Немецкие ученые представили многокамерную систему для непрерывного измерения потоков CO2

Дайджест исследований

Изучение динамики потоков парниковых газов (ПГ) и воды в интерфазе почва-растение-атмосфера имеет ключевое значение для понимания функционирования экосистем, поскольку они отражают реакцию экосистемы на изменения окружающей среды. Понимание этих реакций необходимо для разработки устойчивых сельскохозяйственных систем, которые помогут адаптироваться к глобальным вызовам, таким как усиление засухи. Как правило, первоначальное понимание динамики потоков ПГ и воды достигается в ходе лабораторных или тепличных горшечных экспериментов, где газообмен часто измеряется с помощью коммерчески доступных ручных замкнутых камерных (листовых) систем. Однако эти системы довольно дороги и часто трудоемки, что ограничивает количество различных обработок и их повторов, которые можно изучать. Здесь мы представляем полностью автоматическую, недорогую (до 1000 евро за единицу) многокамерную систему на базе Arduino. Она предназначена для непрерывного измерения потоков CO2 и эвапотранспирации (ET) под навесом. Система может работать в двух режимах: независимом и зависимом. В режиме независимых измерений используются недорогие NDIR (недисперсионные инфракрасные) датчики CO2 (K30 FR) и относительной влажности (SHT31), что делает каждое устройство полностью независимым измерительным устройством. В режиме зависимых измерений несколько тепличных гробов подключаются через недорогой мультиплексор (до 250 евро) к одному инфракрасному газоанализатору (LI-850, LI-COR Inc., Линкольн, США), что позволяет проводить измерения последовательно, достигая экономичности и одновременно получая большую гибкость в отношении измерений целевых потоков ПГ (с потенциальным расширением и на N2O, CH4 и стабильные изотопы). В обоих режимах потоки CO2 и ET определяются по соответствующему увеличению концентрации в течение времени закрытия. Мы протестировали оба режима и продемонстрировали, что представленная система способна обеспечить точные и достоверные измерения потоков CO2 и ET с помощью недорогих датчиков, при этом особое внимание уделяется калибровке датчиков для повышения точности измерений. Подключив несколько тепличных гробов через наш недорогой мультиплексор к одному инфракрасному газоанализатору в зависимом режиме, мы смогли дополнительно показать, что система может эффективно измерять потоки CO2 и ET в высоком временном разрешении при различных видах обработки с эффективностью как по трудозатратам, так и по стоимости. Поэтому ожидается, что разработанная система станет ценным инструментом для проведения тепличных экспериментов, позволяющим всесторонне тестировать динамические реакции растений и почвы на различные обработки и условия.

Исследование опубликовано в журнале Biogeosciences.