SCG-NSistema de monitoreo de gradiente de CO2 del perfil del suelo

La respiración del suelo es la principal fuente de carbono de los ecosistemas terrestres y, según los informes, la respiración media anual del suelo de los 18 tipos forestales del proyecto europeo de flujo euroflux representa el 49% de su productividad primaria total.Janssens et al., 2001), Law y otros (law et al. 2001) encontraron que la respiración del suelo representa aproximadamente tres cuartas partes de la respiración de todo el ecosistema. Los cambios sutiles en el depósito de carbono del suelo tendrán un impacto significativo en la concentración atmosférica de co2, por lo que el estudio de la dinámica del carbono del suelo y sus emisiones de CO2 se ha convertido en un tema urgente e importante para predecir los cambios en la concentración atmosférica de co2. Hay muchos estudios sobre el flujo de CO2 superficial del suelo (respiración total del suelo), pero esto obviamente no es suficiente para explicar el proceso de producción de CO2 del suelo, y el estudio del gradiente vertical de CO2 del perfil del suelo se ha convertido cada vez más en un foco de investigación sobre la respiración del suelo e incluso el ciclo del carbono del ecosistema. El monitoreo continuo de la producción de CO2 en diferentes niveles (profundidad) del suelo es extremadamente importante para comprender la dinámica del CO2 del suelo, lo que puede aclarar las características cambiantes del flujo de CO2 del suelo a la atmósfera con la temporada, la luz, la temperatura, la humedad y las características del suelo. Además, el monitoreo de CO2 del gradiente vertical del suelo se puede comparar con el monitoreo relacionado con la Vorticidad ampliamente utilizado, con el fin de estudiar y analizar cuantitativamente el intercambio de carbono en los ecosistemas. En los últimos años, se han llevado a cabo una serie de investigaciones técnicas y metodológicas creativas en el extranjero, y el sistema de monitoreo de gradiente de CO2 del perfil del suelo SCG - 3 es un sistema integrado de monitoreo continuo de CO2 in situ desarrollado a partir de las investigaciones anteriores.

SegúnLa primera Ley de fick,El flujo de material de difusión (conocido como flujo de difusión Diffusion flux) por unidad de tiempo a través de una sección transversal unitaria perpendicular a la dirección de difusión (en el caso de la difusión en estado estable) se utiliza comoJLa expresión es proporcional al gradiente de concentración en esta sección. Flujo de CO2 del perfil del suelo..μmol CO2 m^{- sí.2}s^{- sí.1}(es decir, de acuerdo con esta ley, la fórmula de cálculo específica es:

J= -D(dC/dx)

Entre ellosDEs el coeficiente de difusión de CO2 en el suelo (en m²/s， Está relacionado con la temperatura del suelo, el contenido de agua del volumen del suelo y el grado de vacío del suelo), C es la concentración de CO2 en X (unidad m) de profundidad,dC/dxComo gradiente de concentración, "-" indica que la dirección de difusión es la dirección opuesta al gradiente de concentración, es decir, la difusión se difunde de una zona de alta concentración a una zona de baja concentración.

SCGEl sistema de monitoreo del gradiente de CO2 del perfil del suelo está compuesto por sensores de co2, sensores de O2 (alternativos), sensores de temperatura del suelo, sensores de humedad del suelo, cámaras de respiración superficial del suelo (alternativas), colectores de datos y estaciones meteorológicas terrestres con diferentes profundidades enterradas del perfil del suelo. las cámaras de respiración superficial del suelo se dividen en transparentes y no transparentes, de las cuales las cámaras de respiración transparentes se utilizan para medir la respiración neta de la respiración del suelo y la fotosíntesis vegetal.

Características del sistema:

l La medición continua in situ no perturbada del co2, el agua y la temperatura del perfil del suelo (la configuración estándar es de 3 capas), que puede calcular el flujo de CO2 del suelo (respiración del suelo) a través de una cierta Ley de fick, logrando así un monitoreo in situ de la respiración del suelo con alta resolución de tiempo.

l VaisalaSensores meteorológicos, medición automática y registro de temperatura y humedad del aire, presión atmosférica, precipitación, velocidad del viento, dirección del viento, etc.

l Se pueden realizar mediciones de la permeabilidad del suelo para determinar el coeficiente de difusión de co2, y mediciones de la transpirabilidad del suelo para determinar la relación entre la transpirabilidad del suelo y la humedad del suelo y el flujo de gas.

l TRIME-PICO32Sensor inteligente de humedad del suelo para medir con precisión la humedad y la temperatura del suelo

l Opcional con módulo de monitoreo in situ de oxígeno de perfil del suelo de fibra óptica fluorescente de canal único o multicanal

l Se puede seleccionar un módulo de monitoreo de flujo de tallos de plantas envueltas o un módulo de monitoreo de flujo de tallos de THB para monitorear la relación dinámica entre el flujo de tallos y el CO2 in situ.

l ACEEl método de Cámara de respiración del suelo transparente o no transparente (alternativo) para medir la respiración del suelo superficial puede utilizarse para complementar, calibrar o analizar de manera comparativa los datos de medición del gradiente de CO2 del perfil del suelo.

l Transmisión inalámbrica de datos, puede navegar por Internet y descargar datos en línea en cualquier momento.

l Sistema de monitoreo dinámico de raíces opcional con microventanas

l Suministro de baterías o energía solar

Principales indicadores técnicos:

1. Medición de la humedad del suelo:

a.TRIME-PICO32Sensores inteligentes, tecnología de medición tdr, rango de medición 0 - 100% de contenido de agua en volumen, precisión±1%, precisión de repetición ± 0,2%, volumen de medición 250 ML (opcional pico64, volumen de medición 125 ml, que puede reflejar con precisión el contenido de agua del suelo que contiene arena y grava);

b.Rango de medición de la temperatura del suelo: - 20Grados Celsius~ 50Grados Celsius, precisión de medición: + 0,2Grados Celsius

c.Grado impermeable ip68

2. Medición del CO2 del suelo: tecnología infrarroja de doble longitud de onda de haz único no dispersa (ndir), rango de medición 0 - 5000ppm, 0 - 7000ppm, 0 - 10000ppm, 0 - 20000 opcional, precisión ± 1,5%, tiempo de respuesta 30 maravilloso;

3. Configuración estándar 3 capas (scg - 3) perfil del suelo co2, humedad del suelo y monitoreo de la temperatura del suelo

4. Módulo de medición de oxígeno de perfil del suelo de canal único o multicanal (opcional), tecnología de medición de oxígeno de fibra óptica fluorescente, alta estabilidad, consumo cero de oxígeno, tiempo de respuesta 5 segundos, rango de medición 0 - 50%, precisión superior al 0,4%

5. Equipado con un recolector de datos de 16 canales estándar (32 canales opcionales para monitorear la concentración de co2, la humedad del suelo y la temperatura del suelo por encima de 3 capas, etc.):

a.Puede almacenar 220000 grupos de datos con marcas de tiempo, resolución de 16 bits,± 20 MV up a ± 2,5 V 8Entrada de rango, precisión 0,03%;

b.El intervalo de medición es ajustable de 3 segundos a 4 horas, y el intervalo promedio de datos es de 3 segundos a 4 horas;

c.El voltaje es de 6,5 - 15 vdc, el consumo de energía de espera es de 150 μa, y el consumo de energía de medición es de 15 ma y el peso es de 140 g;

d.Batería de repuesto de batería de litio, 3v, que se puede usar durante más de 5 años;

e.Temperatura de funcionamiento -20 - 60 ° c;

f.Software profesional de análisis de descarga de datos, que puede descargar datos, observación en línea de datos, análisis estadístico (como promedio por hora, promedio diario, total, mínimo, máximo, análisis relacionado con datos), exhibición de gráficos y configuración del sistema;

6. Medición de la permeabilidad del suelo: el volumen de la Cámara de presión es de 1000 ml, el rango de presión es de - 1 a 3 bar, y la resolución de la presión atmosférica es de 1 bar.

7. Medición de la transpirabilidad del suelo superficial in situ: rango de medición 0003 - 3cm / s, presión de medición 1 - 3hpa, rango de medición del potencial hídrico 0 - 800hpa, contenido de agua del suelo 0 - 70%

8. Módulo de monitoreo de flujo de tallos envuelto: tecnología de calentamiento SHB para monitorear el flujo de líquido de tallos de 5 - 20 mm

9. Módulo de monitoreo del flujo del tronco: tecnología de calentamiento thb, calentamiento del Interior del tronco, para monitoreo del flujo del tronco de más de 10 cm

10. Método de Cámara de succión para monitorear el co superficial del suelo₂Flujo (opcional): configuración estándar como monitor de respiración del suelo ace,Hay dos modos para elegir, cerrado y abierto, cada uno de los cuales tiene una cámara de succión transparente o no transparente para elegir,Alcance de la mediciónPara40.0 mmols m^-3（0-896ppm(...),Resolución de 1 ppm，Con dispositivo automático de calibración cero

11. Monitoreo meteorológico: sensores meteorológicos vaisala, rango de monitoreo de temperatura - 52Grados Celsius~ 60℃, precisión ± 0,3 ℃; El rango de monitoreo de la presión atmosférica es de 600 a 1100 hpa, con una precisión de ± 0,5 hpa; El rango de monitoreo relativamente moderado del aire es del 0% al 100%, con una precisión de ± 3%; Resolución de salida de precipitaciones 0,01 mm, precisión 5%

12. Transmisión inalámbrica de datos, navegación y descarga de datos a través de terminales de software, y análisis estadístico de los datos

13. Observación ecológica del sistema radicular (opcional): compuesto por microarray, Microarray y software de análisis, estándar con un diámetro de Microarray de 44 mm (42 mm de diámetro interior), alta transparencia, alta tenacidad y protección contra el agua de lluvia, la longitud del Microarray es opcional de 17 pulgadas, 22 pulgadas, 28 pulgadas y 37 pulgadas, unidad de imagen del microarray, 1 / 4 "cdc de color, 768 x 494 píxeles, relación señal - ruido 48db, unidad de imagen de alta resolución portátil, 1 / 3" CDC de color, resolución máxima de 1600 x 1200 píxeles; A través de USB y comunicación por computadora, captura de imágenes, operación simple

La imagen de arriba muestra los cambios en el flujo de CO2 R (arriba) y la concentración de CO2 (abajo) a diferentes profundidades de perfil del suelo en verano y otoño (5 cm, 12,5 cm, 35 cm). para las condiciones de lluvia, consulte la coordenada vertical derecha (extracto de Z. nagy, etc., 2011). Los estudios han demostrado que las mediciones del vórtice subestiman el flujo de CO2 (especialmente cuando el flujo es bajo), y los pastizales de las zonas áridas tienden a producir un flujo inverso de CO2 de la atmósfera al suelo después de las lluvias torrenciales.

Origen: Europa