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토양 탄소 저장은 기후 변화를 악화시킬 수 있는 엄청난 잠재적 위험을 의미하지만 또한 기후 변화를 완화시킬 수 있는 큰 기회를 나타낸다. 토양은 현재 대기 중에 있는 탄소의 3배 이상을 저장한다. 기후 변화로 인해 토양이 따뜻해지면서 미생물 대사율이 증가하여 토양 탄소 분해를 증가시키고 CO2를 대기 중으로 방출하게 된다. 이는 기후 변화에 대한 긍정적인 피드백이다.

그러나 식물성장의 증가나 토양관리의 개선으로 토양에 대한 유기물질 입력이 증가하면 토양에서 탄소를 적극적으로 배출할 수 있다. 이 두 과정의 균형에 따라 토양이 탄소 순 공급원이 되어 기후 변화를 악화시킬지, 아니면 순 싱크대가 되어 기후 변화를 완화시키는 데 도움이 될지를 결정할 것이다. 토양 탄소 균형을 계산하기 위해 토양에서 발생하는 탄소 손실을 결정하기 위해서는 토양 호흡율에 대한 정확한 데이터가 필요하다.

Caitlin Hicks 박사는 다트머스 대학 (Dartmouth College) 박사가 이전에 농업에 사용되었던 오래된 밭 생태계에서 토양 호흡률을 측정하기 위해 여름과 가을의 2018 년 동안 CFLUX-1 자동 토양 CO2 플럭스 시스템 4 세트를 사용했다. 이 지역의 토양은 수백 년 동안의 경작 및 방목으로 인해 토양 탄소 (C) 축적량의 60 %까지 손실되었다. 이러한 퇴화 된 토양은 퇴비 첨가를 통해 토양 탄소 저장을 증가시키는 기회를 나타낸다. 그러나 토양의 탄소 저장을 증가시키기위한 노력이 따뜻한 기온으로 인한 분해 속도의 증가에 의해 저지 될지는 불분명하다. Dr. Hicks Pries는 CFLUX-1 자동 토양 CO2 플럭스 시스템을 사용하여 2019 년에 실험 치료를 시작하기 전에 2018 년 기준 데이터를 수집했다.

4개월 동안 매시간 데이터를 수집하는 동안 CFLUX-1은 10,000개 이상의 토양 호흡 플럭스를 수집했다(그림 1). 이러한 데이터는 최소한의 유지 노력으로 수집되었다. 실험실은 기본적으로 2주에 한 번씩 Wi-Fi 연결을 이용해 챔버를 점검했고 6주에 한 번씩 흡수성 기둥을 바꿨다. 이러한 데이터는 계절성, 토양 온도 및 토양 수분이 토양 호흡율에 어떤 영향을 미치는지 조사하기 위해 사용되었다. 아래 나온 것처럼 토양 호흡률은 온도에 따라 약 25 °C까지 증가했다(그림 2). 25 °C 이상에서는 토양 수분 의존도가 높았다(그림 3). 힉스 프리즈 박사와 그녀의 학생들은 이러한 자료를 이용하여 토양 온도와 습기를 바탕으로 1년 내내 토양 호흡을 추정할 수 있는 경험적 모델을 개발할 것이다.

(그림 3). 토양 온도와 달리 토양 호흡과 토양 수분(HydraProbe로 측정된 체적 수분 함량; 우측) 사이에 분명한 전반적인 추세는 없었다. 그러나 온도가 >25 °C일 때는 토양 호흡과 토양 수분 사이에 강한 양의 상관관계가 있었다.?

Hicks Pries 연구소는 연간 토양 호흡 손실을 추정하기 위해 CFLUX-1 데이터에 기초한 경험적 모델을 사용할 것이다. 연간 식물의 바이오매스로부터의 탄소 흡수 추정치와 결합하여 힉스 프라이스 연구소는 그들의 오래된 현장 생태계의 탄소 균형을 추정할 수 있을 것이다. 일단 온난화 실험에 의한 퇴비 첨가가 시작되면, 그들은 이러한 기준 데이터를 치료 효과와 비교할 수 있을 것이다. CFLUX-1 자동 토양 CO2 플럭스 시스템 및 Stevens HydraProbes는 실험 기간 동안 계속해서 귀중한 데이터를 제공할 것이다.

- Co2 측정범위 : 0-2000 μmol mol-1 (Standard)
- 정밀도 : 1 μmol mol-1
- H2O 측정범위 : 0-75 mb
- 정밀도 : 0.1 mb 
- 압력 보정 범위 : 80-115 kPa 
- 정확도 : <1%
- 선형성 : <1% 
- 안정도 : 주기적인 “Auto-Zero 수행으로 최적의 상태 유지
- 워밍업시간 : 약 15분
- 샘플링 속도 : 10 Hz
- 샘플링 펌프 : 200?500 cc/min
- 온도센서 범위 : -20 °C to +50 °C
- 입력 : ?0~1V 1채널 / SDI-12 1채널 지원
- 데이터 저장 : USB메모리
- 전원 : 7-16 VDC
- 소비전력 : 예열시 - 15W (12V at 1.2A)
                측정시 - 7.2W (12V at 0.6A)?
- 외장센서 인터페이스 : 지중온도/ PAR 센서(선택사항)
- 작동온도 : -20 to +50 °C,
- 사이즈 : 60.75 cm (L) x 30 cm (H) x 30 cm (W)
- 무게 : 8.5 kg

- 설치된 모습, 문어발식 튜브가 없는 독립 시스템 

◆ WiFi 무선통신을 통한 데이터 수집, 조회, 제어 및 상태 정보 조회