측정 토양 탄소 고정 및 검색 모드에서 중성자-감마선 분석에 의해
Summary
여기, 우리 현장에서 측정 토양 탄소 단일 지점 측정 (정적 모드)에 대 한 중성자-감마 기법을 사용 하 여 프로토콜을 제시 또는 필드 평균 (스캐닝 모드). 우리는 또한 시스템 구축 기술 및 정교한 데이터 처리 절차.
Abstract
뿌리는 토양 탄소 분석 방법 (INS) 탄력 중성자의 여기 설명된 응용 프로그램 등록 및 토양 요소와 상호 작용 하는 중성자를 생성 하는 감마선의 분석을 기반으로 합니다. 기능 시스템의 주요 부품은 펄스 중성자 발전기, NaI(Tl) 감마 검출기, 전자 기능 및 열 중성자 캡처 (TNC) 프로세스 및 소프트웨어 감마 스펙트럼 수집 및 데이터 처리에 대 한 감마 스펙트럼을 분할. 이 메서드는 다른 방법에 비해 몇 가지 장점이 한다는 점에서 그것은 평균 탄소를 측정 하는 비파괴 현장에 방법 큰 토양 볼륨에 콘텐츠, 사소 하 게 로컬 날카로운 변화 토양 탄소에 의해 영향을 고정에 사용할 수 있습니다 또는 스캔 모드입니다. 기능 방법의 결과 ~2.5-고정 정권에서 3 m2 의 풋프린트를 가진 사이트에서 탄소 콘텐츠 또는 검색 정권에서 통과 지역의 평균 탄소 함량. 현재 기능 시스템의 측정 범위는 > 1.5 탄소 무게 % (표준 편차 ± 0.3 w %) 1 hmeasurement에 대 한 상위 10 ㎝ 토양 층에서.
Introduction
지식의 토양 탄소 함량은 토양 생산성과 수익성, 농업 토지 이용 관행 토양 자원에 미치는 영향을 이해 하 고 탄소 격리1, 에 대 한 전략을 평가의 최적화에 필요한 2,,34. 토양 탄소 토양 품질5의 보편적인 지시자 이다. 여러 가지 방법은 토양 탄소 측정을 위해 개발 되었습니다. 건조 연소 (DC) 되었습니다 년6;에 대 한 가장 널리 사용 되는 방법 이 방법은 필드 샘플 컬렉션 실험실 처리 및 측정은 파괴, 노동, 집중과 시간이 소요를 기반으로 합니다. 두 가지 새로운 방법 레이저 유도 내역 분광학, 고 가까운 적외선 분광학7중간. 이 메서드는 또한 파괴 및만 매우 가까운 표면 토양 층 (0.1-1 cm 토양 깊이)를 분석. 또한,이 방법만 포인트를 얻을 작은 샘플 볼륨 (DC 메서드에 대 한 ~ 60 cm3 그리고 0.01-10 cm3 적외선 분광학 방법에 대 한)에 대 한 탄소 함량의 측정. 같은 지점 측정 결과 필드 또는 프리 스케일 추정 하기 어려울. 이러한 메서드는 파괴 하 고, 이후 반복 측정은 또한 가능 합니다.
Brookhaven 국립 연구소에 이전 연구원 토양 탄소 분석 (기능 방법)7,,89중성자 기술을 적용을 제안 했다. 이 초기 노력 개발 토양 탄소 측정에 대 한 사용 하 여 중성자 감마 분석의 이론과. 2013 년에 시작,이 노력에는 미국 농 무부-ARS 국가 토양 역학 실험실 (NSDL) 계속 되었다. 지난 10 년 동안이 기술 응용 프로그램의 확장은 두 가지 주요 요소: 상대적으로 저렴 한 상업 중성자 발전기, 감마 검출기 및 소프트웨어와 함께 해당 전자의 가용성 그리고 첨단 중성자 핵 상호 작용 참조 데이터베이스. 이 방법은 다른 사람 몇 가지 장점이 있습니다. 플랫폼에 배치 하는 기능 시스템 측정을 필요로 하는 분야의 어떤 종류 이상의 기동 될 수 있습니다. 이 아닌-파괴 -해 라 방법 단지 몇 가지 측정을 사용 하 여 전체 농업 분야에 보간 될 수 있는 큰 토양 볼륨 (~ 300 ㎏)을 분석할 수 있습니다. 이 기능 시스템은 또한 필드 또는 가로의 predetermine 그리드를 통해 검색에 따라 지역의 평균 탄소 함량을 결정 하는 검색 모드에서 작동 가능.
Protocol
Representative Results
Discussion
이전 연구에 의해 설립 재단 건물, NSDL 직원 실제 필드 설정에서이 기술의 실용적이 고 성공적인 사용에 중요 한 질문을 해결. 처음, NSDL 연구원 그물 탄소 피크 넓이 결정할 때 기능 시스템 배경 신호를 담당 하는 필요성을 설명 했다. 11 또 다른 노력을 보여주었다 그물 탄소 피크 지역 (탄소 깊이 분포 모양)에 상단 10 ㎝ 토양 층의 평균 탄소 무게 % 특징 직접 비례 종속성에 의해. …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 배리 G. Dorman, 로버트 A. Icenogle, 후안 로드 리 게 스, 모리스 G. 웰 치, 그리고 실험 측정, 기술 지원에 대 한 청 새치 Siegford 및 짐 클라크과 컴퓨터 시뮬레이션에 대해 덱스터 LaGrand 빚을. 우리는이 프로젝트에 그들의 전자공학 및 감지기의 사용을 수 있도록 쌰 LLC를 감사 합니다. 이 작품에 의해 NIFA ALA 연구 계약 없음 ALA061-4-15014 지원 되었다 “농업 생산성 및 수명 주기 관리를 위한 토양 탄소 함량의 정밀 지리 공간 매핑”.
Materials
| Neutron Generator | Thermo Fisher Scientific, Colorado Springs, CO DNC software |
MP320 | |
| Gamma-detector: | na | ||
| – NaI(Tl) crystal | Scionix USA, Orlando, FL | ||
| – Electronics | XIA LLC, Hayward, CA | ||
| – Software | ProSpect | ||
| Battery | Fullriver Battery USA, Camarillo, CA | DC105-12 | |
| Invertor | Nova Electric, Bergenfield, NJ | CGL 600W-series | |
| Charger | PRO Charging Systems, LLC, LaVergne, TN | PS4 | |
| Block of Iron | Any | na | |
| Boric Acid | Any | na | |
| Laptop | Any | na | |
| mu-metal | Magnetic Shield Corp., Bensenville, IL | MU010-12 | |
| Construction sand | Any | na | |
| Coconut shell | General Carbon Corp., Patterson, NJ | GC 8 X 30S | |
| Reference Cs-137 source | Any | na |
References
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