SCG-3土壤剖面CO2梯度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
土壤呼吸是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要碳源,據(jù)報(bào)道,歐洲通量項(xiàng)目EUROFLUX 18個(gè)森林類型的平均年土壤呼吸占其總初級(jí)生產(chǎn)力的49%(Janssens et al., 2001),Law等(Law et al. 2001)研究發(fā)現(xiàn),土壤呼吸約占整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)呼吸的四分之三。土壤碳庫(kù)細(xì)微的變化都將對(duì)大氣CO2濃度造成重大影響,因此研究土壤碳動(dòng)態(tài)及其CO2排放對(duì)于預(yù)測(cè)大氣CO2濃度變化成為迫切的重要課題。有關(guān)土壤表層CO2通量(土壤總呼吸)研究很多,但這顯然并不足以闡釋土壤CO2生產(chǎn)過(guò)程,土壤剖面CO2垂直梯度研究越來(lái)越成為土壤呼吸乃至生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究的熱點(diǎn)。土壤不同層面(深度)CO2生產(chǎn)的持續(xù)監(jiān)測(cè)對(duì)于理解土壤CO2動(dòng)態(tài)極為重要,可以闡明由土壤到大氣CO2通量隨季節(jié)、光照、溫度、濕度及土壤特性的變化特征。對(duì)此近幾年國(guó)外進(jìn)行了一系列創(chuàng)造性技術(shù)方法研究,SCG-3土壤剖面CO2梯度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)即是根據(jù)上述研究而研發(fā)集成的原位CO2持續(xù)監(jiān)測(cè)集成系統(tǒng)。
根據(jù)菲克*定律(Fick’s first law),在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于擴(kuò)散方向的單位截面積的擴(kuò)散物質(zhì)流量(稱為擴(kuò)散通量Diffusion flux,用J表示)與該截面處的濃度梯度(Concentration gradient)成正比。土壤剖面CO2通量(μmol CO2 m−2 s−1)即根據(jù)該定律求出,具體計(jì)算公式為:J= -D(dC/dx),其中D 為CO2在土壤中的擴(kuò)散系數(shù)(單位為m2/s,與土壤溫度、土壤體積含水量及土壤空隙度有關(guān)),C為深度為x(單位為m)的CO2濃度,dC/dx為濃度梯度,“–”號(hào)表示擴(kuò)散方向?yàn)闈舛忍荻鹊姆捶较?,即擴(kuò)散由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴(kuò)散。
SCG土壤剖面CO2梯度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由土壤剖面不同埋深的CO2傳感器、土壤溫度傳感器、土壤水分傳感器、土壤表層呼吸室(備選)、數(shù)據(jù)采集器及地面氣象站組成,土壤表層呼吸室分透明和非透明兩種,其中透明呼吸室用于測(cè)量土壤呼吸與植物光合作用的凈呼吸。
系統(tǒng)的特點(diǎn):
l 非擾動(dòng)原位持續(xù)測(cè)量土壤剖面CO2、水分、溫度(標(biāo)準(zhǔn)配置為3層),可通過(guò)菲克*定律求出土壤CO2通量
l 自動(dòng)測(cè)量記錄空氣溫濕度、氣壓、PAR等
l 透明或非透明土壤呼吸室法測(cè)量表層土壤呼吸,可用于補(bǔ)充或校準(zhǔn)土壤剖面CO2梯度測(cè)量數(shù)據(jù)
l 基本配置為高性價(jià)比配置,配置有國(guó)產(chǎn)氣象站
l 光合監(jiān)測(cè)配置配有寬葉或窄葉光合測(cè)量室,有透明葉室和非透明葉室,可監(jiān)測(cè)分析植物光呼吸、暗呼吸及凈光合與根系呼吸的關(guān)系
l 可選配BTC微根窗根系動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
l 蓄電池供電或太陽(yáng)能供電
主要技術(shù)指標(biāo):
1. 土壤水分測(cè)量: TDR測(cè)量技術(shù),測(cè)量范圍0-*體積含水量,精確度±2%
2. 土壤溫度測(cè)量范圍:-15℃~+50℃(可定制其他溫度量程),測(cè)量精度:±0.2℃
3. 土壤CO2測(cè)量:CARBOCAPâCO2傳感器,非色散單束雙波長(zhǎng)紅外技術(shù)(NDIR),測(cè)量范0-2000ppm、0-3000ppm、0-5000ppm、0-7000ppm、0-10000ppm 可選,精度±1.5%,相應(yīng)時(shí)間30妙。
產(chǎn)地:歐洲