SCG-NΣύστημα παρακολούθησης κλίσης CO2 σε προφίλ εδάφους

Η αναπνοή του εδάφους είναι η κύρια πηγή άνθρακα για τα χερσαία οικοσυστήματα, με το ευρωπαϊκό πρόγραμμα EUROFLUX 18 τύπων δασών να αντιπροσωπεύουν κατά μέσο όρο το 49% της συνολικής πρωτογενούς παραγωγικότητας τους.Janssens et al., 2001Law et al. (2001) διαπίστωσαν ότι η αναπνοή του εδάφους αντιπροσωπεύει περίπου τα τρία τέταρτα της αναπνοής του οικοσυστήματος. Οι μικρές αλλαγές στις δεξαμενές άνθρακα του εδάφους θα έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην ατμοσφαιρική συγκέντρωση του CO2, οπότε η μελέτη της δυναμικής του άνθρακα του εδάφους και των εκπομπών του CO2 είναι επείγοντα σημαντικό θέμα για την πρόβλεψη των αλλαγών στην ατμοσφαιρική συγκέντρωση του CO2. Υπάρχουν πολλές μελέτες σχετικά με τη ροή του CO2 στην επιφάνεια του εδάφους (συνολική αναπνοή του εδάφους), αλλά αυτό προφανώς δεν είναι αρκετό για να εξηγήσει τη διαδικασία παραγωγής CO2 του εδάφους, και η μελέτη της κάθετης κλίσης του CO2 στο προφίλ του εδάφους γίνεται όλο και πιο καυτό σημείο για την αναπνοή του εδάφους και ακόμη και για τη μελέτη του κύκλου του άν Η συνεχής παρακολούθηση της παραγωγής CO2 σε διάφορα επίπεδα (βάθος) του εδάφους είναι εξαιρετικά σημαντική για την κατανόηση της δυναμικής του εδάφους και μπορεί να διευκρινίσει τις μεταβαλλόμενες χαρακτηριστικές της ροής CO2 από το έδαφος στην ατμόσφαιρα ανάλογα με τις εποχές, το φως, τη θερμοκρασία, την υγρασία και τις ιδιότητες του εδάφους. Επιπλέον, η παρακολούθηση του CO2 με κάθετη κλίση του εδάφους μπορεί να συγκριθεί με την ευρέως χρησιμοποιούμενη παρακολούθηση που σχετίζεται με την στροφιλότητα, επιτρέποντας την ποσοτική μελέτη για την ανάλυση της ανταλλαγής άνθρακα στο οικοσύστημα. Τα τελευταία χρόνια διεξήχθη μια σειρά από δημιουργικές τεχνικές μεθόδους μελέτης στο εξωτερικό, το σύστημα παρακολούθησης κλίσης CO2 προφίλ εδάφους SCG-3 είναι ένα ενσωματωμένο σύστημα συνεχούς παρακολούθησης του CO2 σε θέση βάσει της προαναφερθείσας μελέτης.

Με βάσηΟ πρώτος νόμος του FickΣε περίπτωση σταθερής διάδοσης, η ροή διάδοσης μέσω μιας μοναδικής περιοχής τομής κάθετης προς την κατεύθυνση διάδοσης (γνωστή ως ροή διάδοσης) σε μοναδικό χρόνο.JΑναλογική με τη κλίση συγκέντρωσης (concentration gradient) σε αυτή την περιοχή. Ροή CO2 εδάφους (μmol CO2 m⁻²s⁻¹Δηλαδή, σύμφωνα με τον νόμο, ο συγκεκριμένος τύπος υπολογισμού είναι:

J= -D(dC/dx)

Από αυτάDΟ συντελεστής διάδοσης του CO2 στο έδαφος (μονάδες m)²/s， Σε σχέση με τη θερμοκρασία του εδάφους, την περιεκτικότητα σε υγρό του εδάφους και το κενό του εδάφους), C είναι η συγκέντρωση CO2 στο βάθος x (σε μονάδες m),dC/dxΓια τη κλίση συγκέντρωσης, το "-" σημαίνει ότι η διάδοση είναι αντίθετη προς τη κλίση συγκέντρωσης, δηλαδή ότι η διάδοση εξαπλώνεται από μια ζώνη υψηλής συγκέντρωσης σε μια ζώνη χαμηλής συγκέντρωσης.

SCGΤο σύστημα παρακολούθησης κλίσης CO2 προφίλ εδάφους αποτελείται από αισθητήρες CO2, αισθητήρες O2 (προαιρετικό), αισθητήρες θερμοκρασίας εδάφους, αισθητήρες υγρασίας εδάφους, αναπνευστική αίθουσα επιφάνειας εδάφους (προαιρετικό), συλλέκτη δεδομένων και εδάφιο μετεωρολογικό σταθμό, οι αναπνευστικές αίθουσες επιφάνειας εδάφους είναι διαφανείς και αδιαφανείς, όπου οι διαφανείς αναπνευστικές αίθουσες χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της καθαρής αναπνοής του εδάφους και της φυτικής

Χαρακτηριστικά του συστήματος:

l Η συνεχής μετρήση in situ του προφίλ του εδάφους CO2, της υγρασίας και της θερμοκρασίας (τυποποιημένη διαμόρφωση σε 3 στρώματα) μπορεί να βρεθεί η ροή CO2 του εδάφους (αναπνοή του εδάφους) μέσω του πρώτου νόμου του Φικ, επιτυγχάνοντας έτσι την παρακολούθηση in situ της αναπνοής του εδάφους υψηλής ανάλυσης σε χρόνο

l VaisalaΑισθητήρας μετεωρολογίας, αυτόματη μέτρηση της θερμοκρασίας και της υγρασίας του αέρα, της πίεσης του αέρα, της βροχόπτωσης, της ταχύτητας του ανέμου και της κατεύθυνσης του ανέμου κλπ.

l Μπορεί να πραγματοποιηθεί μέτρηση του πόρου του εδάφους για τον προσδιορισμό του συντελεστή διάδοσης του CO2 και μέτρηση της διαπνευστικότητας του εδάφους για τον προσδιορισμό της σχέσης της διαπνευστικότητας του εδάφους με την υγρασία του εδάφους και τη ροή αερίων

l TRIME-PICO32Έξυπνος αισθητήρας υγρασίας του εδάφους για την ακριβή μέτρηση της υγρασίας και της θερμοκρασίας του εδάφους

l Προαιρετική μονάδα in situ παρακολούθησης οξυγόνου προφίλ εδάφους με μοναδικό κανάλι ή πολλαπλά κανάλια

l Προαιρετικά με συσκευασμένη μονάδα παρακολούθησης ροής στελέχων φυτών ή μονάδα παρακολούθησης ροής στελέχων δέντρων THB για την παρακολούθηση της δυναμικής σχέσης της ροής στελέχων με το in situ CO2

l ACEΔιαφανής ή μη διαφανής μέθοδος αναπνευστικής αίθουσας εδάφους (προαιρετική) για τη μέτρηση της αναπνευστικής επιφάνειας του εδάφους, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη συμπλήρωση, τη βαθμονόμηση ή τη συγκριτική ανάλυση των δεδομένων μετρήσεων κλίσης CO2 στο προφίλ του εδάφους

l Ασύρματη μετάδοση δεδομένων για διαδικτυακή περιήγηση και λήψη δεδομένων ανά πάσα στιγμή

l Προαιρετικό σύστημα δυναμικής παρακολούθησης του συστήματος Micro-Root

l Ενέργεια από μπαταρίες ή ηλιακή ενέργεια

Κύριοι τεχνικοί δείκτες:

1. Μέτρηση της υγρασίας του εδάφους:

a.TRIME-PICO32Έξυπνος αισθητήρας, τεχνολογία μέτρησης TDR, εύρος μέτρησης περιεκτικότητας σε νερό 0-100% όγκου, ακρίβεια±1%επαναλαμβανόμενη ακρίβεια ± 0,2%, όγκος μέτρησης 250ml (προαιρετικά με PICO64, όγκος μέτρησης 1250ml, μπορεί να αντικατοπτρίσει με ακρίβεια την περιεκτικότητα σε υγρασία στο έδαφος που περιέχει άμβο)

b.Μέτρα θερμοκρασίας εδάφους: -20℃～50℃Ακρίβεια μέτρησης: ± 0,2℃

c.Αδιάβροχη βαθμολογία IP68

2. Μέτρηση του CO2 του εδάφους: τεχνολογία υπερκόκκινου μήκους κύματος (NDIR) με μη διαχυτική δέσμη, εύρος μέτρησης 0-5000ppm, 0-7000ppm, 0-10000ppm, 0-20000 προαιρετικά, ακρίβεια ± 1,5%, χρόνος απόκρισης 30

3. Παρακολούθηση του CO2, της υγρασίας του εδάφους και της θερμοκρασίας του εδάφους με προφίλ εδάφους 3 στρωμάτων (SCG-3) σε τυποποιημένη διαμόρφωση

4. Μονάδα μέτρησης οξυγόνου μονοκανάλου ή πολυκανάλου προφίλ εδάφους (προαιρετικό), τεχνολογία μέτρησης φθοριστικών ινών O2, υψηλή σταθερότητα, μηδενική κατανάλωση οξυγόνου, χρόνος απόκρισης 5 δευτερόλεπτα, εύρος μέτρησης 0-50%, ακρίβεια καλύτερη από 0,4%

5. Πρότυπος συλλέκτης δεδομένων 16 καναλιών (προαιρετικά 32 κανάλια για την παρακολούθηση συγκέντρωσης CO2 πάνω από 3 στρώματα, υγρασίας εδάφους και θερμοκρασίας εδάφους κλπ):

a.Μπορεί να αποθηκεύσει 220.000 σύνολα δεδομένων με χρονοσημείωση, ανάλυση 16 bit,± 20 mV up to ± 2.5 V 8Εισαγωγή εύρους, ακρίβεια 0,03%·

b.Το διάστημα μέτρησης είναι ρυθμιζόμενο από 3 δευτερόλεπτα έως 4 ώρες και το μέσο διάστημα δεδομένων είναι 3 δευτερόλεπτα έως 4 ώρες.

c.Τάση 6.5-15VDC, κατανάλωση ενέργειας σε αναμονή 150μA, μέτρηση της κατανάλωσης ενέργειας 15mA βάρος 140g.

d.Ανταλλακτική μπαταρία λιθίου, 3V, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πάνω από 5 χρόνια.

e.Θερμοκρασία λειτουργίας -20-60°C

f.Επαγγελματικό λογισμικό ανάλυσης λήψης δεδομένων για τη λήψη δεδομένων, την παρατήρηση δεδομένων σε απευθείας σύνδεση, τη στατιστική ανάλυση (όπως ο μέσος όρος ανά ώρα, ο ημερήσιος μέσος όρος, το σύνολο, η ελάχιστη, η μέγιστη τιμή, η ανάλυση που σχετίζεται με τα δεδομένα) και την εμφάνιση διαγραμμάτων και τις ρυθμίσεις συστήματος κλπ.

6. Μέτρηση πόρους του εδάφους: όγκος αίθουσας πίεσης 1000ml, εύρος πίεσης -1 ~ 3bar, ανάλυση πίεσης αέρα 1mbar

7. Μέτρηση της διαπνευστικότητας του εδάφους στην επιφάνεια: εύρος μέτρησης 0,003-3cm / s, πίεση μέτρησης 1-3hPa, εύρος μέτρησης νερού 0-800hPa, περιεκτικότητα σε νερό του εδάφους 0-70%

8. Ενότητα παρακολούθησης ροής στελεχών τυλιγμένου τύπου: τεχνολογία θέρμανσης SHB για την παρακολούθηση ροής υγρών στελεχών 5-20mm

9. Μονάδα παρακολούθησης ροής στελεχών: Τεχνολογία θέρμανσης THB, εσωτερική θέρμανση στελεχών, για παρακολούθηση ροής στελεχών στελεχών πάνω από 10 cm

10. Αναπνευστική μέθοδος παρακολούθησης της επιφάνειας του εδάφους CO₂Ροή (προαιρετικό): τυποποιημένο με ACE soil breathing monitor,Υπάρχουν δύο κλειστές και ανοιχτές λειτουργίες, με κάθε λειτουργία να διαθέτει διαφανή ή αδιαφανή αναπνευστική αίθουσα για επιλογή.Σειρά μέτρησηςγια40.0 mmols m^-3（0-896ppm）,Ανάλυση 1ppm，Με αυτόματη μηδενική βαθμονόμηση

11. Μετεωρολογική παρακολούθηση: Αισθητήρας μετεωρολογίας Vaisala, εύρος παρακολούθησης θερμοκρασίας -52℃～60℃, ακρίβεια ± 0,3 ℃ · Περιοχή παρακολούθησης της ατμοσφαιρικής πίεσης 600 ~ 1100hPa, ακρίβεια ± 0,5hPa. Σχετικά μέτριο εύρος παρακολούθησης του αέρα 0-100%, ακρίβεια ± 3%· Ανάλυση εξόδου βροχόπτωσης 0,01 mm, ακρίβεια 5%

12. Ασύρματη μετάδοση δεδομένων για περιήγηση, λήψη δεδομένων και στατιστική ανάλυση μέσω τερματικού λογισμικού

13. Οικολογική παρατήρηση του ριζικού συστήματος (προαιρετικό): σύνθεση μικροσωλήνων, μικροσωλήνων και λογισμικού ανάλυσης, τυποποιημένη διάμετρος μικροσωλήνων 44mm (εσωτερική διάμετρος 42mm), υψηλή διαφάνεια, υψηλή αντοχή, ανθεκτική στη βροχή, μικροσωλήνων 17 ιντσών, 22 ιντσών, 28 ιντσών, 37 ιντσών προαιρετικά, μονάδα απεικόνισης μικροσωλήνων, 1/4 "έγχρωμη CCD, pixel 768 x 494, αναλογία σήματος και θορύβου 48DB Επικοινωνία μέσω USB και υπολογιστή, εύκολη ανάκτηση εικόνων

Η παραπάνω εικόνα δείχνει τις αλλαγές στη ροή CO2 R (πάνω) και τη συγκέντρωση CO2 (κάτω) σε διάφορα βάθη προφίλ του εδάφους το καλοκαίρι (5 cm, 12,5 cm, 35 cm) και το φθινόπωρο. Οι μελέτες έδειξαν ότι οι μετρήσεις με τη δορυφορία υποτιμούν τη ροή του CO2 (ιδιαίτερα σε περιπτώσεις χαμηλότερης ροής) και ότι τα λιβάδια σε ξηρές περιοχές έχουν την τάση να εμφανίζουν αντιστροφή ροή του CO2 από την ατμόσφαιρα στο έδαφος μετά από καταρροές βροχές.

Προέλευση: Ευρώπη