🌎Respiromètre ExSitu

Un instrument pour évaluer la respiration basale du sol

Instrument d’évaluation de la mesure de respiration basale du sol, par accumulation de CO2 dans des chambres d’incubation. L’invention comporte l’appareil de mesure : « respiromètre » et la chambre d’incubation, les deux éléments sont découplés. Il est ainsi possible de réaliser plusieurs incubations d’échantillons de sol dans différentes chambres, et de lire l’ensemble au moyen d’un appareil unique.

L’instrument fonctionne autour d’un capteur CO2 proche infra-rouge (Sensirion SCD30), permettant des mesures fiables à faible coût. Les chambres d’incubation sont adaptées de verrines du commerce au moyen d’une pièce imprimé en 3D.

Note de versions

Version aboutie du prototype Respiromètre V2 - © Pecnotlab 2024

V1 - SCOP SAGNE en 2019 - prototype

V2 - SCOP SAGNE et IRD en 2023 - version minimaliste non aboutie sans écran, ni inter de calibration ni contrôle de la tension. Mode veille profonde et calibration peu pratique.

V3 - SCOP SAGNE juillet 2024 pour la version définitive du Respiromètre Exsitu avec un microcontrôleur de qualité.

Objectif de l'instrument

SituResp, l’indicateur de référence biofunctool pour la mesure de respiration basale, pâtit d’une certaine lourdeur opérationnelle. La préparation du gel et la conservation des cuvettes sont délicates, nécessité d’effectuer deux lectures de chaque échantillon (t0 et t24h), dépendance à du matériel de laboratoire et approvisionnement en fournitures (cuvettes, réactifs).

La méthode de référence ISO16072:2002 (titration à la soude), n’est pas déployable sur le terrain et requiert des compétences de laboratoire, deux points incompatibles avec l’approche biofunctool.

Les avancées technologiques dans le domaine de la mesure proche infrarouge (NIR), ont rendu accessible au grand public des capteurs CO2 destinés au suivi de qualité de l’air. Ces systèmes sont proposés à faible coût (moins de 100€) et sont suffisamment fiables pour réaliser des mesures de respiration. Les capteurs SensAir K30 ou Sensirion SCD30 ont ainsi déjà largement été détournés par des scientifiques pour réaliser:

• Des chambres de respiration InSitu(2)

• Des incubateurs pour des mesures de flux(3,4)

Ces systèmes connus utilisent cependant un capteur CO2 par chambre, ce qui est limitant sur le nombre d’échantillons analysables en parallèles ou alors sur le coût de chacune des chambres d’incubation, devant être équipée d’un capteur et d’un dispositif d’enregistrement des données. Ce type de chambres, équipées de capteurs, se prête donc mieux à des mesures de flux, relativement courtes (quelques minutes à quelques heures) et à fréquences moyennement élevées (plusieurs mesures par minutes). Dans cette configuration les échantillons sont traités les uns à la suite des autres, en série.

L’objectif de l’instrument développé ici, est d’effectuer une unique mesure de CO2 cumulative après un ou plusieurs jours d’incubation. Equiper chaque chambre d’un capteur semble donc démesuré et non adapté au nombre d’échantillons à traiter en parallèle (plusieurs dizaines). L’instrument présenté sépare donc l’incubation de l’échantillon de l’appareil de mesure.

Références

1. Macagga, R. et al. Validation and field application of a low-cost device to measure CO 2 and ET fluxes. https://egusphere.copernicus.org/preprints/2023/egusphere-2023-553/ (2023) doi:10.5194/egusphere-2023-553.

2. Gagnon, S., L’Hérault, E., Lemay, M. & Allard, M. New low-cost automated system of closed chambers to measure greenhouse gas emissions from the tundra. Agricultural and Forest Meteorology 228–229, 29–41 (2016).

3. Huber, S. et al. Suitability of microbial and organic matter indicators for on‐farm soil health monitoring. Soil Use and Management sum.12993 (2023) doi:10.1111/sum.12993.

4. Gan, H., Roper, W. R., Groffman, P. M., Morris, T. F. & Guillard, K. Automated sensor-based quantification of soil water retention and microbial respiration across drying conditions. Soil Biology and Biochemistry 180, 108987 (2023).