はじめに

切り札土壌呼吸モニタリング技術は英国ADC社が呼吸室法に基づいて開発し、ACE土壌呼吸モニター（ACEと略称）は自動開閉可能呼吸室、内蔵CO₂分析器の回転アーム及び制御ユニットは完全でコンパクトな野外監視測定器を構成し、閉鎖式測定器と開放式測定器の2種類があり、閉鎖透明式、閉鎖非透明式、開放透明式、開放非透明式などのすべての呼吸室測定方法技術を含み、定点的に土壌呼吸及び土壌温度、土壌水分とPARを連続的に監視することができ、機械全体の防水防塵、データは自動的にメモリカードに保存され、12 V 40 Ah蓄電池は野外で1ヶ月近く連続的に監視することができる。

切り札現在、世界で唯一、野外に長期間放置して土壌呼吸モニタリングを行うことができる高度統合機器である。

上図の研究者はそれぞれ開放式透明（左）と開放式非透明（右）の2種類の呼吸室を用いて測定を行った

応用分野

ü世界の炭素収支バランス研究は、炭素取引に正確なデータ源を提供する

ü気候変動データと結合して、温室効果ガス排出が気候変動に与える影響を研究する

ü渦度に関するデータと結合し、フラックス変化に対して合理的な解釈を行う

ü土壌呼吸の影響因子及び制御メカニズムに関する研究

ü異なる作物または耕作タイプまたは殺虫剤が土壌呼吸に与える影響

ü微生物生態学

ü土壌汚染の回復研究

ü埋立処分場における土壌呼吸状態の研究

動作原理

切り札2つの測定モードを使用します：閉鎖式と開放式。2つのモードは異なる動作原理を採用している。

1：閉鎖式測定原理：測定を開始する前に呼吸カバーが自動的に閉じ、密閉された呼吸室を形成する。呼吸室に隣接するアーム内には、高精度のCO₂赤外ガス分析器（IRGA）。呼吸室のガスを10 sごとに分析し、測定終了後に分析データから土壌表面フラックス（土壌呼吸値）を自動計算する。

2：開放式測定原理：測定を開始する前に呼吸カバーは自動的に閉じ、測定中、呼吸室は環境ガスと接続し、上部に圧力放出装置を設置し、内外の気圧の安定を維持する。一定流速で定常状態に達した後にポンプインガスとポンプアウトガスのCOを測定する₂濃度差Δcは、自動的にフラックス値を算出する。

機能の特徴

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）高度集積、全自動化、一体型土壌呼吸モニタリングシステム、自動開閉呼吸室、CO₂分析器、データ収集器及びオペレーティングシステムが統合されており、携帯移動が容易であり、コンピュータなどの外部機器を追加配置する必要がなく、配管接続などの複雑で時間のかかるインストールプロセスが不要である

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）内蔵マイコン5キー式オペレーティングシステム、大型240×64ドットマトリクスLCDスクリーンは設定操作、データ閲覧及び診断に用いる

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）閉鎖式と開放式があり、干ばつ区などの土壌呼吸が弱い場合、閉鎖式の測定を推奨する

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）呼吸室面積は415 cmに達した²透明呼吸室と非透明呼吸室があり、前者は低い草本やイネ苗群落の炭素フラックスを測定するのに適しているか、大量の光合成海藻類（例えば藍藻）、コケ地衣類植物の土壌炭素フラックスを測定するのに適している（光合成と呼吸作用がある）

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）高精度、高感度CO₂分析器、分解能は1 ppm

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）6つの土壌温度センサ、4つの土壌水分センサを接続して、異なる断面土壌水分と温度を監視することができる

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）電力供給方式は太陽光、蓄電池、220 V交流から3つの中から1つを選ぶことができる

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）複数のACEを購入して多点モニタリングを行うことができ、いくつかの透明呼吸室といくつかの非透明呼吸室を選択して土壌及び地上光合成生物（例えば生物結皮、コケ、低植生など）の総光合成、純光合成、総呼吸、純呼吸及びその相互関係と昼夜動的変化構造などのモニタリング分析に用いることができる

技術指標

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）赤外ガス分析計：土壌呼吸室に内蔵、ガス路が短く、応答時間が速い

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）一酸化炭素₂：測定範囲：標準範囲0-896 ppm（大量のコースと範囲をカスタマイズ可能）解像度：1 ppm

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）標準打数：0-3000μmol m^-2s^-1シリコン光電池

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）土壌温度熱抵抗プローブ：測定範囲：-20-50℃、6個までの土壌温度プローブを接続できる

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）土壌水分プローブSM 300：測定範囲0〜100 vol%、精度3%（土壌に対して標定を行った後）、測定土体範囲：55 mmx 70 mm、最大4つの土壌水分プローブを接続可能

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）土壌水分プローブTheta：測定範囲0-1.0 m³.m^-3;精度±1%（特殊な定格後）プローブ寸法、プローブ長60 mm、プローブ長207 mm、最大4つの土壌水分プローブを接続可能

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）呼吸室流量制御：200-5000 ml/min（137-3425µmol sec^-1）、精度：±流速の3%

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）呼吸室タイプ：開放透明、開放非透明、閉鎖透明、閉鎖非透明の4種類の呼吸室を選択可能

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）機器操作：独立ホスト、PC/PDA不要

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）データ記録：2 Gモバイルメモリカード（SD）、800万組以上のデータを記憶できる

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）電源供給：外部電池、太陽光パネル又は風力供給、12 v、40 Ah蓄電池は最長28日間持続可能に給電し、ネットワーク式のみ内部電池1.0 Ahがある

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）データダウンロード：SDカードを読み込むか、USB接続を使用する

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）電子部分接続：堅牢、防水の3 pinソケット（プラグ）

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）プログラム：インターフェースフレンドリー、5キー制御による

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）ガス接続：3 mmガス路継手

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）表示：240×64ドットマトリクスLCD画面

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）サイズ：82×33×13 cm

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）密封室容積：2.6 L

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）開放室体積：1.0 L

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）土壌呼吸カバー直径：23 cm

アルファベットl（英語アルファベットの12番目のアルファベット）重量：9.0 kg

上図左は埋設コイル、右はACE接続土壌水分と土壌度センサー実物図

呼吸室のオプション

クローズドとオープンの違い

透明と非透明の違い

操作画面と結果

応用事例

屈冉ら（2010）は秦嶺でACEを用いて土壌微生物と有機酸が土壌呼吸に与える影響を研究した。研究により、土壌呼吸速度は土壌細菌、放線菌、シュウ酸、クエン酸と極めて顕著に正の相関を示した。

産地

イギリス

オプション技術方案

1)複数のACEを選択してマルチポイント監視を行うことができ、ACE MASTERホストとネットワーク監視方案を構成する

2)オプション土壌酸素測定モジュール

3)土壌微生物の呼吸作用を評価するために高分光イメージングをオプションで配合することができる

4)赤外線熱イメージングを選択的に配合して土壌水分、温度変化が呼吸に与える影響を研究することができる

5)オプションでECOORONを割り当てる®無人機プラットフォームは高スペクトルと赤外熱イメージングセンサを搭載して時空構造の調査研究を行う

部分参考文献

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