SCG-NSistema de monitoramento do gradiente de CO2 do perfil do solo

A respiração do solo é a principal fonte de carbono para os ecossistemas terrestres, com a respiração do solo anual média dos 18 tipos de florestas do projecto EUROFLUX representando 49% de sua produtividade primária total.Janssens et al., 2001Law et al. (2001) descobriram que a respiração do solo representa cerca de três quartos da respiração de todo o ecossistema. As pequenas mudanças nos bancos de carbono do solo terão um impacto significativo nas concentrações atmosféricas de CO2, por isso o estudo da dinâmica do carbono do solo e suas emissões de CO2 é um tema urgentemente importante para prever as mudanças nas concentrações atmosféricas de CO2. Há muitos estudos sobre o fluxo de CO2 da superfície do solo (respiração total do solo), mas isso claramente não é suficiente para explicar o processo de produção de CO2 do solo, e o estudo do gradiente vertical de CO2 do perfil do solo está se tornando cada vez mais um ponto quente para a respiração do solo e até mesmo o estudo do ciclo do carbono do ecossistema. O monitoramento contínuo da produção de CO2 em diferentes níveis (profundidades) do solo é essencial para a compreensão da dinâmica do CO2 do solo e pode esclarecer as mudanças no fluxo de CO2 do solo para a atmosfera com a estação, a luz, a temperatura, a umidade e as características do solo. Além disso, o monitoramento de CO2 em gradientes verticais do solo pode ser comparado com o monitoramento relacionado com a turbididade amplamente utilizado, permitindo que estudos quantitativos analisem a troca de carbono no ecossistema. Nos últimos anos, uma série de estudos de métodos técnicos criativos foram realizados no exterior, o sistema de monitoramento de gradiente de CO2 do perfil do solo SCG-3 é um sistema integrado de monitoramento contínuo de CO2 in situ desenvolvido com base nos estudos acima.

De acordoPrimeira Lei de FickO fluxo de matéria difusa através de uma área de seção unitária vertical à direção da difusão (chamado fluxo de difusão) durante um período de tempo unitário (no caso de difusão em estado estável).Jproporcional ao gradiente de concentração nessa seção. Perfil do solo fluxo de CO2 (μmol CO2 m⁻²s⁻¹De acordo com essa lei, a fórmula de cálculo é:

J= -D(dC/dx)

Dos quaisDCoeficiente de difusão do CO2 no solo (em m)²/s， Dependendo da temperatura do solo, do teor de água volumétrico do solo e da lacuna do solo), C é a concentração de CO2 em profundidade x (em m),dC/dxPara o gradiente de concentração, "-" indica que a direção de difusão é a direção oposta ao gradiente de concentração, ou seja, a difusão se espalha da área de alta concentração para a área de baixa concentração.

SCGO sistema de monitoramento do gradiente de CO2 do perfil do solo é composto por sensores de CO2, sensores de O2 (opcional), sensores de temperatura do solo, sensores de umidade do solo, câmaras respiratórias da superfície do solo (opcional), coletores de dados e estações meteorológicas do solo, as câmaras respiratórias da superfície do solo são transparentes e não transparentes, onde as câmaras respiratórias transparentes são usadas para medir a respiração do solo e a respiração líquida para a fotosíntese vegetal.

Características do sistema:

l A medição in situ contínua de CO2, umidade e temperatura no perfil do solo (configuração padrão de 3 camadas) não perturbadora pode obter o fluxo de CO2 do solo (respiração do solo) através da primeira lei de Fick, para alcançar monitoramento in situ da respiração do solo de alta resolução em tempo

l VaisalaSensor meteorológico para medir automaticamente a temperatura, a umidade, a pressão, a precipitação, a velocidade do vento e a direção do vento.

l Medição da porosidade do solo para determinar o coeficiente de difusão de CO2 e medição da permeabilidade do solo para determinar a relação entre a permeabilidade do solo e a umidade do solo e o fluxo de gás

l TRIME-PICO32Sensores inteligentes de umidade do solo para medir com precisão a umidade e a temperatura do solo

l Módulo de monitoramento in situ de oxigênio de perfil de solo de fibra óptica fluorescente de canal único ou multicanal opcional

l Opcional com módulo de monitoramento do fluxo do tronco da planta envolto ou módulo de monitoramento do fluxo do tronco da árvore THB para monitorar a relação dinâmica do fluxo do tronco com o CO2 in situ

l ACEMétodo de câmara de respiração do solo transparente ou opaco (opcional) para medir a respiração da superfície do solo, que pode ser usado para complementar, calibrar ou comparar dados de medição do gradiente de CO2 no perfil do solo

l Transferência de dados sem fio para navegar e baixar dados online a qualquer momento

l Sistema de monitoramento dinâmico de microraiz opcional

l Alimentação com bateria ou energia solar

Principais indicadores técnicos:

1. Medição da umidade do solo:

a.TRIME-PICO32Sensor inteligente, tecnologia de medição TDR, gama de medição de 0-100% de teor de umidade por volume, precisão±1%Precisão de repetição ± 0,2%, volume de medição de 250ml (opcional com PICO64, volume de medição de 1250ml, que pode refletir com precisão o teor de água do solo com cascalho);

b.Medição da temperatura do solo: -20℃～50℃Precisão da medição: ± 0,2℃

c.Classe impermeável IP68

2. Medição de CO2 do solo: Tecnologia de infravermelho de comprimento de onda duplo de feixe único não disperso (NDIR), gama de medição 0-5000ppm, 0-7000ppm, 0-10000ppm, 0-20000 opcional, precisão ± 1,5%, tempo de resposta 30;

3. Monitoramento de CO2, umidade do solo e temperatura do solo com perfil de solo de 3 camadas (SCG-3) em configuração padrão

4. Módulo de medição de oxigênio de perfil de solo de canal único ou multicanal (opcional), tecnologia de medição de fibra óptica fluorescente O2, alta estabilidade, consumo zero de oxigênio, tempo de resposta de 5 segundos, gama de medição de 0-50%, precisão superior a 0,4%

5. Coletor de dados de 16 canais padrão (32 canais opcionais para monitorar concentrações de CO2, umidade do solo e temperatura do solo em mais de 3 camadas, etc.):

a.Capaz de armazenar 220.000 conjuntos de dados com carimbo de tempo, resolução de 16 bits,± 20 mV up to ± 2.5 V 8Entrada de gama, precisão de 0,03%;

b.Intervalo de medição ajustável de 3 segundos a 4 horas e intervalo médio de dados de 3 segundos a 4 horas;

c.Tensão 6.5-15VDC, consumo de energia em espera 150μA, medição de consumo de energia 15mA peso 140g;

d.Bateria de reposição de lítio, 3V, pode ser usada por mais de 5 anos;

e.Temperatura de funcionamento -20-60 ° C;

f.Software profissional de análise de download de dados para fazer download de dados, observação de dados on-line, análise estatística (como média por hora, média diária, total, mínimo, máximo, análise relacionada com dados) e apresentação de gráficos e configurações do sistema;

6. Medição da porosidade do solo: volume da câmara de pressão de 1000 ml, faixa de pressão de -1 a 3 bar, resolução da pressão do ar de 1 mbar

7. Medição in situ da permeabilidade do solo na superfície: faixa de medição de 0,003-3cm / s, pressão de medição de 1-3hPa, faixa de medição da tensão da água de 0-800hPa, conteúdo de água do volume do solo de 0-70%

8. Módulo de monitoramento de fluxo de haste envolvido: Tecnologia de aquecimento SHB para monitorar o fluxo de fluxo de haste de 5-20 mm

9. Módulo de monitoramento do fluxo do tronco: Tecnologia de aquecimento THB, aquecimento interno do tronco para monitoramento do fluxo do tronco acima de 10 cm

10. Monitoramento da camada respiratória do solo CO₂Fluxo (opcional): configurado como padrão para o monitor de respiração do solo ACE,Existem dois modos fechados e abertos para escolher, cada um com uma sala respiratória transparente ou opaca,Alcance de mediçãopara40.0 mmols m^-3（0-896ppm）,Resolução 1ppm，Com dispositivo automático de calibração zero

11. Monitoramento meteorológico: Sensor meteorológico Vaisala, gama de monitoramento de temperatura -52℃～60℃, precisão ± 0,3 ℃; Monitoramento de pressão atmosférica de 600 a 1100 hPa, precisão ± 0,5 hPa; A faixa de monitoramento relativamente moderada do ar é de 0 a 100%, com precisão de ± 3%; Resolução de saída de chuva 0,01 mm, precisão de 5%

12. Transmissão de dados sem fio para navegação, download e análise estatística de dados através de terminais de software

13. Observação ecológica do sistema raiz (opcional): microraiz, microraiz e software de análise, com diâmetro padrão de microraiz de 44 mm (diâmetro interno de 42 mm), alta transparência, alta resistência, à chuva, microraiz com comprimento de 17 polegadas, 22 polegadas, 28 polegadas, 37 polegadas opcionais, unidade de imagem de microraiz, CCD colorido de 1/4", 768 x 494 pixels, relação de sinal e ruído de 48DB, unidade de imagem de alta resolução portátil opcional, CCD colorido de 1/3", resolução de até 1600 x 1200 pixels; Comunicação via USB e computador, captura de imagens, fácil de operar

O gráfico acima mostra a variação do fluxo de CO2 R (acima) e da concentração de CO2 (abaixo) em diferentes profundidades de perfil do solo (5 cm, 12,5 cm, 35 cm) no verão e no outono, com precipitação nas coordenadas longitudinais direitas (extraído de Z. Nagy et al., 2011). Os estudos mostram que as medições turbulentas subestimam o fluxo de CO2 (especialmente quando o fluxo é mais baixo), e que as savanas de áreas secas tendem a ter fluxos inversos de CO2 da atmosfera para o solo após chuvas fortes.

Origem: Europa