SCG-NSistema di monitoraggio del gradiente CO2 del profilo del suolo

La respirazione del suolo è la principale fonte di carbonio per gli ecosistemi terrestri, e secondo quanto riportato dal progetto di flusso europeo EUROFLUX, la respirazione media annua del suolo per 18 tipi di foresta rappresenta il 49% della sua produttività primaria totale.Janssens et al., 2001Lo studio di Law et al. (2001) ha rilevato che la respirazione del suolo rappresenta circa tre quarti della respirazione dell'intero ecosistema. I piccoli cambiamenti nei depositi di carbonio del suolo avranno un impatto significativo sulle concentrazioni atmosferiche di CO2, quindi lo studio della dinamica del carbonio del suolo e delle sue emissioni di CO2 diventa un argomento urgentemente importante per prevedere i cambiamenti nelle concentrazioni atmosferiche di CO2. Molti studi riguardano il flusso di CO2 sulla superficie del suolo (respirazione totale del suolo), ma questo non è chiaramente sufficiente per spiegare il processo di produzione di CO2 del suolo, e lo studio del gradiente verticale del CO2 del profilo del suolo diventa sempre più un punto caldo per la respirazione del suolo e persino lo studio del ciclo del carbonio dell'ecosistema. Il monitoraggio continuo della produzione di CO2 a diversi livelli (profondità) del suolo è fondamentale per comprendere la dinamica del CO2 del suolo e illustra i cambiamenti del flusso di CO2 dal suolo all'atmosfera con le stagioni, la luce, la temperatura, l'umidità e le caratteristiche del suolo. Inoltre, il monitoraggio del CO2 del gradiente verticale del suolo può essere confrontato con il monitoraggio correlato alla turbidità ampiamente utilizzato per analizzare quantitativamente lo scambio di carbonio nell'ecosistema. Negli ultimi anni è stata condotta una serie di ricerche tecniche innovative all'estero, il sistema di monitoraggio del gradiente di CO2 del profilo del suolo SCG-3 è un sistema di monitoraggio continuo in situ di CO2 integrato in base a tali ricerche.

in baseLa prima legge di Fick,Il flusso di materiale diffuso attraverso un'area di sezione unitaria verticale alla direzione di diffusione (denominato flusso di diffusione) in un periodo di tempo unitario (in caso di diffusione a stato fisso), conJproporzionale al gradiente di concentrazione della sezione. Profilo del suolo flusso di CO2 (μmol CO2 m⁻²s⁻¹In base a questa legge, la formula di calcolo specifica è:

J= -D(dC/dx)

Tra questiDCoefficiente di diffusione del CO2 nel suolo (in m)²/s， in relazione alla temperatura del suolo, al contenuto idrico volumico del suolo e alla spaziosità del suolo), C è la concentrazione di CO2 a profondità x (in unità m),dC/dxPer il gradiente di concentrazione, "-" indica che la direzione di diffusione è l'opposto del gradiente di concentrazione, vale a dire che la diffusione si diffonde da una zona ad alta concentrazione a una zona a bassa concentrazione.

SCGIl sistema di monitoraggio del gradiente di CO2 del profilo del suolo è composto da sensori di CO2, sensori di O2 (opzionale), sensori di temperatura del suolo, sensori di umidità del suolo, camere respiratorie della superficie del suolo (opzionale), collettori di dati e stazioni meteorologiche a terra, le camere respiratorie della superficie del suolo sono trasparenti e non trasparenti, in cui le camere respiratorie trasparenti vengono utilizzate per misurare la respirazione del suolo e la respirazione netta per la fotosintesi delle piante.

Caratteristiche del sistema:

l La misurazione continua in situ non disturbante del profilo del suolo di CO2, umidità e temperatura (configurazione standard con 3 strati) consente di determinare il flusso di CO2 del suolo (respirazione del suolo) tramite la prima legge di Fick, consentendo così di monitorare in situ la respirazione del suolo ad alta risoluzione temporale

l VaisalaSensore meteorologico, misura automaticamente temperatura, umidità, pressione, pioggia, velocità del vento, direzione del vento, ecc.

l Possibilità di misurare la porosità del suolo per determinare il coefficiente di diffusione di CO2, misurazione della permeabilità del suolo per determinare la relazione tra la permeabilità del suolo e l'umidità del suolo e il flusso di gas

l TRIME-PICO32Sensore intelligente dell'umidità del suolo per misurare con precisione l'umidità e la temperatura del suolo

l Modulo di monitoraggio in situ dell'ossigeno del profilo del suolo in fibra fluorescente a canale singolo o multicanale opzionale

l Modulo di monitoraggio del flusso dei steli delle piante o modulo di monitoraggio del flusso dei steli THB per il monitoraggio della relazione dinamica tra il flusso dei steli e il CO2 in situ

l ACEMetodo della camera respiratoria del suolo trasparente o non trasparente (opzionale) per misurare la respirazione del suolo superficiale, che può essere utilizzato per completare, tarare o analizzare in modo comparativo i dati di misurazione del gradiente di CO2 del profilo del suolo

l Trasferimento dati wireless per navigare e scaricare dati online in qualsiasi momento

l Sistema di monitoraggio dinamico del sistema microradice opzionale

l Alimentazione da batterie o energia solare

Indicatori tecnici principali:

1. Misurazione dell'umidità del suolo:

a.TRIME-PICO32Sensore intelligente, tecnologia di misura TDR, gamma di misura 0-100% di contenuto idrico volumico, precisione±1%Precisione ripetuta ± 0,2%, volume di misura 250ml (opzionale con PICO64, volume di misura 1250ml, che può riflettere con precisione il contenuto idrico del suolo con ghiaia);

b.Temperatura del suolo: -20℃～50℃Precisione di misurazione: ± 0,2℃

c.Grado impermeabile IP68

2. Misura del CO2 del suolo: tecnologia a infrarossi a doppia lunghezza d'onda a fascio singolo non disperso (NDIR), gamma di misura 0-5000ppm, 0-7000ppm, 0-10000ppm, 0-20000 opzionale, precisione ± 1,5%, tempo di risposta 30;

3. Monitoraggio della CO2, dell'umidità del suolo e della temperatura del suolo con profilo del suolo a 3 strati (SCG-3) in configurazione standard

4. Modulo di misura dell'ossigeno in profilo del suolo a canale singolo o multicanale (opzionale), tecnologia di misura in fibra fluorescente O2, alta stabilità, consumo zero di ossigeno, tempo di risposta di 5 secondi, intervallo di misura 0-50%, precisione superiore allo 0,4%

5. Collettore dati a 16 canali standard (32 canali opzionali per monitorare le concentrazioni di CO2, l'umidità del suolo e la temperatura del suolo su più di 3 strati, ecc.):

a.Può memorizzare 220.000 set di dati con timbro orario, risoluzione a 16 bit,± 20 mV up to ± 2.5 V 8Ingresso di gamma, precisione 0,03%;

b.Intervallo di misurazione regolabile da 3 secondi a 4 ore, intervallo medio dei dati da 3 secondi a 4 ore;

c.Tensione 6,5-15VDC, consumo di energia in standby 150μA, consumo di energia misurata 15mA peso 140g;

d.Batteria di riserva al litio, 3V, può essere utilizzata per più di 5 anni;

e.Temperatura di funzionamento -20-60 ° C;

f.Software di analisi del download dei dati professionale per il download dei dati, l'osservazione dei dati online, l'analisi statistica (come la media oraria, la media giornaliera, il totale, il minimo, il massimo, l'analisi dei dati) e la visualizzazione dei grafici e le impostazioni del sistema, ecc.

6. Misura della porosità del suolo: il volume della camera di pressione è di 1000 ml, la gamma di pressione -1 ~ 3 bar, la risoluzione della pressione dell'aria è di 1 mbar

7. Misura in situ della permeabilità del suolo: intervallo di misura 0,003-3 cm / s, pressione di misura 1-3 hPa, intervallo di misura della tensione idrica 0-800 hPa, contenuto idrico del volume del suolo 0-70%

8. Modulo di monitoraggio del flusso dello stelo avvolto: tecnologia di riscaldamento SHB per il monitoraggio del flusso di liquido dello stelo da 5 a 20 mm

9. Modulo di monitoraggio del flusso del tronco: tecnologia di riscaldamento THB, riscaldamento interno del tronco per il monitoraggio del flusso del tronco da oltre 10 cm

10. Monitoraggio della superficie del suolo CO₂Flusso (opzionale): configurazione standard come monitor di respirazione del suolo ACE,È possibile scegliere tra due modalità chiuse e aperte, ciascuna con una camera respiratoria trasparente o non trasparente.Gamma di misurazioneper40.0 mmols m^-3（0-896ppm）,Risoluzione 1ppm，Con dispositivo di calibrazione automatica zero

11. Monitoraggio meteorologico: sensore meteorologico Vaisala, gamma di monitoraggio della temperatura -52℃～60℃, precisione ± 0,3 ℃; Rango di monitoraggio della pressione atmosferica da 600 a 1100 hPa, precisione ± 0,5 hPa; Rango di monitoraggio dell'aria relativa moderata 0-100%, precisione ± 3%; Risoluzione di uscita pioggia 0,01 mm, precisione del 5%

12. Trasferimento dati wireless per la navigazione, il download e l'analisi statistica dei dati tramite il terminale software

13. Osservazione dell'ecosistema radicolare (opzionale): microradicolare, microradicolare e software di analisi, con microradicolare di 44 mm di diametro standard (diametro interno 42 mm), alta trasparenza, alta resistenza, resistenza alle piogge, microradicolare di 17 pollici, 22 pollici, 28 pollici, 37 pollici opzionali, unità di imaging di microradicolare, CCD a colori da 1/4", 768 x 494 pixel, rapporto segnale-rumore da 48DB, unità di imaging ad alta risoluzione portatile opzionale, CCD a colori da 1/3", risoluzione fino a 1600 x 1200 pixel; Comunicazione via USB e computer, acquisizione di immagini, facile da usare

Il grafico sopra mostra le variazioni del flusso di CO2 R (in alto) e della concentrazione di CO2 (in basso) nelle diverse profondità del profilo del suolo (5 cm, 12,5 cm, 35 cm) durante l'estate e l'autunno, le precipitazioni si trovano nelle coordinate longitudinali destre (tratto da Z. Nagy et al., 2011). Gli studi hanno dimostrato che le misurazioni turbologiche sottovalutano il flusso di CO2 (specialmente in casi di flusso più basso), e che le prairie delle zone aride tendono a verificarsi con flussi inversi di CO2 dall'atmosfera al suolo dopo piogge intense.

Origine: Europa