ve mevsim, ışık, sıcaklık, nem ve toprağın özelliklerine göre toprağın atmosfere CO2 akışının değişen özelliklerini açıklayabilir. Ayrıca, toprak dikey gradient CO2 izleme, ekosistemdeki karbon değişimi analiz etmek için miktarlı araştırmalar yapmak için yaygın olarak kullanılan turbidite ilişkili izleme ile karşılaştırılabilir. Son yıllarda yurt dışında bir dizi yaratıcı teknik yöntem araştırması yapıldı ve SCG-3 toprak profili CO2 gradiyent izleme sistemi, yukarıdaki araştırmaya dayanarak entegre bir in situ CO2 sürekli izleme sistemidir.

GöreFick'in İlk Yasası (Fick's First Law)Difüzyon akışı olarak adlandırılan (sabit durum yayılması durumunda) yayılma yönüne dikey bir birem kesim alanı üzerinden bir birim zaman içinde yayılmış madde akışıJBu bölgedeki konsantrasyon gradiyenti (concentration gradient) ile orantılı. Toprak profili CO2 akışı (μmol CO2 m⁻²s⁻¹Bu yasaya göre belirli hesaplama formülü şudur:

J= -D(dC/dx)

AralarındanDTopraktaki CO2 yayılma faktörü (m)²/s， Toprak sıcaklığı, toprak hacmi su içeriği ve toprak boşluğu ile ilgili), C derinliğinde x (m) CO2 konsantrasyonu,dC/dxKonsantrasyon gradiyenti için, "-" işareti, yayılma yönünün konsantrasyon gradiyentinin ters yönü olduğunu, yani yayılmanın yüksek konsantrasyon bölgesinden düşük konsantrasyon bölgesine yayılmasını gösterir.

SCGToprak profili CO2 gradiyent izleme sistemi, toprak profillerinde farklı derinliklerde gömülen CO2 sensörü, O2 sensörü (opsiyonel), toprak sıcaklığı sensörü, toprak nemliği sensörü, toprak yüzeyi solunum odası (opsiyonel), veri toplayıcı ve yeryüzü hava istasyonlarından oluşur. Toprak yüzeyi solunum odaları şeffaf ve şeffaf olmayan, şeffaf solunum odaları toprak solunum ve bitki fotosentezi için net solunum ölçümü için kullanılır.

Sistemin Özellikleri:

l Toprak profilinin CO2, nem ve sıcaklığı (standart olarak 3 katman olarak yapılandırılmış) sürekli olarak in situ ölçümü, toprak CO2 akışını (toprak nefesi) Fick'in ilk yasası ile elde edebilir, böylece toprak nefesi izleme için yüksek zamanlı çözünürlük elde edebilirsiniz.

l VaisalaHava sıcaklığı, nem, basınç, yağmur, rüzgar hızı ve yönünü otomatik olarak ölçen hava sensörü

l CO2 yayılma faktörünü belirlemek için toprak gözenekliliği ölçümleri yapılabilir, toprak nefes geçirimliliği ile toprak nemliği ve gaz akışı arasındaki ilişkiyi belirlemek için toprak nefes geçirimliliği ölçümleri yapılabilir

l TRIME-PICO32Toprak nemini ve sıcaklığını tam olarak ölçen akıllı sensör

l İsteğe bağlı tek kanallı veya çok kanallı floresan fiber toprak profili oksijen in situ izleme modülü

l Saç akışının in situ CO2 ile dinamik ilişkisini izlemek için paketlenmiş bitki kök akışı izleme modülü veya THB kök akışı izleme modülü ile isteğe bağlı

l ACEŞeffaf veya şeffaf olmayan toprak solunum odası yöntemi (opsiyonel), toprak profilinin CO2 gradiyent ölçüm verilerini tamamlamak, kalibre etmek veya karşılaştırmak için kullanılabilir

l Kablosuz veri aktarımı, her zaman çevrimiçi tarama ve veri indirmek için

l Mikro Kök Pencere Kök Sistemi Dinamik İzleme Sistemi

l Batarya veya güneş enerjisi

Ana teknik göstergeler:

1. Toprak su ölçümü:

a.TRIME-PICO32Akıllı sensör, TDR ölçüm teknolojisi, ölçüm aralığı %0-100 hacim su içeriği, hassasiyet±1%Tekrarlama hassasiyeti ±% 0,2, ölçüm hacmi 250ml (isteğe bağlı olarak PICO64 ile birlikte, ölçüm hacmi 1250ml, kum çakıl toprağının su içeriğini tam olarak yansıtabilir);

b.Toprak sıcaklığı ölçüm aralığı: -20℃～50℃Ölçüm Hassasiyeti: ±0.2℃

c.Su geçirmez sınıf IP68

2. Toprak CO2 ölçümü: 0-5000ppm, 0-7000ppm, 0-10000ppm, 0-20000 isteğe bağlı olmayan tek ışın çift dalga uzunluğu kızılötesi teknolojisi (NDIR), ölçüm aralığı ±% 1.5, tepki süresi 30 adet;

3. Standart olarak yapılandırılmış 3 katmanlı (SCG-3) toprak profili CO2, toprak nemliği ve toprak sıcaklığı izleme

4. Tek veya çok kanallı toprak profili oksijen ölçüm modülü (isteğe bağlı), fluoresant fiber O2 ölçüm teknolojisi, yüksek istikrarlı, sıfır oksijen tüketimi, yanıt süresi 5 saniye, %0-50 ölçüm aralığı, %0,4'ten daha iyi hassasiyet

5. Standart 16 kanal veri toplayıcı (3 katmanın üzerindeki CO2 konsantrasyonlarını, toprak nemlerini ve toprak sıcaklığını izlemek için 32 kanal ile isteğe bağlı):

a.220.000 zaman damgası ile veri grubu, 16 bit çözünürlüğü,± 20 mV up to ± 2.5 V 8Aralık giriş, % 0.03 doğruluğu;

b.Ölçüm aralığı 3 saniye ile 4 saat arasında ayarlanabilir, veri ortalaması 3 saniye ile 4 saat arasındadır;

c.Gerilim 6.5-15VDC, bekleme tüketimi 150μA, elektrik tüketimi 15mA ağırlığı 140g ölçer;

d.Lityum yedek pil, 3V, 5 yıldan fazla kullanılabilir;

e.Çalışma sıcaklığı -20-60 ° C;

f.Profesyonel veri indirme analiz yazılımı, veri indirme, çevrimiçi gözlem, istatistik analiz (örneğin saatlik ortalama, günlük ortalama, toplam, minimum, maksimum, veri ile ilgili analiz) ve grafik görüntülemesi ve sistem ayarları;

6. Toprak gözenekliği ölçümü: basınç odası 1000ml, basınç aralığı -1 ~ 3bar, hava basıncı çözünürlüğü 1mbar

7. Toprak solunabilirliği ölçümü: ölçüm aralığı 0.003-3cm / s, ölçüm basıncı 1-3hPa, su ölçüm aralığı 0-800hPa, toprak hacmi su içeriği% 0-70

8. Sarılı kök akışı izleme modülü: 5-20mm kök çubuğu akışını izlemek için SHB ısıtma teknolojisi

9. Kök akışı izleme modülü: THB ısıtma teknolojisi, 10cm'den fazla kök akışı izleme için kök içi ısıtma

10. Toprak yüzeyi CO izleme solunum odası₂Akış (isteğe bağlı): ACE toprak solunum monitörü için standart olarak yapılandırılmıştır,Kapalı ve açık iki modun seçimi mevcuttur, her modun da şeffaf veya şeffaf olmayan solunum odaları mevcuttur.Ölçüm Aralığıiçin40.0 mmols m^-3（0-896ppm）,Çözünürlük 1ppm，Otomatik sıfır kalibrasyon cihazı ile

11. Hava izleme: Vaisala hava sensörü, sıcaklık izleme aralığı-52℃～60℃, doğruluk ± 0.3 ℃; Atmosfer basıncı izleme aralığı 600 ~ 1100hPa, hassasiyeti ± 0.5hPa; Hava nispeten ortalama izleme aralığı 0 ~ 100%, hassasiyeti ±% 3; Yağmur Çıkış Çözünürlüğü 0.01mm, %5 Hassasiyeti

12. Kablosuz veri aktarımı, yazılım terminali aracılığıyla tarama, veri indirme ve istatistik analiz

13. Kök sistemi ekolojik gözlem (isteğe bağlı): mikro kök tüpü, mikro kök tüpü ve analiz yazılımı bileşimi, standart mikro kök tüpü çapı 44mm (iç çapı 42mm), yüksek şeffaflık, yüksek dayanıklılık, yağmur suyuna dayanıklı, mikro kök tüpü 17 inç, 22 inç, 28 inç, 37 inç, mikro kök tüpü görüntüleme ünitesi, 1/4 "renkli CCD, piksel 768 x 494, sinyal gürültü oranı 48DB, el taşınabilir yüksek çözünürlüklü görüntüleme ünitesi, 1/3 "renkli CCD, 1600 x 1200 piksele kadar çözünürlük; USB ve bilgisayar ile iletişim, görüntü yakalama, kolay kullanım

Yukarıdaki resim, yaz sonbaharında farklı toprak profili derinliklerinde (5 cm, 12.5 cm, 35 cm) CO2 akışı R (yukarı) ve CO2 konsantrasyonunda (alt) değişiklikleri göstermektedir. Yağmur durumu sağ uzunluk koordinatlarına bakın (Z. Nagy ve diğerleri, 2011). Çalışmalar, turbotik ölçümlerin CO2 akışını (özellikle daha düşük akışlarda) hafife aldığını ve kuru bölgelerde çayırların şiddetli yağmurlardan sonra atmosferden toprağa CO2'nin ters akışını meydana getirdiğini gösteriyor.

Menşeni: Avrupa