SCG-NCO2 gradient övervakningssystem för markprofiler

Jordandan är den främsta kolkällan för landekosystemen, och det europeiska flödesprojektet EUROFLUX rapporterar att den genomsnittliga årliga jordandan för 18 skogstyper står för 49% av den totala primära produktiviteten (Janssens et al., 2001En studie av Law et al. (2001) visar att jordandan utgör ungefär tre fjärdedelar av hela ekosystemets andetag. Små förändringar i jordens kolreservoar kommer att ha en stor inverkan på atmosfäriska CO2-koncentrationer, så studier av jordens koldynamik och dess CO2-utsläpp är ett viktigt ämne för att förutsäga förändringar i atmosfäriska CO2-koncentrationer. Det finns mycket forskning om jordytans CO2-flöde (total jordandetag), men detta är uppenbarligen inte tillräckligt för att förklara jordens CO2-produktionsprocess, och studier av vertikala gradienter i jordprofilen CO2 blir allt mer en hetpunkt för studier av jordandetag och till och med ekosystemkolcykler. Kontinuerlig övervakning av jordens CO2-produktion på olika nivåer (djup) är avgörande för att förstå jordens CO2-dynamik och kan belysa hur CO2-flödet från jord till atmosfär förändras med årstid, ljus, temperatur, fuktighet och jordegenskaper. Dessutom kan CO2-övervakning av den vertikala gradienten i jorden jämföras med den utbredda turbiditetsrelaterade övervakningen, vilket gör att kvantitativa studier analyserar kolutbytet i ekosystemen. Under de senaste åren har en rad kreativa tekniska metoder studerats utomlands, och SCG-3 jordprofilens CO2-gradientövervakningssystem är ett integrerat in situ CO2-kontinuerligt övervakningssystem baserat på ovanstående forskning.

Baserat påFicks första lagUnder en enhetstid (vid stabil diffusion) genom en enhets snittområde vertikalt i diffusionsriktningen (känd som diffusionsflödet) användsJDet är proportionellt till koncentrationsgradienten i snittet. Markprofil CO2-flöde (μmol CO2 m⁻²s⁻¹Enligt denna lag är den specifika beräkningsformen:

J= -D(dC/dx)

bland demDdiffusionskoefficient för CO2 i jorden (i m)²/s， Beroende på jordens temperatur, vattenhalt och tomhet), C är CO2-koncentrationen på djup x (i m),dC/dxFör en koncentrationsgradient betyder tecknet "-" att spridningsriktningen är motsatsen till koncentrationsgradienten, dvs. att spridningen sprids från ett område med hög koncentration till ett område med låg koncentration.

SCGJordprofil CO2 gradient övervakningssystem består av olika jordprofil begravda CO2-sensorer, O2-sensorer (alternativ), jordtemperatursensorer, jordfuktsensorer, jordytans andningskammare (alternativ), datainsamlare och markväerstationer, jordytans andningskammare är både genomskinliga och ogenomsiktiga, där genomskinliga andningskammare används för att mäta jordens andning och växtfotosyntes nettoandning.

Systemets egenskaper:

l Kontinuerlig in situ mätning av jordprofilen CO2, fukt och temperatur (standardkonfiguration med 3 lager), genom Fickes första lag för att hitta jordens CO2-flöde (jordandan), vilket ger hög tidsupplösning för in situ övervakning av jordandan

l VaisalaVädersensor för automatisk mätning av lufttemperatur, luftfuktighet, lufttryck, nederbörd, vindhastighet och vind

l Jordens porositetsmätning kan utföras för att bestämma CO2-diffusionskoefficienten, jordens luftpermeabilitetsmätning för att bestämma förhållandet mellan jordens luftpermeabilitet och jordens vatten- och gasflöde

l TRIME-PICO32Smarta jordfuktsensorer för exakt mätning av jordfukt och temperatur

l Valfri in situ syreovervakningsmodul för en- eller flerkanals fluorescerande fiberoptisk jordprofil

l Valfritt med en övervakningsmodul för växtstammströmning eller en övervakningsmodul för THB-stammströmning för att övervaka den dynamiska förhållandet mellan stammströmning och in situ CO2

l ACETransparent eller icke-transparent jordandningskammare (alternativ) för mätning av jordandan på ytan, som kan användas för att komplettera, kalibrera eller jämföra CO2-gradientmätningsdata i jordprofilen

l Trådlös dataöverföring för att surfa online och ladda ner data när som helst

l Valfritt dynamiskt övervakningssystem för mikrorotfönster

l Batteridrift eller solenergi

Huvudtekniska indikatorer:

1. Mätning av jordfuktighet:

a.TRIME-PICO32Smart sensor, TDR-mätteknik, mätområde 0-100% volymvattenhalt, noggrannhet±1%Upprepad noggrannhet ± 0,2%, mätvolym 250 ml (valfritt med PICO64, mätvolymen är 1250 ml, kan exakt återspegla fuktigheten i grus jord);

b.Marktemperaturmätningsområde: -20℃～50℃Mätningsprecision: ±0,2℃

c.Vattentät IP68

2. Jord CO2 mätning: icke-dispers enkel stråle dubbel våglängd infraröd teknik (NDIR), mätområdet 0-5000ppm, 0-7000ppm, 0-10000ppm, 0-20000 valfritt, noggrannhet ± 1,5%, svarstid 30;

3. Standardkonfiguration för 3-lagers (SCG-3) jordprofilövervakning av CO2, jordfukt och jordtemperatur

4. Enkelkanals- eller flerkanalsmätningsmodul för jordprofiler (tillval), fluorescerande fiberoptisk O2-mätteknik, hög stabilitet, noll syreforbrukning, svarstid 5 sekunder, mätområdet 0-50%, noggrannhet bättre än 0,4%

5. 16-kanals datainsamlare som standard (32-kanals datainsamlare som tillval för att övervaka CO2-koncentrationer, jordfuktighet och jordtemperatur på mer än 3 lager):

a.Kan lagra 220 000 uppsättningar data med tidsstämpel, 16-bitars upplösning,± 20 mV up to ± 2.5 V 8Område ingång, noggrannhet 0,03%;

b.Mätningsintervallet är justerbart mellan 3 sekunder och 4 timmar, och dataintervallet är i genomsnitt mellan 3 sekunder och 4 timmar.

c.Spänning 6,5-15VDC, standby strömförbrukning 150μA, mätning strömförbrukning 15mA vikt 140g;

d.Lithium reservbatteri, 3V, kan användas i mer än 5 år;

e.Arbetstemperatur -20-60 ° C;

f.Professionell programvara för datanedladdning och analys, som kan utföra datanedladdning, dataobservationer online, statistisk analys (t.ex. genomsnitt per timme, dagligt genomsnitt, totalt, minimum, max, datarelaterad analys) och diagramvisning och systeminställningar.

6. Måtning av jordens porositet: tryckkammarvolymen är 1000 ml, tryckområdet -1 ~ 3 bar, lufttryckupplösning 1 mbar

7. In situ mätning av jordens luftpermeabilitet: mätområdet 0,003-3 cm / s, mättrycket 1-3 hPa, vattenmätningsområdet 0-800 hPa, jordens volymvattenhalt 0-70%

8. Modul för övervakning av vätskeflödet i förpackade stammar: SHB-värmeteknik för övervakning av vätskeflödet i stammar på 5-20 mm

9. Stälksflödesovervakningsmodul: THB-värmeteknik, uppvärmning inom stammen för övervakning av stammstälksflöden över 10 cm

10. Andningskammare övervakning av jordytan CO₂Flöde (valfritt): Standardkonfigurerad som ACE jordandaningsmonitor,Det finns två lägen att välja mellan, stängt och öppet, var och en med genomskinliga eller ogenomskinliga andningskammare.Mätningsområdeför40.0 mmols m^-3（0-896ppm）,Upplösning 1ppm，Med automatisk nollkalibreringsenhet

11. Väderövervakning: Vaisala vädersensor, temperaturövervakningsområde-52℃～60℃, noggrannhet ± 0,3 ℃; Atmosfärtryckövervakningsområde 600-1100 hPa, noggrannhet ± 0,5 hPa; Relativt måttlig övervakning av luft 0-100%, noggrannhet ± 3%; Utgångsoplösning 0,01 mm, 5% noggrannhet

12. Trådlös dataöverföring för att surfa, ladda ner data och göra statistisk analys av data via programvaruterminalen

13. Ekologisk observation av rotsystemet (valfritt): mikrorotrör, mikrorotrör och analysprogramvara, standard mikrorotrördiameter 44 mm (inre diameter 42 mm), hög genomskinlighet, hög hållbarhet, regnskydd, mikrorotrörlängd 17 tum, 22 tum, 28 tum, 37 tum valfritt, mikrorotröravbildningsenhet, 1/4 "färg CCD, pixlar 768 x 494, signalbullerforhållande 48DB, valfritt handhållen högupplöst avbildningsenhet, 1/3 "färg CCD, upplösning upp till 1600 x 1200 pixlar; Kommunikation via USB och dator, bildskanning och enkel hantering

Grafiken ovan visar förändringar i CO2-flödet R (ovan) och CO2-koncentrationen (nedan) på olika jordprofildjup (5 cm, 12,5 cm, 35 cm) under sommaren och hösten, med nederbörd i högerkoordinaterna (från Z. Nagy et al., 2011). Studier visar att turbomätningar underskattar CO2-flödet (särskilt vid lägre flöden), och torka gräsområden tenderar att förekomma omvända flöden av CO2 från atmosfären till marken efter kraftigt regn.

Ursprung: Europa