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SCG-N土壤剖面CO2梯度监测系统

时间：2018-11-14

作者：海洋之神590官网入口

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简介：

土壤呼吸是陆地生态系统的主要碳源，，，，，，，，据报道，，，，，，，，欧洲通量项目EUROFLUX 18个森林类型的平均年土壤呼吸占其总初级生产力的49%（Janssens et al., 2001），，，，，，，，Law等（Law et al. 2001）研究发明，，，，，，，，土壤呼吸约占整个生态系统呼吸的四分之三。。。。。。。土壤碳库细微的转变都将对大气CO2浓度造成重大影响，，，，，，，，因此研究土壤碳动态及其CO2排放关于展望大气CO2浓度转变成为迫切的主要课题。。。。。。。有关土壤表层CO2通量（土壤总呼吸）研究许多，，，，，，，，但这显然并缺乏以阐释土壤CO2生产历程，，，，，，，，土壤剖面CO2笔直梯度研究越来越成为土壤呼吸以致生态系统碳循环研究的热门。。。。。。。土壤差别层面（深度）CO2生产的一连监测关于明确土壤CO2动态极为主要，，，，，，，，可以剖析由土壤到大气CO2通量随季节、光照、温度、湿度及土壤特征的转变特征。。。。。。。另外，，，，，，，，土壤笔直梯度CO2监测可以与普遍使用的涡度相关监测较量，，，，，，，，从而定量研究剖析生态系统的碳交流。。。。。。。近几年外洋举行了一系列创造性手艺要领研究，，，，，，，，SCG-3土壤剖面CO2梯度监测系统即是凭证上述研究而研发集成的原位CO2一连监测系统。。。。。。。

凭证菲克第一定律(Fick’s first law)，，，，，，，，在（稳态扩散的情形下）单位时间内通过笔直于扩散偏向的单位截面积的扩散物质流量（称为扩散通量Diffusion flux，，，，，，，，用J体现）与该截面处的浓度梯度(Concentration gradient)成正比。。。。。。。土壤剖面CO2通量（μmol CO2 m^?²s^?¹）即凭证该定律求出，，，，，，，，详细盘算公式为：

J= -D(dC/dx)

其中D为CO2在土壤中的扩散系数(单位为m²/s，，，，，，，，与土壤温度、土壤体积含水量及土壤逍遥度有关)，，，，，，，，C为深度为x（单位为m）的CO2浓度，，，，，，，，dC/dx为浓度梯度，，，，，，，，“–”号体现扩散偏向为浓度梯度的反偏向，，，，，，，，即扩散由高浓度区向低浓度区扩散。。。。。。。

SCG土壤剖面CO2梯度监测系统由土壤剖面差别埋深的CO2传感器、O2传感器（备选�。。。。。。⑼寥牢露却衅鳌⑼寥浪执衅鳌⑼寥辣聿愫粑遥ū秆。。。。。。。⑹菔章奁骷暗孛嫫笳咀槌桑�，，，，，，，土壤表层呼吸室分透明和非透明两种，，，，，，，，其中透明呼吸室用于丈量土壤呼吸与植物光合作用的净呼吸。。。。。。。

系统的特点：

l非扰动原位一连丈量土壤剖面CO2、水分、温度（标准设置为3层），，，，，，，，可通过菲克第一定律求出土壤CO2通量（土壤呼吸），，，，，，，，从而实现高时间剖析度原位监测土壤呼吸

lVaisala气象传感器，，，，，，，，自动丈量纪录空气温湿度、气压、降雨量、风速风向等

l可举行土壤孔隙度丈量以确定CO2扩散系数，，，，，，，，土壤透气性丈量以确定土壤透气性与土壤水分及气体通量的关系

lTRIME-PICO32土壤水分智能传感器，，，，，，，，准确丈量土壤水分和温度

l可选配单通道或多通道荧光光纤土壤剖面氧气原位监测模浚浚浚�？？？？�

l 可选配包裹式植物茎流监测模浚浚浚�？？？？榛騎HB树干茎流监测模浚浚浚�？？？？椋�，，，，，，，用于监测茎流与原位CO2的动态关系

lACE透明或非透明土壤呼吸室法（备选�。。。。。。┱闪勘聿阃寥篮粑�，，，，，，，可用于增补、校准或比照剖析土壤剖面CO2梯度丈量数据

l无线数据传输，，，，，，，，可随时上网在线浏览、下载数据

l可选配微根窗根系动态监测系统

l蓄电池供电或太阳能供电

主要手艺指标：

土壤水分丈量：

a.土壤水分传感器：丈量规模，，，，，，，，0-60%体积含水量，，，，，，，，±3％VWC工厂校准@在0-50%VWC矿物土盐分~8ds/m ±1％VWC@土壤特定校准。。。。。。。

b.土壤温度丈量规模：，，，，，，，，-40℃-80℃，，，，，，，，精度±0.2℃，，，，，，，，最大为满量程的±0.4℃。。。。。。。区分率0.01℃。。。。。。。

c.土壤电介常数规模：1-80 ，，，，，，，，区分率0.01。。。。。。。

土壤CO2丈量：非色散单束双波长红外手艺（NDIR），，，，，，，，丈量规模0-5000ppm、0-7000ppm、0-10000ppm、0-20000 可选�。。。。。。�，，，，，，，精度±1.5%，，，，，，，，响应时间30妙；；；；；；；
标准设置为3层（SCG-3）土壤剖面CO2、土壤水分和土壤温度监测
单通道或多通道土壤剖面氧气丈量模浚浚浚�？？？？椋ㄑ∨洌�，，，，，，，荧光光纤O2丈量手艺，，，，，，，，高稳固性、零氧耗，，，，，，，，响应时间5秒，，，，，，，，丈量规模0-50%，，，，，，，，精度优于0.4%
标配16通道数据收罗器（可选配32通道以监测3层以上的CO2浓度、土壤水分及土壤温度等）：

a.可存储220000组带时间戳的数据，，，，，，，，16比特区分率，，，，，，，，± 20 mV up to ± 2.5 V 8规模输入，，，，，，，，准确度0.03%；；；；；；；

b.丈量距离3秒至4小时可调，，，，，，，，数据平均距离3秒至4小时；；；；；；；

c.电压6.5－15VDC，，，，，，，，待机耗电150μA，，，，，，，，丈量耗电15mA重量140g；；；；；；；

d.锂电备用电池，，，，，，，，3V，，，，，，，，可使用5年以上；；；；；；；

e.操作温度?-20－60°C；；；；；；；

f.专业数据下载剖析软件，，，，，，，，可举行数据下载、数据在线视察、统计剖析（如每小时平均、逐日平均、总计、最小值、最大值、数据相关剖析）与图表展示及系统设置等；；；；；；；

土壤孔隙度丈量：压力室容积为1000ml，，，，，，，，压力规模-1～3bar，，，，，，，，气压区分率1mbar
原位表层土壤透气性丈量：丈量规模0.003－3cm／s，，，，，，，，丈量压力1－3hPa，，，，，，，，水势丈量规模0－800hPa，，，，，，，，土壤体积含水量0-70%
包裹式茎流监测模浚浚浚�？？？？椋篠HB加热手艺，，，，，，，，用于监测5-20mm的茎杆液流
树干茎流监测模浚浚浚�？？？？椋篢HB加热手艺，，，，，，，，树干内部加热，，，，，，，，用于10cm以上的树干茎流监测
呼吸室法监测土壤表层CO2通量（选配）：标准设置为ACE土壤呼吸监测仪，，，，，，，，有关闭式和开放式两种模式供选择，，，，，，，，每种模式又有透明或非透明呼吸室供选配，，，，，，，，丈量规模为 40.0 mmols m-3（0-896ppm）, 区分率为1ppm，，，，，，，，带有自动零校准装置
气象监测：Vaisala气象传感器，，，，，，，，气温监测规模-52℃～60℃，，，，，，，，准确度±0.3℃；；；；；；；大气压监测规模600～1100hPa，，，，，，，，准确度±0.5hPa；；；；；；；空气相对适度监测规模0～100%，，，，，，，，准确度±3%；；；；；；；降雨量输出区分率0.01mm，，，，，，，，准确度5%
无线数据传输，，，，，，，，通过软件终端浏览、下载数据，，，，，，，，并可对数据举行统计剖析
根系生态视察（选配）：微根管、微根管镜及剖析软件组成，，，，，，，，标配微根管直径44mm（内径42mm），，，，，，，，高透明度、高韧性、防雨水，，，，，，，，微根管镜长度有17英寸、22英寸、28英寸、37英寸可选�。。。。。。�，，，，，，，微根管成像单位，，，，，，，，1/4”彩色 CCD，，，，，，，，像素768 x 494，，，，，，，，信噪比48DB，，，，，，，，可选配手持式高区分率成像单位，，，，，，，，1/3”彩色CCD，，，，，，，，区分率最高可达1600 x 1200像素；；；；；；；通过USB和电脑通讯、图像抓取�。。。。。。�，，，，，，，操作简朴

上图为夏秋季差别土壤剖面深度（5cm、12.5cm、35cm）CO2通量R（上）和CO2浓度（下）的转变情形，，，，，，，，降雨情形拜见右纵坐标（摘自Z.Nagy等,2011)。。。。。。。研究批注，，，，，，，，涡动法丈量低估了CO2通量（特殊是在通量较低的情形下），，，，，，，，干旱区草原在暴雨后往往会爆发CO2由大气向土壤的逆向通量。。。。。。。

产地：欧洲

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