כאן, אנו מציגים את פרוטוקול בחיי עיר מדידה של פחמן בקרקע בטכניקה ניוטרון-גמא למדידות בנקודה אחת (מצב סטטי) או השדה הממוצע (מצב סריקה). אנחנו גם לתאר מערכת הבנייה ועיבוד נתונים הליכי הטיפול.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
כאן, אנו מציגים את פרוטוקול בחיי עיר מדידה של פחמן בקרקע בטכניקה ניוטרון-גמא למדידות בנקודה אחת (מצב סטטי) או השדה הממוצע (מצב סריקה). אנחנו גם לתאר מערכת הבנייה ועיבוד נתונים הליכי הטיפול.
יישום המתוארים בזאת וספקטרוסקופית פיזור שיטת (INS) עבור פחמן עכירות מבוססת על רישום וניתוח של קרני גמא נוצר בעת נייטרונים אינטראקציה עם אלמנטים בקרקע. החלקים העיקריים של המערכת הארצי הן גנרטור ניוטרון פעמו, גלאי גמא NaI(Tl), לפצל אלקטרוניקה כדי להפריד גמא ספקטרה בשל תוספות תהליכים תרמו-נייטרון הלכידה (TNC), ואת תוכנה עבור רכישת ספקטרה גמא ועיבוד נתונים. בשיטה זו יש כמה יתרונות על פני שיטות אחרות בכך שזה בשיטה גמישה בחיי עיר המודד את הפחמן הממוצע תוכן אדמה גדולים כרכים, מושפע החזרה המקומית שינויים חדים פחמן בקרקע, יכולים לשמש נייחים או מצבי סריקה. התוצאה של שיטת תוספות הוא פחמן מאתר עם טביעת של ~2.5 - 3 מ'2 במשטר נייח, או פחמן ממוצע של האזור שהועברה המשטר סריקה. טווח מדידה שיטת תוספות הנוכחית הוא > 1.5% משקל פחמן (± סטיית תקן 0.3 w %) לשכבת הקרקע העליון 10 ס מ עבור hmeasurement 1.
הידע של אדמת בפחמן נדרש עבור אופטימיזציה של אדמה פריון ורווחיות, הבנת ההשפעה של קרקע חקלאית שימוש פרקטיקות משאבי הקרקע, והערכת אסטרטגיות עבור פחמן פחמיות1, 23,,4. פחמן בקרקע הוא מחוון אוניברסלי של איכות קרקע5. פותחו מספר שיטות למדידות פחמן בקרקע. יבש בעירה (DC) הייתה השיטה הנפוצה ביותר עבור שנים6; שיטה זו מבוססת על איסוף הדגימה השדה ואת מעבדה לעיבוד מידה היא הרסנית, עבודה אינטנסיבית ולאחר זמן רב. שתי שיטות חדשות יותר הן ספקטרוסקופית לייזר המושרה התמוטטות, ליד באמצע ספקטרוסקופית אינפרא אדום7. שיטות אלה גם הם הרסניים, רק לנתח את השכבה מאוד ליד-פני הקרקע (0.1 - 1 ס מ עומק הקרקע). בנוסף, שיטות אלה תשואות רק נקודת מדידות של פחמן תוכן עבור אמצעי אחסון מדגם קטן (~ 60 ס מ3 עבור שיטת DC ו- 0.01-10 ס מ3 עבור שיטות ספקטרוסקופית אינפרא אדום). מדידות כאלה נקודה להקשות לשחזר תוצאות שדה או נוף קשקשים. מאז שיטות אלה הם הרסניים, מדידות חוזרות הם גם בלתי אפשרי.
חוקרים קודמים כשהמטרה הציע החלת טכנולוגיה ניוטרון אדמה פחמן ניתוח (שיטת תוספות)7,8,9. המאמץ הראשוני הזה פיתח תאוריה ותרגול השימוש ניוטרון גמא ניתוח למדידה פחמן בקרקע. החל בשנת 2013, המאמץ הזה המשיך ב משרד החקלאות-ARS הלאומית אדמה Dynamics מעבדה (NSDL). הרחבת יישום טכנולוגי זה 10 השנים האחרונות היא בשל שני גורמים עיקריים: הזמינות של גנרטורים ניוטרון מסחרי זול יחסית, גלאי גמא ו אלקטרוניקה המתאימים בתוכנה; משוכללת ניוטרון-גרעינים אינטראקציה עם הפניה מסדי נתונים. בשיטה זו יש מספר יתרונות על פני אחרים. ניתן לתמרן מערכת תוספות, מניחים על משטח, מעל כל סוג שדה הדורש מידה. שיטה זו גמישה מקומיים ניתן לנתח אמצעי קרקעות גדול (~ 300 ק ג) יכול להיות אינטרפולציה על שדה חקלאי שלם באמצעות כמה מדידות. מערכת זו תוספות הוא גם מסוגל לפעול במצב סריקה הקובע פחמן ממוצע של אזור מבוסס על סריקה על רשת predetermine של השדה או נוף.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. בניית מערכת תוספות
איור 1. הארצי מערכת גאומטריה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
באיור 2. סקירה כללית של מערכת INS.
A) בלוק הראשון מכיל מחולל ניוטרון, גלאי נייטרונים ומערכת החשמל; B) בלוק השני מכיל שלושה גלאי נאי (Tl); C) רחוב שלישי מכיל ציוד לפעולת המערכת; D) מבט כללי הרחוב הראשון מציג את הרכיבים הבודדים; E) תקריב תצוגה של שגלאי הגמא. 10 אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
2. התראה ודרישות אישי
3. הכנה של מערכת תוספות מדידה
4. כיול של מערכת תוספות
איור 3. תצוגה של בור עם חול, בור עם תערובת של חול-פחמן % Cw 10. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
5. ביצוע מדידות הקרקע במצב סטטי

6. ניצוח אדמה מדידות במצב סריקה
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אדמה תוספות & TNC, TNC גמא ספקטרה
מראה כללי של ספקטרום גמא האדמה שנמדד מוצג באיור4. הספקטרום מורכבות של קבוצת פסגות על רקע רציפה. הפסגות הראשי של עניין יש centroids 4.44 תהליך, תהליך 1.78 ה IN & TNC ספקטרה. הפסגה השנייה ניתן לייחס גרעינים סיליקון הכלול אדמה, השיא הראשון שיא חופפים מן הגרעינים פחמן וסיליקון. ההליך להפקת פחמן נטו שיא באזור מ ספקטרה אלה המתוארים לעיל. הליך זה אמור לשמש בכל המקרים לקביעת אזור ה...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בונים על הקרן הוקמה על ידי חוקרים קודמים, הצוות NSDL התייחס שאלות קריטיות לשימוש מעשי ומוצלח של טכנולוגיה זו בהגדרות שדה בעולם האמיתי. בתחילה, חוקרים NSDL הפגינו את הצורך להביא בחשבון האות רקע מערכת תוספות בקביעת אזורי שיא פחמן נטו. 11 מאמץ נוסף הראה כי האזור שיא פחמן נטו המאפיינת את אחוז המשקל פחמן ממוצע לשכבת הקרקע העליונה 10 ס מ (ללא קשר פחמן עומק הפצה shape) על ידי התלות ביחס ישיר. בנוסף, ציוד נדרש לצורך כיול המערכת הארצי (דהיינו, כ- 1.5 מ' x 1.5 m x 0.6 מ' בורות עם תערובות שונות של ח...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים אין לחשוף.
המחברים חבים בארי ג דורמן, רוברט א Icenogle, חואן רודריגז, מוריס ג ולש של מרלין Siegford לסיוע טכני במדידות ניסיוני, ג'ים קלארק, דקסטר LaGrand לקבלת סיוע עם סימולציות מחשב. אנו מודים שיה LLC להתרת השימוש שלהם אלקטרוניקה, גלאי בפרויקט זה. עבודה זו נתמכה על-ידי NIFA עלא מחקר החוזה לא ALA061-4-15014 "גאו-מרחביים דיוק המיפוי של אדמת בפחמן עבור פרודוקטיביות החקלאי וניהול מחזור החיים".
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מחולל נויטרונים | תרמו פישר סיינטיפיק, קולורדו ספרינגס, CO תוכנת DNC | MP320 | |
| גלאי גמא: | na | ||
| - NaI(Tl) גביש | Scionix ארה"ב, אורלנדו, פלורידה | ||
| - אלקטרוניקה | XIA LLC, הייוורד, קליפורניה | ||
| - תוכנה | סוללת | ||
| Fullriver Battery USA, Camarillo, CA | DC105-12 | ||
| Invertor | Nova Electric, Bergenfield, NJ | CGL 600W-series | |
| Charger PRO Charging Systems, LLC, LaVergne, TN | PS4 | ||
| בלוק ברזל | כל | חומצה | |
| בורית | כל | ||
| מחשב נייד | כל | ||
| מתכת | Magnetic Shield Corp., Bensenville, IL | MU010-12 | |
| חול בנייה | כל | קליפת | |
| קוקוס | General Carbon Corp., פטרסון, ניו ג'רזי | GC 8 X 30S | |
| הפניה Cs-137 | מקור כל |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.