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通過溫度變送器測量,研究人員可以獲得有關(guān)森林生態(tài)系統(tǒng)健康的信息,并測量全球變暖的影響。本文探討了如何測量土壤中的CO 2外排以及如何在研究中使用土壤中的碳通量。
地球的碳循環(huán)維持大氣中碳的穩(wěn)定平衡,從而支持動植物的生命。近年來,大氣中不斷上升的CO 2水平已成為人們?nèi)找骊P(guān)注的問題,因為這表明地球的碳循環(huán)存在問題。
當(dāng)碳循環(huán)穩(wěn)定時,稱為碳通量的過程通過海洋,大氣層,土地和生物等碳池之間的碳交換來進行。通常,碳交換是自然過程(例如分解,光合作用和呼吸作用)的結(jié)果。
自工業(yè)時代以來,人類活動,例如燃料燃燒和化學(xué)過程的啟動,極大地促進了碳交換。這導(dǎo)致了大氣中CO 2濃度的上升和全球溫度的上升。
土壤提供有關(guān)環(huán)境條件的反饋
土壤是地球碳循環(huán)的重要組成部分,因為它的碳含量幾乎是大氣的三倍。碳以“固體有機碳”的形式存在于土壤中,包括分解動植物物質(zhì)。隨著時間的流逝,由于土壤中有機成分的微生物分解,碳以CO 2的形式釋放到大氣中。
土壤的肥力,微生物活性,水質(zhì)和植物生長都受到碳含量的影響?茖W(xué)家可以通過研究土壤的碳通量以及有關(guān)植物生長和微生物活動的特定信息,來洞察整個生態(tài)系統(tǒng)。
溫度變送器還可以幫助研究人員了解和預(yù)測全球變暖的影響。隨著全球溫度的升高,微生物活動可能會增加,這將導(dǎo)致植物更快地分解,并增加向大氣中的CO 2外排。
測量土壤CO 2排放
可能難以確定土壤表面的CO 2外排量。研究人員用來確定CO 2流出量的一種常用方法是將腔室與CO 2濃度測量值結(jié)合起來。已經(jīng)為這種研究設(shè)計了幾種不同的腔室,其中一些可商購獲得。
在封閉室系統(tǒng)中,通常將空氣泵送通過氣體分析儀。這將測量CO 2濃度,然后將空氣返回到腔室中。然后,將室中CO 2濃度的增加速率用于估算土壤CO 2的流出量。
在開放式腔室系統(tǒng)中,環(huán)境空氣被泵入腔室。測量進入室的空氣與排出的空氣之間的CO 2濃度變化,并進行比較,以確定土壤中的CO 2外排量。
開放室系統(tǒng)被認為是這兩種系統(tǒng)中更精que的系統(tǒng),因為封閉室往往會低估CO 2的流出量。這是因為由于腔室內(nèi)CO 2濃度的增加,在腔室內(nèi)就位時較少的CO 2從土壤中擴散出來。
通常,通過定期測量腔室中的CO 2濃度,然后外推數(shù)據(jù),可以估算出CO 2的流出量。由于兩次測量之間的CO 2流出量可能存在很大差異(由于環(huán)境條件的變化),因此這可能是一種不準(zhǔn)確的方法。
測量CO 2流出物的腔室系統(tǒng)的另一個限制是,腔室通常僅在一個位置提供測量。這是一個問題,因為即使在相當(dāng)均質(zhì)的環(huán)境中,也發(fā)現(xiàn)CO 2的流出量有很大差異?傮w結(jié)果是空間和時間分辨率有限的CO 2外流數(shù)據(jù),不能反映總體環(huán)境狀況。
由Naishen Liang領(lǐng)導(dǎo)的guojia環(huán)境研究所的一組研究人員設(shè)計了一種自動的多室土壤表面CO 2外排測量系統(tǒng)。
由于自動測量了CO 2濃度(使用紅外氣體溫度變送器),因此可以在整個實驗過程中準(zhǔn)確確定CO 2的流出量。改進的時間分辨率,再加上使用多個隔室的空間細節(jié)效果的增加,提供了關(guān)于CO 2外排如何隨時間,位置和生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境條件而波動的更清晰概述。
Liang和他的團隊采用這種方法來獲取與許多森林生態(tài)系統(tǒng)有關(guān)的信息。利用該團隊在不同森林地點的自動箱和加熱燈的組合,還收集了有關(guān)全球變暖對CO 2外排和微生物活動影響的高分辨率長期數(shù)據(jù)。
Liang的研究表明,在許多森林環(huán)境中,土壤溫度的確對CO 2排放有顯著影響。這些信息對于科學(xué)家了解全球變暖對森林生態(tài)系統(tǒng)和整個地球的碳循環(huán)的影響
用于確定CO 2流出量的每個腔室系統(tǒng)都依賴于對CO 2濃度的準(zhǔn)確分析。確定土壤CO 2外排測量室中CO 2濃度#廣泛使用的儀器方法是紅外氣體分析儀。
Liang和他的團隊使用了紅外氣體溫度變送器(類似于愛丁堡公司生產(chǎn)的溫度變送器),因為它們非常適合在土壤室內(nèi)提供CO 2濃度測量。
與其他溫度變送器相比,氣卡溫度變送器易于使用,堅固耐用且維護成本低。它們既可以作為單個溫度變送器輕松集成到自動箱中(如Gascard NG),也可以作為完整的盒裝溫度變送器(如Boxed Gascard)使用。兩種選擇均提供快速且易于解釋的結(jié)果。