머리말

ACE는토양 호흡 모니터링 기술은 영국 ADC 회사가 호흡실법에 따라 연구 제작하고, ACE 토양 호흡 모니터링 기기 (약칭 ACE) 는 자동으로 호흡실을 열고/닫을 수 있으며, CO를 내장하고 있다₂분석기의 회전 팔 및 제어 유닛은 완전하고 컴팩트한 야외 모니터링 기기를 구성하며, 폐쇄식 측정기와 개방식 측정기 두 가지가 있는데, 폐쇄 투명식, 폐쇄 비투명식, 개방 투명식, 개방 비투명식 등 모든 호흡실 측정 방법 기술을 포함하며, 정점 전자동 연속 토양 호흡 및 토양 온도, 토양 수분 및 PAR, 전체 기계 방수 방진, 데이터는 자동으로 메모리 카드에 저장되며, 12V 40Ah 축전지는 거의 야외 시간에 모니터링할 수 있다.

ACE는현재 세계에서 유일하게 장기간 야외에 방치하여 토양호흡감측을 진행할수 있는 고도집성기구이다.

위의 그림에서 연구자들은 각각 개방형 투명 (왼쪽) 과 개방형 비투명 (오른쪽) 의 두 호흡실을 사용하여 측정했다

응용 분야

ü글로벌 탄소 수지 균형 연구, 탄소 거래에 정확한 데이터 출처 제공

ü기후 변화 데이터와 결합하여 온실 가스 배출이 기후 변화에 미치는 영향 연구

ü소용돌이 관련 데이터와 결합하여 통량 변화에 대해 합리적으로 해석하다

ü토양 호흡의 영향 인자 및 조절 메커니즘에 대해 연구를 진행하다

ü서로 다른 작물이나 경작 유형이나 살충제가 토양의 호흡에 미치는 영향

ü미생물 생태학

ü토양 오염의 회복 연구

ü매립 쓰레기장 토양 호흡상태 연구

작동 원리

ACE는폐쇄식과 개방식의 두 가지 측정 모드를 사용합니다.두 모델은 서로 다른 작업 원리를 채택한다.

1: 폐쇄식 측정 원리: 측정을 시작하기 전에 호흡마스크가 자동으로 닫혀 밀폐된 호흡실을 형성한다.호흡실 바로 옆에 있는 로봇 팔 안에는 고정밀도의 CO가 있다₂적외선 가스 분석기 (IRGA)10s 간격으로 호흡실의 가스를 분석하고 측정이 끝나면 분석 데이터를 통해 토양 표면 통량(토양 호흡치)을 자동으로 계산한다.

2: 개방형 측정 원리: 측정을 시작하기 전에 호흡 덮개가 자동으로 닫히고, 측정 과정에서 호흡실은 환경 가스와 연결되며, 상단에는 압력 방출 장치가 설치되어 내외 기압의 안정을 유지한다.일정한 유속 하에서 안정 상태에 도달한 후 펌프 입출기체의 CO를 측정하다₂농도 차 ± c 는 자동으로 통량 값을 계산합니다.

기능 특징

l고도의 통합, 완전 자동화, 일체형 토양 호흡 모니터링 시스템, 자동 호흡실 개폐,CO₂분석기, 데이터 수집기 및 운영 체제가 통합되어 있어 휴대가 편리하고 컴퓨터와 같은 외부 장치를 추가로 구성할 필요가 없으며 배관 연결과 같은 복잡한 설치 과정이 필요하지 않습니다.

l내장형 마이크로컴퓨터 5키 운영 체제, 대형 240 × 64 점진 LCD 스크린은 설정, 데이터 탐색 및 진단을 위한 것이다

l폐쇄형 및 개방형 옵션이 있으며, 가뭄 지역 등 토양의 호흡이 미약한 경우 폐쇄형 측정을 권장한다

l호흡실 면적이 415cm에 달한다.², 투명 호흡실과 비투명 호흡실을 선택할 수 있다. 전자는 낮은 초본이나 볏모 군락의 탄소 통량을 측정하는 데 적합하거나 광합성 해조류 (예: 남조류), 이끼 지의류 식물의 토양 탄소 통량 (광합성 작용과 호흡 작용) 을 측정하는 데 적합하다

l고정밀, 고감도 CO₂해상도 1ppm의 분석기

l6개의 토양 온도 센서, 4개의 토양 수분 센서를 연결하여 서로 다른 단면의 토양 수분과 온도를 측정할 수 있다

l전력 공급 방식은 태양열, 축전지, 220V AC 중 세 가지를 선택할 수 있다

l여러 개의 ACE를 구매하여 여러 개의 모니터링을 진행할 수 있으며, 몇 개의 투명 호흡실과 몇 개의 비투명 호흡실을 선택하여 토양 및 지상 광합성 생물 (예를 들면 생물 결피, 이끼, 낮은 식생 등) 의 총 광합성, 정광합성, 총 호흡, 순수 호흡 및 그 상호 관계와 주야 동태 변화 구도 등을 모니터링 분석할 수 있다

기술 지표

l적외선 가스 분석기: 토양 호흡실에 내장되어 있어 기로가 짧고 응답 시간이 빠르다

lCO는₂: 측정 범위: 표준 범위 0-896ppm(대량 스레드 및 범위 사용자 정의 가능) 해상도: 1ppm

lPAR: 0-3000μmol m^-2s^-1실리콘 광전지

l토양 온도 열 저항 프로브: 측정 범위: -20-50 ℃, 최대 6 개의 토양 온도 프로브 연결 가능

l토양 수분 프로브 SM300: 측정 범위 0-100vol%;정밀도 3% (토양에 대해 측정한 후);측정 토체 범위: 55mm x 70mm;최대 4개의 토양 수분 프로브 연결 가능

l토양 수분 프로브 Theta: 측정 범위 0-1.0 m³.m^-3; 정밀도 ±1% (특수 측정 후) 프로브 크기;프로브 길이 60mm, 프로브 길이 207mm, 최대 4개의 토양 수분 프로브 연결 가능

l호흡기 유량 제어: 200-5000ml/min (137-3425 µmol sec^-1), 정밀도: ± 유속의 3%

l호흡기 유형: 개방 투명, 개방 비투명, 폐쇄 투명, 폐쇄 비투명 네 가지 호흡기 제공

l장비 작동: 독립형 호스트, PC/PDA 불필요

l데이터 기록: 2G 모바일 메모리 카드(SD), 800만 세트 이상의 데이터 저장 가능

l전원 공급: 외부 배터리, 태양광 패널 또는 바람 공급, 12v, 40Ah 축전지 최대 28일 지속 가능, 네트워크식에만 내부 배터리 1.0Ah

l데이터 다운로드: SD 카드 읽기 또는 USB 연결 사용

l전자 부분 연결: 견고하고 방수된 3pin 플러그(헤드)

l프로그램: 5키로 제어하는 인터페이스 친화적

l가스 연결: 3mm 가스 회로 커넥터

l표시: 240 × 64 포인트 LCD 화면

l사이즈: 82×33×13cm

l밀폐실 부피: 2.6L

l개방형 공간 크기: 1.0L

l토양 호흡마스크 직경: 23cm

l무게: 9.0 kg

위 그림 왼쪽은 미리 묻힌 강권, 오른쪽은 ACE 연결 토양 수분과 토양도 센서 실물도

호흡실의 선택

폐쇄형과 개방형의 차이

투명도와 비투명도의 차이

작업 화면 및 결과

활용 사례

굴염 등(2010)은 진령에서 ACE를 이용해 토양 미생물과 유기산이 토양이 호흡할 때 미치는 영향을 연구했다.연구에 따르면 토양의 호흡속도는 토양의 세균, 방선균, 초산, 레몬산과 매우 현저하게 상관관계가 있다.

원산지

영국

기술 옵션

1)다중 모니터링을 위해 여러 ACE를 선택할 수 있으며, ACE MASTER 호스트와 네트워크 모니터링 시나리오를 구성합니다.

2)토양 산소 측정 모듈 옵션

3)높은 스펙트럼 영상을 선택하여 토양의 미생물 호흡 작용을 평가할 수 있다

4)적외열 영상을 선택하여 토양의 수분, 온도 변화가 호흡에 미치는 영향을 연구할 수 있다

5)ECODRONE(옵션)®드론 플랫폼은 높은 스펙트럼과 적외열 영상 센서를 탑재하여 시공 구도 조사 연구를 진행한다

부분 참고 문헌

1.K. Krištof, T. Šima*, L. Nozdrovický 및 P. Findura (2014).토양에서 대기로 방출되는 이산화탄소 배출에 대한 토양 농업 강도의 영향” Agronomy Research 12(1), 115-120.

2.Xinyu Jiang, Lixiang Cao, Renduo Zhang (2014).도시 잔디 토양에서 질소 추가 하 여 불안정하고 재석성 탄소 풀의 변화.Journal of Soils and Sediments, 2014년 3월, Volume 14, Issue 3, pp 515-524.

3.Cannone, N., Augusti, A., Malfasi, F., Pallozzi, E., Calfapietra, C., Brugnoli, E. (2016).여러 공간적 규모에서 생물 요소와 비생물 요소의 상호 작용은 CO의 변동성에 영향을 미칩니다.₂Polar Biology September 2016, Volume 39, Issue 9, pp 1581–1596.

4.Liu, Yi, et al. (2016).토양 CO₂다양한 긴 시간에 적용되는 RicRice-Wheat Rotation Fields의 배출량 및 운전자 Emissions and Drivers in Rice-Wheat Rotation Fields Subject to Different Long-기간 비료 관행.CLEAN-SOIL, AIR, WATER (2016년)DOI: 10.1002/clen.201400478 (http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/clen.201400478/abstract).

5.Xubo Zhang, Minggang Xu, Jian Liu, Nan Sun, Boren Wang, Lianhai Wu (2016).온실 가스 배출량 및 토양 탄소 및 질소 저장 20 년 비료 밀 옥수수 인터크로핑 시스템: 모델 접근법” Journal of Environmental Management, Volume 167, Pages 105-114, ISSN 0301-4797,http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvman.2015.11.014. (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479715303686).

6.2018년 6월 11일에 확인함. Altikat S., H. Kucukerdem K., Altikat A. (2018).바바바바바바바바바바바바바바바바바바바바바바바바바바바바바바바바바바바 교통 교통 교통 교통 교통 교 교통 교₂배출 및 토양 산소 함량"에서 제출 된 논문ğd이는r 대학 농업 학부 생물체계 공학부”.

7.Cannone, N. Ponti, S., Christiansen, H.H., Christensen, T.R., Pirk, N., Guglielmin, M. (2018).CO에 대한 활성 층의 계절적 역학과 식물 페노로지의 영향₂고북극, 스발바르드의 다각형 대대대기의 땅 대기의 흐름” CATENA, Vol 174 (2019 년 3 월) 142-153.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0341816218305009 .

8.Uri, V., Kukumägi, M. Aosaar, J., Varik, M., Becker, H., Auna, K., Krasnova, A., Morozova, G., Ostonen, I., Mander, U., Lõhmus, K., Rosenvald, K., Kriiska, K., Soosaarb, K., (2018).6년 된 스코틀랜드 소나무 (Pinus sylvestris L.) 숲 생태학 관리 2019의 탄소 균형.https://doi.org/10.1016/j.foreco.2018.11.012