SCG-NTalajprofil CO2 gradiens ellenőrző rendszer

A talajlégzés a szárazföldi ökoszisztémák fő szén-dioxid-forrása, és az EUROFLUX európai áramlási projekt 18 erdőtípusának átlagos éves talajlégzése a teljes elsődleges termelékenység 49% -át teszi ki.Janssens et al., 2001Law et al. (2001) tanulmánya kimutatta, hogy a talajlégzés az egész ökoszisztéma légzésének mintegy háromnegyedét teszi ki. A talaj szén-dioxid-készleteinek apró változásai jelentős hatással lesznek a légköri CO2-koncentrációra, ezért a talaj szén-dioxid-dinamikájának és a CO2-kibocsátásának tanulmányozása sürgősen fontos téma a légköri CO2-koncentráció változásának előrejelzésében. Sok tanulmány a talaj felszíni CO2 áramlásával kapcsolatban (talaj teljes légzése), de ez nyilvánvalóan nem elegendő a talaj CO2 termelési folyamatának magyarázatához, és a talaj profilja CO2 függőleges gradient tanulmányozása egyre inkább a talaj légzése és akár az ökoszisztéma szén-ciklus tanulmányozásának forró pontjává válik. A talaj különböző szintjein (mélységekben) a CO2-termelés folyamatos ellenőrzése rendkívül fontos a talaj CO2-dinamikájának megértéséhez, és megvilágíthatja a talajtól a légkörbe terjedő CO2-áramlás változó jellemzőit az évszak, a fény, a hőmérséklet, a páratartalom és a talaj jellemzői szerint. Ezenkívül a talaj függőleges gradiens CO2 monitorozása összehasonlítható a széles körben használt virágossággal kapcsolatos monitorozással, amely kvantitatív tanulmányokat tesz lehetővé az ökoszisztéma szén-dioxidcseréjének elemzésére. Az elmúlt években számos kreatív műszaki módszerkutatást végeztek külföldön, az SCG-3 talajprofil CO2 gradiens ellenőrzési rendszer a fenti kutatások alapján fejlesztett integrált helyszíni CO2 folyamatos ellenőrzési rendszer.

alapjánFick első törvénye(Stabil állapotú diffúzió esetén) egységi idő alatt a diffúziós anyag áramlása a diffúziós irányhoz függőlegesen függőleges egységi szakaszterületen keresztül (úgynevezett diffúziós áramlás).JAz adott szakasz koncentrációs gradientjával arányos. Talajprofil CO2 áramlás (μmol CO2 m⁻²s⁻¹A törvény alapján a számítási képlet a következő:

J= -D(dC/dx)

közülükDA talajban lévő CO2 diffúziós koeficient (m)²/s， a talajhőmérséklet, a talaj térfogattartalma és a talaj üressége), C a CO2-koncentráció x mélységben (m egységben),dC/dxA koncentrációs gradient esetében a „–” jel azt jelenti, hogy a diffúzió a koncentrációs gradient ellenkező irányában van, azaz a diffúzió a magas koncentrációs zónából az alacsony koncentrációs zónába terjed.

SCGA talajprofil CO2 gradiens felügyeleti rendszere a talajprofil különböző mélységű CO2-érzékelőkből, az O2-érzékelőkből (opcionális), a talajhőmérséklet-érzékelőkből, a talaj nedvességérzékelőkből, a talaj felszíni légzőkamrákból (opcionális), az adatgyűjtőkből és a földi időjárási állomásokból áll. A talaj felszíni légzőkamrák átlátszók és nem átlátszók, ahol az átlátszó légzőkamrákat a talaj légzésének és a növényi fotoszintézis nettó légzésének mérésére használják.

A rendszer jellemzői:

l A talaj profiljának folyamatos, zavartalan in situ mérése CO2, nedvesség és hőmérséklet (szabványos konfigurációban 3 réteg), a talaj CO2 áramlását (talajlégzés) a Fick első törvénye alapján lehet meghatározni, így a talajlégzés nagy idős felbontású in situ ellenőrzése

l VaisalaIdőjárási érzékelő, amely automatikusan méri a levegő hőmérsékletét, páratartalmát, nyomását, csapadékmennyiségét, szélsebességét és szélrendjét stb.

l A talaj pórozitásának mérése a CO2-diffúziós koeficient meghatározására, a talaj légátjáróképességének mérése a talaj légátjáróképességének és a talaj nedvességének és gázáramlásának kapcsolatának meghatározására

l TRIME-PICO32Talaj nedvességérzékelő, amely pontosan méri a talaj nedvességét és hőmérsékletét

l Opcionális egycsatornás vagy többcsatornás fluorescens száloptikus talajprofil oxigén in situ monitorozási modul

l Opcionálisan csomagolt növényi szár áramlási ellenőrző modul vagy THB szár áramlási ellenőrző modul a szár áramlás és a helyszíni CO2 dinamikai kapcsolatának ellenőrzéséhez

l ACEÁtlátszó vagy nem átlátszó talaj légzőkamra (opcionális) a talaj felszíni légzésének mérésére, amely kiegészítheti, kalibrálhatja vagy összehasonlíthatja a talajprofil CO2-gradiens mérési adatait

l Vezeték nélküli adatátvitel, bármikor online böngészés és letöltés

l Opcionális mikrogyökér ablak gyökér rendszer dinamikus felügyeleti rendszer

l Akkumulátor vagy napenergia

Fő technikai mutatók:

1. A talaj nedvességének mérése:

a.TRIME-PICO32Intelligens érzékelő, TDR mérési technológia, mérési tartomány 0-100% térfogattartalom, pontosság±1%Megismételt pontosság ± 0,2%, mérési térfogat 250 ml (opcionális PICO64, mérési térfogat 1250 ml, pontosan tükrözheti a homokkal rendelkező talaj víztartalmát);

b.Talaj hőmérsékleti tartomány: -20℃～50℃Méréspontosság: ± 0,2℃

c.Vízálló minőség IP68

2. Talaj CO2-mérés: nem-disztraktív sugár kettős hullámhossúsú infravörös technológia (NDIR), mérési tartomány 0-5000ppm, 0-7000ppm, 0-10000ppm, 0-20000 opcionális, pontosság ± 1,5%, válaszidő 30 jó;

3. Szabványos konfigurációban 3 rétegű (SCG-3) talajprofil CO2, talaj nedvesség és talajhőmérséklet ellenőrzése

4. Egycsatornás vagy többcsatornás talajprofil oxigénmérési modul (opcionális), fluorescens száloptikus O2 mérési technológia, magas stabilitás, nulla oxigénfogyasztás, 5 másodperc reagálási idő, 0-50%-os mérési tartomány, 0,4%-nál jobb pontosság

5. Szabványos 16 csatornás adatgyűjtő (opcionálisan 32 csatornás a három vagy több réteg CO2-koncentrációjának, talaj nedvességének és talajhőmérsékletének stb. ellenőrzéséhez):

a.220 000 időbélyegzett adatkészlet tárolása, 16 bites felbontás,± 20 mV up to ± 2.5 V 8Tartalom bemeneti pontosság 0,03%;

b.A mérési időköz 3 másodperc és 4 óra között állítható, az adatok átlagosan 3 másodperc és 4 óra;

c.6,5-15VDC feszültség, 150 μA készenléti áramfogyasztás, 140g tömegű 15mA áramfogyasztás mérése;

d.Lithium-akkumulátor, 3V, több mint 5 év használata;

e.Működési hőmérséklet -20-60 ° C;

f.Professzionális adatletöltési elemző szoftver, amely adatletöltést, online megfigyeléseket, statisztikai elemzéseket (például óránkénti átlagot, napi átlagot, összes, minimális és maximális értékeket, adatelemzéseket) és grafikon bemutatást és rendszerbeállításokat végez;

6. A talaj pórozitásának mérése: a nyomáskamra térfogata 1000 ml, a nyomástartomány -1-3 bar, a légnyomás felbontása 1 mbar

7. In situ talaj áthúzhatóságának mérése: mérési tartomány 0,003-3 cm / s, mérési nyomás 1-3 hPa, víz mérési tartomány 0-800 hPa, talaj térfogati víztartalom 0-70%

8. Csomagolt szár áramlás ellenőrző modul: SHB fűtési technológia 5-20 mm-es szár áramlás ellenőrzéséhez

9. A törzs áramlásának felügyeleti modulja: THB fűtési technológia, a törzs belső fűtése a törzs áramlásának felügyeletéhez 10 cm felett

10. Légzőkamra nyomon követése talaj felszíni CO₂Áramáram (opcionális): az ACE talaj légzési monitorhoz szabványos konfigurációban,Két zárt és nyitott mód áll rendelkezésre, mindegyikben átlátszó vagy nem átlátszó légzőkamra van,MéréstartományMert40.0 mmols m^-3（0-896ppm）,Felbontás 1 ppm，Automatikus nulla kalibráló berendezéssel

11. Időjárási felügyelet: Vaisala időjárási érzékelő, hőmérséklet-52 felügyeleti tartomány℃～60℃, pontosság ± 0,3 ℃; A légnyomás ellenőrzési tartomány 600-1100 hPa, pontosság ± 0,5 hPa; A levegő viszonylag mérsékelt felügyeleti tartománya 0-100%, pontossága ± 3%; Az eső kimeneti felbontása 0,01 mm, pontossága 5%

12. Vezeték nélküli adatátvitel, adatböngészés, letöltés és statisztikai elemzés szoftveres terminálokon keresztül

13. Gyökérrendszer ökológiai megfigyelés (opcionális): mikrogyökércső, mikrogyökércső és elemző szoftver összetétele, szabványos mikrogyökércső átmérője 44 mm (belső átmérője 42 mm), nagy átláthatóság, nagy szilárdság, esőálló, mikrogyökércső hossza 17 hüvelykes, 22 hüvelykes, 28 hüvelykes, 37 hüvelykes opcionális, mikrogyökércső képalkotó egység, 1/4" színes CCD, 768 x 494 pixel, jel-zajarány 48DB, opcionális kézi nagy felbontású képalkotó egység, 1/3" színes CCD, felbontás akár 1600 x 1200 pixel; Könnyű kommunikáció USB-n és számítógépen keresztül, képfelvétel

A fenti ábra a különböző talajprofilok mélysége (5 cm, 12,5 cm, 35 cm) és a CO2-áram R (felső) és a CO2-koncentráció (alsó) változását mutatja a nyáron ősszel, az eső esetében lásd a jobb hosszú koordinátákat (Z. Nagy et al., 2011). A kutatások azt mutatják, hogy a turbulenciai mérések alábecsülik a CO2 áramlását (különösen alacsony áramlás esetén), és a száraz területek savannai gyakran fordított áramlást jelentenek a CO2-ből a légkörből a talajba erős eső után.

Származási hely: Európa