स्थैतिक और स्कैनिंग मोड में न्यूट्रॉन-गामा विश्लेषण द्वारा मृदा कार्बन की माप
Summary
यहां, हम एकल बिंदु मापन (स्थैतिक मोड) या फ़ील्ड औसत (स्कैनिंग मोड) के लिए न्यूट्रॉन-गामा तकनीक का उपयोग करके मिट्टी के कार्बन के सीटू माप में प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं. हम भी प्रणाली निर्माण और विस्तृत डेटा उपचार प्रक्रियाओं का वर्णन ।
Abstract
मृदा कार्बन विश्लेषण के लिए लोचदार न्यूट्रॉन कैटरिंग (INS) विधि के इस स्पेसिफिकेशंस वर्णित आवेदन पंजीकरण और गामा किरणों के विश्लेषण के आधार पर बनाया गया है जब न्यूट्रॉन मिट्टी तत्वों के साथ बातचीत । ins प्रणाली के मुख्य भागों एक स्पंदित न्यूट्रॉन जनरेटर, NaI (Tl) गामा डिटेक्टरों, विभाजित इलेक्ट्रॉनिक्स गामा स्पेक्ट्रा के कारण अलग करने के लिए और थर्मामीटरों-न्यूट्रॉन कब्जा (TNC) प्रक्रियाओं, और गामा स्पेक्ट्रा अधिग्रहण और डेटा प्रोसेसिंग के लिए सॉफ्टवेयर हैं । इस विधि में अंय तरीकों पर कई लाभ है कि यह एक गैर सीटू विधि है कि बड़ी मिट्टी की मात्रा में औसत कार्बन सामग्री के उपायों में विनाशकारी है, negligibly मिट्टी कार्बन में स्थानीय तेज परिवर्तन से प्रभावित है, और स्थिर में इस्तेमाल किया जा सकता है या स्कैनिंग मोड । INS विधि का परिणाम है एक साइट से कार्बन सामग्री के एक पदचिह्न के साथ ~ २.५-3 मीटर2 स्थिर शासन में, या औसत कार्बन सामग्री की स्कैनिंग शासन में ट्रैवर्सल क्षेत्र । वर्तमान आईएनएस प्रणाली की माप सीमा & #62; १.५ कार्बन वजन% (एक 1 hmeasurement के लिए ऊपरी 10 सेमी मिट्टी परत में मानक विचलन ± ०.३ डब्ल्यू%) ।
Introduction
मिट्टी कार्बन सामग्री का ज्ञान मिट्टी उत्पादकता और लाभप्रदता के अनुकूलन के लिए आवश्यक है, कृषि भूमि का उपयोग करें प्रथाओं के मृदा संसाधनों पर प्रभाव को समझने, और कार्बन ज़ब्ती के लिए रणनीतियों का मूल्यांकन1, 2,3,4. मृदा कार्बन मृदा की गुणवत्ता का एक सार्वभौमिक संकेतक है5। कई तरीकों मिट्टी कार्बन माप के लिए विकसित किया गया है । शुष्क दहन (DC) वर्षों के लिए सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया विधि रहा है6; इस विधि क्षेत्र नमूना संग्रह और प्रयोगशाला प्रसंस्करण और विनाशकारी, श्रम गहन है कि माप, और समय लेने पर आधारित है । दो नए तरीकों लेजर प्रेरित टूटने स्पेक्ट्रोस्कोपी हैं, और के पास और मध्य अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी7। इन तरीकों को भी विनाशकारी और केवल बहुत निकट सतह मिट्टी परत का विश्लेषण कर रहे है (०.१-1 सेमी मिट्टी गहराई) । इसके अलावा, इन तरीकों केवल छोटे नमूना मात्रा के लिए कार्बन सामग्री के बिंदु माप उपज (~ ६० cm3 डीसी विधि के लिए, और 0.01-10 सेमी3 अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी तरीकों के लिए) । इस तरह के बिंदु माप यह मुश्किल क्षेत्र या परिदृश्य तराजू को परिणाम एक्सट्रपलेशन करने के लिए बनाते हैं । चूंकि इन तरीकों विनाशकारी हैं, आवर्ती माप भी असंभव है ।
Brookhaven राष्ट्रीय प्रयोगशाला में पिछले शोधकर्ताओं मृदा कार्बन विश्लेषण (INS विधि)7,8,9के लिए न्यूट्रॉन प्रौद्योगिकी लागू करने का सुझाव दिया । इस आरंभिक प्रयास ने मृदा कार्बन मापन के लिए न्यूट्रॉन गामा विश्लेषण के प्रयोग के सिद्धांत और अभ्यास को विकसित किया । २०१३ में शुरू, यह प्रयास USDA-ARS राष्ट्रीय मृदा गतिशीलता प्रयोगशाला (एनएसडीएल) में जारी किया गया था । पिछले 10 वर्षों में इस तकनीकी आवेदन के विस्तार के दो मुख्य कारकों की वजह से है: अपेक्षाकृत सस्ती वाणिज्यिक न्यूट्रॉन जेनरेटर की उपलब्धता, गामा डिटेक्टरों, और सॉफ्टवेयर के साथ इसी इलेक्ट्रॉनिक्स; और कला न्यूट्रॉन-नाभिक इंटरेक्शन संदर्भ डेटाबेस की स्थिति । इस विधि दूसरों पर कई फायदे हैं । एक INS प्रणाली, एक मंच पर रखा, क्षेत्र के किसी भी प्रकार है कि माप की आवश्यकता पर युद्धाभ्यास किया जा सकता है । इस गैर विनाशकारी में-सीटू विधि बड़ी मिट्टी की मात्रा (~ ३०० किग्रा) है कि एक पूरे कृषि क्षेत्र के लिए दुओं जा सकता है बस कुछ माप का उपयोग कर विश्लेषण कर सकते हैं । इस INS प्रणाली भी एक स्कैनिंग मोड है कि एक क्षेत्र या परिदृश्य के एक पूर्व निर्धारित ग्रिड पर स्कैनिंग के आधार पर की औसत कार्बन सामग्री निर्धारित करता है में काम करने में सक्षम है ।
Protocol
1. आईएनएस प्रणाली का निर्माण का उपयोग सामान्य INS प्रणाली ज्यामिति में दर्शाए चित्रा १ .
चित्रा १ . INS प्रणाली…
Representative Results
Discussion
पिछले शोधकर्ताओं द्वारा स्थापित नींव पर बिल्डिंग, एनएसडीएल स्टाफ वास्तविक दुनिया क्षेत्र सेटिंग्स में इस तकनीक के व्यावहारिक और सफल उपयोग करने के लिए महत्वपूर्ण सवाल संबोधित किया । शुरू में, एनएसडी?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक बैरी जी Dorman, रॉबर्ट ए Icenogle, जुआन Rodriguez, मॉरिस जी वेल्च, और मार्लिन Siegford प्रयोगात्मक माप में तकनीकी सहायता के लिए, और जिम क्लार्क और निपुण LaGrand कंप्यूटर सिमुलेशन के साथ सहायता के लिए के लिए ऋणी हैं । हम अपने इलेक्ट्रॉनिक्स और इस परियोजना में डिटेक्टरों के उपयोग की अनुमति देने के लिए ज़िया LLC धंयवाद । यह काम कृषि उत्पादकता और जीवन चक्र प्रबंधन के लिए मिट्टी कार्बन सामग्री के “प्रेसिजन geospatial मानचित्रण” निफा ाला अनुसंधान अनुबंध सं ALA061-4-15014 द्वारा समर्थित किया गया था ।
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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