SCG-Nระบบตรวจสอบการไล่ระดับสี CO2 โปรไฟล์ดิน

การหายใจดินเป็นแหล่งคาร์บอนหลักของระบบนิเวศบนบกและมีรายงานว่าการหายใจในดินเฉลี่ยต่อปีของโครงการฟลักซ์ยุโรป EUROFLUX 18 ประเภทป่าคิดเป็น 49% ของผลผลิตหลักทั้งหมด (Janssens et al., 2001),Law et al. (Low et al. 2001) ผลการศึกษาพบว่า การหายใจในดินมีประมาณ 3 ใน 4 ของการหายใจในระบบนิเวศทั้งหมด การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในธนาคารคาร์บอนของดินจะมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความเข้มข้นของบรรยากาศ CO2 ดังนั้นการศึกษาพลวัตของคาร์บอนในดินและการปล่อย CO2 จึงกลายเป็นเรื่องสำคัญในการทำนายการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของ CO2 ในบรรยากาศ มีการศึกษามากมายเกี่ยวกับพื้นผิวของดิน CO2 ฟลักซ์ (การหายใจรวมของดิน) แต่เห็นได้ชัดว่าไม่เพียงพอที่จะอธิบายกระบวนการผลิต CO2 ดินและการวิจัยการไล่ระดับสีแนวตั้ง CO2 โปรไฟล์ของดินได้กลายเป็นจุดร้อนมากขึ้นในการหายใจของดินและแม้กระทั่งการวิจัยวัฏจักรคาร์บอนของระบบนิเวศ การตรวจสอบอย่างต่อเนื่องของการผลิต CO2 ในระดับที่แตกต่างกัน (ความลึก) ของดินเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการทำความเข้าใจการเปลี่ยนแปลงของดิน CO2 แบบไดนามิกและสามารถชี้แจงลักษณะการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์ CO2 จากดินสู่บรรยากาศตามฤดูกาลแสงอุณหภูมิความชื้นและลักษณะของดิน นอกจากนี้การไล่ระดับสีในแนวตั้ง CO2 การตรวจสอบของดินสามารถเปรียบเทียบกับการตรวจสอบที่เกี่ยวข้องกับกระแสที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อให้การศึกษาเชิงปริมาณวิเคราะห์การแลกเปลี่ยนคาร์บอนในระบบนิเวศ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีการศึกษาวิธีการทางเทคนิคที่สร้างสรรค์ในต่างประเทศ SCG-3 ระบบตรวจสอบการไล่ระดับสีของดิน CO2 คือการวิจัยและพัฒนาระบบการตรวจสอบอย่างต่อเนื่องของ CO2 แบบบูรณาการในแหล่งกำเนิดตามการวิจัยข้างต้น

ตามกฎข้อแรกของฟิค (Fick's first law)การไหลของสารกระจาย (เรียกว่าฟลักซ์การกระจายฟลักซ์ Diffusion ฟลักซ์ผ่านพื้นที่ส่วนของหน่วยที่ตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจายใน (ในกรณีของการแพร่กระจายของรัฐคงที่) หน่วยเวลาด้วยJแทน) เป็นสัดส่วนโดยตรงกับการไล่ระดับสีความเข้มข้น (Concentration gradient) ในส่วนนี้ โพรไฟล์ดิน CO2 ฟลักซ์ (μmol CO2 m⁻²s⁻¹) ตามที่กฎหมายกำหนดสูตรการคำนวณที่เฉพาะเจาะจงคือ:

J= -D(dC/dx)

ซึ่งDสำหรับค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายของ CO2 ในดิน (ใน m²/s， มีความสัมพันธ์กับอุณหภูมิของดินปริมาณน้ำของดินและช่องว่างของดิน), C เป็นความเข้มข้นของ CO2 ที่ความลึก x (เมตร),dC/dxสำหรับการไล่ระดับสีความเข้มข้น "-" หมายถึงทิศทางการแพร่กระจายในทิศทางตรงกันข้ามของการไล่ระดับสีความเข้มข้นนั่นคือการแพร่กระจายจากพื้นที่ที่มีความเข้มข้นสูงไปยังพื้นที่ที่มีความเข้มข้นต่ำ

SCGระบบตรวจสอบการไล่ระดับสีของดิน CO2 ประกอบด้วยเซ็นเซอร์ CO2 ที่มีความลึกฝังตัวที่แตกต่างกันของเซ็นเซอร์ CO2 ของเซ็นเซอร์ O2 (ทางเลือก) เซ็นเซอร์อุณหภูมิของดินเซ็นเซอร์ความชื้นในดินห้องหายใจบนดิน (ทางเลือก) เครื่องเก็บข้อมูลและสถานีอุตุนิยมวิทยาภาคพื้นดิน ห้องหายใจบนดินแบ่งออกเป็นสองชนิดคือโปร่งใสและไม่โปร่งใสซึ่งห้องหายใจแบบโปร่งใสใช้เพื่อวัดการหายใจสุทธิของการหายใจของดินกับการสังเคราะห์แสงของพืช

คุณสมบัติของระบบ:

l สถานที่ไม่รบกวนการวัดอย่างต่อเนื่องของดินโปรไฟล์ CO2, ความชื้น, อุณหภูมิ (การกำหนดค่ามาตรฐานคือ 3 ชั้น) ฟลักซ์ CO2 ของดิน (การหายใจของดิน) สามารถหาได้โดยกฎหมายบางอย่างของ Fick เพื่อให้สามารถตรวจสอบการหายใจของดินได้สูง

l Vaisalaเซ็นเซอร์อุตุนิยมวิทยา, การวัดและบันทึกอุณหภูมิและความชื้นในอากาศโดยอัตโนมัติ, ความดันอากาศ, ปริมาณน้ำฝน, ความเร็วลมทิศทาง ฯลฯ

l การวัดความพรุนของดินสามารถทำได้เพื่อกำหนดค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายของ CO2 การวัดการซึมผ่านของอากาศของดินเพื่อกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างการซึมผ่านของอากาศของดินกับความชื้นในดินและฟลักซ์ของก๊าซ

l TRIME-PICO32เครื่องวัดความชื้นในดินอัจฉริยะเพื่อวัดความชื้นและอุณหภูมิของดินได้อย่างแม่นยำ

l Optional Optional Single Channel หรือ Multi Channel Fluorescent Fiber Optic Soil Profile โมดูลตรวจสอบแหล่งออกซิเจน

l สามารถเลือกใช้โมดูลตรวจสอบการไหลของลำต้นพืชแบบห่อหุ้มหรือโมดูลตรวจสอบการไหลของลำต้นบาทเพื่อตรวจสอบความสัมพันธ์แบบไดนามิกระหว่างการไหลของลำต้นกับ CO2 ในแหล่งกำเนิด

l ACEวิธีการหายใจในดินโปร่งใสหรือไม่โปร่งใส (ทางเลือก) การวัดการหายใจของดินบนพื้นผิวสามารถใช้เพื่อเสริมการสอบเทียบหรือการวิเคราะห์เปรียบเทียบข้อมูลการวัดระดับการไล่ระดับสี CO2 ของดิน

l การรับส่งข้อมูลแบบไร้สายสามารถเรียกดูออนไลน์ดาวน์โหลดข้อมูลได้ทุกที่ทุกเวลา

l เสริมด้วยระบบตรวจสอบแบบไดนามิกของรากหน้าต่างไมโครรูท

l ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่หรือพลังงานแสงอาทิตย์

ดัชนีทางเทคนิคหลัก:

1. การวัดความชื้นในดิน:

a.TRIME-PICO32Smart Sensor,เทคโนโลยีการวัด TDR,ช่วงการวัด 0-100% ปริมาตรความชื้น,ความแม่นยำ±1%ความแม่นยำในการทำซ้ำ± 0.2% ปริมาณการวัด 250ml (PICO64 เป็นตัวเลือกปริมาณการวัด 1250ml สามารถสะท้อนปริมาณน้ำของดินที่มีกรวดได้อย่างแม่นยำ)

b.ช่วงการวัดอุณหภูมิดิน: -20℃～50℃, ความแม่นยำในการวัด: ± 0.2℃

c.เกรดกันน้ำ IP68

2. การวัด CO2 ในดิน: เทคโนโลยีอินฟราเรดความยาวคลื่นคู่แบบไม่กระจายตัว (NDIR) ช่วงการวัด 0-5000ppm, 0-7000ppm, 0-10000ppm, 0-20000 ไม่จำเป็น, ความแม่นยำ± 1.5%, เวลาตอบสนอง 30 ยอดเยี่ยม;

3. กำหนดค่ามาตรฐาน 3 ชั้น (SCG-3) การตรวจสอบความชื้นของดินและอุณหภูมิของดิน

4. โมดูลวัดออกซิเจนโพรไฟล์ดินเดี่ยวหรือหลายช่องทาง (อุปกรณ์เสริม), เทคโนโลยีการวัดไฟเบอร์ออฟติคัล O2, ความเสถียรสูง, ปริมาณการใช้ออกซิเจนเป็นศูนย์, เวลาตอบสนอง 5 วินาที, ช่วงการวัด 0-50%, ความแม่นยำดีกว่า 0.4%

5. มีตัวเก็บข้อมูล 16 ช่องเป็นมาตรฐาน (32 ช่องเป็นตัวเลือกเพื่อตรวจสอบความเข้มข้นของ CO2 มากกว่า 3 ชั้นความชื้นในดินและอุณหภูมิของดิน ฯลฯ ):

a.สามารถเก็บข้อมูลได้ 220,000 กลุ่มพร้อมการประทับเวลาความละเอียด 16 บิต,± 20 mV up to ± 2.5 V 8อินพุตช่วงความแม่นยำ 0.03%;

b.ช่วงการวัด 3 วินาทีถึง 4 ชั่วโมงปรับได้และช่วงเวลาข้อมูลเฉลี่ย 3 วินาทีถึง 4 ชั่วโมง;

c.แรงดันไฟฟ้า 6.5-15VDC, สแตนด์บายใช้ไฟฟ้า150μA, การวัดการใช้พลังงาน 15mA น้ำหนัก 140 กรัม;

d.แบตเตอรี่สำรองไฟฟ้าลิเธียม 3V สามารถใช้งานได้นานกว่า 5 ปี

e.อุณหภูมิในการทำงาน­-20-60 ° C;

f.ซอฟต์แวร์วิเคราะห์การดาวน์โหลดข้อมูลระดับมืออาชีพสามารถดำเนินการดาวน์โหลดข้อมูลการสังเกตข้อมูลออนไลน์การวิเคราะห์ทางสถิติ (เช่นค่าเฉลี่ยต่อชั่วโมงค่าเฉลี่ยรายวันรวมต่ำสุดค่าสูงสุดการวิเคราะห์ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับข้อมูล) กับการแสดงแผนภูมิและการตั้งค่าระบบ ฯลฯ

6. การวัดความพรุนของดิน: ปริมาณห้องความดันคือ 1000 มล., ช่วงความดัน -1 ~ 3bar, ความละเอียดความดันอากาศ 1mbar

7. การวัดการซึมผ่านของอากาศของดินบนพื้นผิวในแหล่งกำเนิด: ช่วงการวัด 0.003-3cm / s, ความดันวัด 1-3hPa, ช่วงการวัดศักยภาพน้ำ 0-800hPa, ปริมาณน้ำในดิน 0-70%

8. โมดูลตรวจสอบการไหลของลำต้นห่อ: เทคโนโลยีการทำความร้อน SHB สำหรับการตรวจสอบการไหลของของเหลวลำต้น 5-20 มม

9. โมดูลตรวจสอบการไหลของลำต้น: THB เทคโนโลยีความร้อนภายในลำต้นสำหรับการตรวจสอบการไหลของลำต้นสูงกว่า 10 ซม

10. การตรวจสอบระดับผิวดิน CO โดยวิธี Respiratory Chamber₂ฟลักซ์ (อุปกรณ์เสริม): การกำหนดค่ามาตรฐานเป็นเครื่องตรวจสอบการหายใจของดิน ACE,มีสองโหมดทั้งแบบปิดและเปิดให้เลือกแต่ละโหมดยังมีห้องหายใจโปร่งใสหรือไม่โปร่งใสสำหรับตัวเลือกช่วงการวัดสำหรับ40.0 mmols m^-3（0-896ppm）,ความละเอียด 1ppm，ด้วยอุปกรณ์สอบเทียบศูนย์อัตโนมัติ

11. การตรวจสอบสภาพอากาศ: Vaisala Weather Sensor, ช่วงการตรวจสอบอุณหภูมิ -52℃～60℃ความแม่นยำ± 0.3 ℃; ช่วงการตรวจสอบบรรยากาศ 600 ~ 1100hPa ความแม่นยำ± 0.5hPa; ช่วงการตรวจสอบอากาศที่ค่อนข้างปานกลาง 0 ~ 100% ความแม่นยำ± 3%; ความละเอียดเอาต์พุตปริมาณน้ำฝน 0.01mm ความแม่นยำ 5%

12. การส่งข้อมูลแบบไร้สายเรียกดูดาวน์โหลดข้อมูลผ่านเทอร์มินัลซอฟต์แวร์และสามารถวิเคราะห์ข้อมูลทางสถิติได้

13. การสังเกตการณ์ทางนิเวศวิทยาของราก (ตัวเลือก): ไมโครคลองรากฟันไมโครคลองรากฟันและซอฟต์แวร์วิเคราะห์องค์ประกอบมาตรฐานขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางคลองรากฟัน 44 มม. (เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 42 มม.) ความโปร่งใสสูงความเหนียวสูงป้องกันน้ำฝนความยาวของ microendoscope มี 17 ", 22 ", 28 ", 37 นิ้วเป็นตัวเลือกหน่วยถ่ายภาพ microendoscope, CCD สี 1/4 ", พิกเซล 768 x 494, อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน 48DB, หน่วยถ่ายภาพความละเอียดสูงมือถือ 1/3 ", CCD สีความละเอียดสูงสุด 1600 x 1200 พิกเซล; ใช้งานง่ายผ่าน USB และการสื่อสารคอมพิวเตอร์จับภาพ

ภาพด้านบนแสดงการเปลี่ยนแปลงในความลึกของดินที่แตกต่างกัน (5cm, 12.5cm, 35cm) ฟลักซ์ CO2 R (ด้านบน) และความเข้มข้นของ CO2 (ด้านล่าง) ในช่วงฤดูร้อนและฤดูใบไม้ร่วงดูพิกัดตามยาวด้านขวาสำหรับสถานการณ์ฝน (จาก Z. Nagy ฯลฯ 2011) การศึกษาแสดงให้เห็นว่าฟลักซ์ CO2 ต่ำเกินไป (โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่ฟลักซ์ต่ำ) จะถูกวัดโดยวิธี Vortex และฟลักซ์ย้อนกลับของ CO2 จากบรรยากาศสู่ดินมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นในทุ่งหญ้าแห้งแล้งหลังจากฝนตกหนัก

สถานที่กำเนิด: ยุโรป