SCG-Nسیستم نظارت بر گرادیانت CO2 پروفایل خاک

تنفس خاک منبع اصلی کربن اکوسیستم های زمینی است و گزارش شده است که به طور متوسط سالانه تنفس خاک در 18 نوع جنگل از پروژه جریان اروپا EUROFLUX 49٪ از کل تولید اولیه آن را تشکیل می دهد.Janssens et al., 2001مطالعات Law et al. (2001) نشان داد که تنفس خاک حدود سه چهارم تنفس کل اکوسیستم را تشکیل می دهد. تغییرات کوچک در مخازن کربن خاک تاثیر قابل توجهی بر غلظت CO2 در اتمسفر خواهد داشت، بنابراین مطالعه پویایی کربن خاک و انتشار CO2 آن موضوع مهم برای پیش بینی تغییرات غلظت CO2 در اتمسفر است. مطالعات زیادی در مورد جریان CO2 سطح خاک (تنفس کل خاک) انجام شده است، اما این به وضوح برای توضیح فرآیند تولید CO2 خاک کافی نیست، و مطالعات گرادیانت عمودی CO2 در پروفایل خاک به طور فزاینده ای نقطه داغ تنفس خاک و حتی مطالعات چرخه کربن اکوسیستم است. نظارت مداوم بر تولید CO2 در سطوح مختلف (عمق) خاک برای درک پویایی CO2 خاک بسیار مهم است و می تواند ویژگی های تغییر جریان CO2 از خاک به اتمسفر را با فصل، نور، دما، رطوبت و ویژگی های خاک روشن کند. علاوه بر این، نظارت بر گرادیانت عمودی خاک CO2 را می توان با نظارت مربوط به گرداب که به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد مقایسه کرد و در نتیجه مطالعات کمی برای تجزیه و تحلیل تبادل کربن در اکوسیستم انجام شد. در سال های اخیر، مجموعه ای از تحقیقات روش های فنی خلاق در خارج از کشور انجام شده است، سیستم نظارت گرادیانت CO2 پروفایل خاک SCG-3 یک سیستم نظارت مداوم CO2 در محل بر اساس تحقیقات ذکر شده است.

بر اساسقانون اول فیک (Fick’s First Law)جریان پخش ماده از طریق یک قطعه واحد عمودی در جهت پخش (به نام جریان پخش پخش) در یک واحد زمان (در حالت پخش حالت ثابت)Jنسبت به گرادیانت غلظت (Concentration Gradient) جریان CO2 خاک (μmol CO2 m⁻²s⁻¹مطابق این قانون، فرمول محاسبات مشخص این است:

J= -D(dC/dx)

از جملهDضریب انتشار CO2 در خاک (واحد M)²/s， مربوط به دمای خاک، حجم آب خاک و خالی خاک) ، C غلظت CO2 با عمق x (در واحدهای m) ،dC/dxبرای گرادیانت غلظت، "-" نشان می دهد که جهت انتشار در جهت مخالف گرادیانت غلظت است، یعنی انتشار از منطقه غلظت بالا به منطقه غلظت پایین است.

SCGسیستم نظارت بر گریدیات CO2 در پروفایل خاک شامل سنسور CO2، سنسور O2 (اختیاری) ، سنسور دمای خاک، سنسور رطوبت خاک، اتاق تنفس سطح خاک (اختیاری) ، جمع آوری کننده داده ها و ایستگاه آب و هوایی زمین است. اتاق تنفس سطح خاک شفاف و غیر شفاف است که اتاق تنفس شفاف برای اندازه گیری تنفس خاک و تنفس خالص برای فتوسنتز گیاهان استفاده می شود.

ویژگی های سیستم:

l اندازه گیری مداوم پروفایل خاک بدون اختلال CO2، رطوبت، دما (تنظیم استاندارد به 3 لایه)، می تواند از طریق قانون فیک اول جریان CO2 خاک (تنفس خاک) را پیدا کند، بنابراین وضوح بالا را در محل نظارت بر تنفس خاک به دست آورد.

l Vaisalaسنسور هواشناسی، اندازه گیری خودکار درجه حرارت و رطوبت هوا، فشار هوا، بارندگی، سرعت باد و جهت باد

l اندازه گیری حفره خاک برای تعیین ضریب انتشار CO2، اندازه گیری نفوذ خاک برای تعیین رابطه نفوذ خاک با رطوبت خاک و جریان گاز

l TRIME-PICO32سنسور هوشمند رطوبت خاک برای اندازه گیری دقیق رطوبت و دمای خاک

l ماژول نظارت در محل اکسیژن پروفایل خاک فیبر نوری فلورسنت تک کانال یا چند کانال اختیاری

l ماژول نظارت جریان ساقه گیاه بسته بندی شده یا ماژول نظارت جریان ساقه درخت THB برای نظارت بر روابط پویا جریان ساقه با CO2 در محل

l ACEروش اتاق تنفس خاک شفاف یا غیر شفاف (اختیاری) برای اندازه گیری تنفس خاک سطحی که می تواند برای تکمیل، کالیبراسیون یا تجزیه و تحلیل مقایسه داده های اندازه گیری گرادینت CO2 در پروفایل خاک استفاده شود

l انتقال داده های بی سیم، شما می توانید در هر زمان به اینترنت مرور آنلاین، دانلود داده ها

l سیستم نظارت پویا میکروریشه

l باتری یا انرژی خورشیدی

شاخص های اصلی فنی:

1. اندازه گیری آب خاک:

a.TRIME-PICO32سنسور هوشمند، فناوری اندازه گیری TDR، محدوده اندازه گیری 0-100٪ حجم آب، دقت±1%دقت تکرار ± 0.2٪، حجم اندازه گیری 250 میلی لیتر (اختیاری با PICO64، حجم اندازه گیری 1250 میلی لیتر، می تواند به طور دقیق منعکس کننده میزان آب خاک سنگ و ماسه)

b.محدوده اندازه گیری دمای خاک: -20℃～50℃دقت اندازه گیری: ± 0.2℃

c.مقاوم در برابر آب IP68

2. اندازه گیری CO2 خاک: تکنولوژی مادون قرمز دو طول موج غیر پراکنده (NDIR) ، محدوده اندازه گیری 0-5000ppm، 0-7000ppm، 0-10000ppm، 0-20000 اختیاری، دقت ± 1.5٪، زمان پاسخ 30 خوب؛

3. پیکربندی استاندارد برای 3 لایه (SCG-3) پروفایل خاک CO2، رطوبت خاک و نظارت بر دمای خاک

4. ماژول اندازه گیری اکسیژن یک کانال یا چند کانال پروفایل خاک (اختیاری) ، فناوری اندازه گیری فلورسنت فیبر نوری O2، ثبات بالا، مصرف اکسیژن صفر، زمان پاسخ 5 ثانیه، محدوده اندازه گیری 0-50٪، دقت بهتر از 0.4٪

5. جمع آوری کننده داده 16 کانال استاندارد (32 کانال برای نظارت بر غلظت CO2، رطوبت خاک و دمای خاک بالای 3 لایه و غیره):

a.قابلیت ذخیره سازی 220،000 مجموعه داده با مهر زمانی با وضوح 16 بیتی± 20 mV up to ± 2.5 V 8محدوده ورودی، دقت 0.03٪؛

b.فاصله اندازه گیری 3 ثانیه تا 4 ساعت قابل تنظیم و فاصله متوسط داده ها 3 ثانیه تا 4 ساعت است.

c.ولتاژ 6.5-15VDC، مصرف برق در حالت آماده 150 μA، اندازه گیری مصرف برق 15mA وزن 140 گرم؛

d.باتری احتیاطی لیتیوم الکتریکی، 3V، می تواند بیش از 5 سال استفاده شود.

e.دمای عملیاتی -20-60 درجه سانتیگراد؛

f.نرم افزار تحلیل و دانلود داده های حرفه ای، می تواند دانلود داده ها، مشاهدات آنلاین داده ها، تجزیه و تحلیل آماری (مانند متوسط ​​ساعتی، متوسط ​​روزانه، مجموع، حداقل، حداکثر، تجزیه و تحلیل مربوط به داده ها) و نمایش نمودار و تنظیمات سیستم و غیره را انجام دهد.

6. اندازه گیری سوراخ خاک: حجم اتاق فشار 1000 میلی لیتر، محدوده فشار -1 تا 3 بار، وضوح فشار هوا 1 mbar

7. اندازه گیری نفوذ سطح خاک در محل: محدوده اندازه گیری 0.003-3cm / s، فشار اندازه گیری 1-3hPa، محدوده اندازه گیری آب 0-800hPa، محتوای آب حجم خاک 0-70٪

8. ماژول نظارت بر جریان ساقه بسته بندی شده: فناوری گرمایش SHB برای نظارت بر جریان مایع ساقه 5-20mm

9. ماژول نظارت بر جریان ساقه درختان: فناوری گرمایش THB، گرمایش داخلی ساقه درختان برای نظارت بر جریان ساقه درختان بالای 10 سانتی متر

10. روش تنفسی برای نظارت بر سطح خاک CO₂جریان (اختیاری): تنظیم استاندارد به عنوان مانیتور تنفس خاک ACE،دو حالت بسته و باز برای انتخاب وجود دارد که هر کدام دارای اتاق تنفس شفاف یا غیر شفاف هستند.دامنه اندازه گیریبرای40.0 mmols m^-3（0-896ppm）,وضوح 1ppm，با دستگاه کالیبراسیون خودکار صفر

11. نظارت بر آب و هوا: سنسور آب و هوایی ویسالا، محدوده نظارت بر دمای هوا -52℃～60℃، دقت ± 0.3 ℃؛ محدوده نظارت بر فشار اتمسفر 600 تا 1100hPa با دقت ± 0.5hPa محدوده نظارت نسبتا متوسط هوا 0 تا 100٪ با دقت ± 3٪؛ وضوح خروجی باران 0.01 میلی متر، دقت 5٪

12. انتقال داده های بی سیم، مرور، دانلود داده ها و تجزیه و تحلیل آماری داده ها از طریق ترمینال نرم افزار

13. رصد زیست محیطی سیستم ریشه (اختیاری): میکرو ریشه، میکرو ریشه و نرم افزار تجزیه و تحلیل، با قطر استاندارد میکرو ریشه 44 میلی متر (قطر داخلی 42 میلی متر) ، شفافیت بالا، مقاومت بالا، ضد باران، میکرو ریشه طول 17 اینچ، 22 اینچ، 28 اینچ، 37 اینچ اختیاری، واحد تصویربرداری میکرو ریشه، 1/4 "رنگی CCD، پیکسل 768 x 494، نسبت سیگنال و صدا 48DB، می تواند با واحد تصویربرداری دستی با وضوح بالا، 1/3" رنگی CCD، وضوح تا 1600 x 1200 پیکسل؛ تصاویر از طریق USB و کامپیوتر، آسان

تصویر بالا تغییرات در عمق مختلف خاک در تابستان پاییز (5 سانتی متر، 12.5 سانتی متر، 35 سانتی متر) جریان CO2 R (بالا) و غلظت CO2 (پایین) را نشان می دهد، بارندگی به مختصات عمودی راست مراجعه کنید (از Z.Nagy et al، 2011). تحقیقات نشان می دهد که اندازه گیری های گرداب جریان CO2 را دست کم می اندازد (به ویژه در شرایط کم جریان) و چمن های منطقه خشک اغلب جریان معکوس CO2 از اتمسفر به خاک پس از باران های شدید رخ می دهد.

منشأ: اروپا