Name: Evaluación de metano y óxido nitroso flujos de arrozal mediante estática cerrado cámaras de mantenimiento de plantas en espacios vacíos (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-09-06T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 3 s
Description: Aprenda a medir emisiones de metano y óxido nitroso en arrozales mediante cámaras estáticas cerradas con plantas en el espacio superior. Este método permite evaluar gases de efecto invernadero en condiciones inundadas.

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Los autores agradecemos a Marco Romani y Eleonora Francesca Miniotti y el equipo de investigación centro de Ente Nazionale Risi, que organizó el ensayo experimental donde se creó el vídeo. También queremos agradecer a Francesco Alluvione por el primer flash científico conduce a la realización del protocolo y a Joan Leonard por su precioso trabajo de la edición inglesa del manuscrito.

1. diseño de la cámara
<ol><li>Montar cada cámara con tres elementos principales: un ancla, una tapa y al menos cuatro extensiones.</li>
	<li>Construir el anclaje en forma de una 75 cm x 36 cm x 25 cm (L x W x H) caja rectangular de acero inoxidable. Soldar un canal de agua rellenable 10-13 m m (w) x 13-20 mm (h) para el perímetro rectangular superior del ancla. Taladre dos agujeros (1 cm de diámetro) en cada uno de los cuatro lados del anclaje 5 cm desde el canal de agua superior. Nota: Anclajes de aislar la columna de suelo debajo de la cámara y evitar la difusión lateral. El canal es necesario para lograr un efectivo sellado entre el anclaje y la tapa. Los agujeros de aseguran una descarga rápida de agua estancada dentro de la cámara durante los eventos de drenaje de campo.</li>
	<li>Construir una tapa en forma de caja rectangular de acero inoxidable y de tamaño 75 cm x 36 cm x 20 cm (L x W x H) con un volumen interno de 54 L. Asegúrese eso él ajusta el canal de agua rellenable perfectamente.</li>
	<li>Cubra la tapa con una espuma de célula cerrada espesor 4 cm es decir, a su vez, cubiertos por una capa reflectante (aluminio-como). Nota: Es necesario dotar a la cámara con un sistema de control de temperatura para no promover la actividad microbiana artificialmente, consiguiente a un aumento de temperatura no deseadas durante el cierre de la cámara.</li>
	<li>Equipar cada tapa con una válvula de ventilación, hecha de un pedazo curvado de tubo plástico (1,5 cm x 24 cm, D x L) tamaño de la cámara volumen y viento condiciones25. Conecte la válvula de respiradero en la tapa por taladrar un agujero de 1,5 cm en el centro de una de las dos caras laterales de 36 cm de la tapa. Luego fijar el tubo de plástico con un conector de tornillo. Nota: Se recomienda la válvula de purga para la transmisión de cambios barométricos para el encerrar el volumen de aire y compensa los cambios de volumen que ocurren durante del compartimiento de la caja y el aire muestreo retiro o asociados con el aire sin control, incluido cambios de temperatura. La ventilación debe ser un tubo y no simplemente un agujero, para que aire agotado del recinto durante una caída en la presión externa es capturado dentro del tubo y volvió al recinto en caso de que la presión aumenta de nuevo. La forma curva minimiza el potencial de la cámara de despresurización debido al flujo del viento sobre su externo de apertura, es decir, el efecto Venturi del26.</li>
	<li>Proporcionar un puerto de muestreo para retirar muestras de gas. Hacer un agujero de 1 cm en el centro de la parte superior de la tapa en un hueco de 7 cm x 7 cm excavada en la espuma de la célula. Cerrar el orificio con un tapón de goma que se adapta a un tubo de teflón (3 mm de diámetro interno, 20 cm de longitud). Asegúrese de que el tubo de teflón permite extruir 3 cm y 17 cm entromete cuando el tapón se coloca en su lugar. Conectar la parte hacia el exterior del tubo con una llave de paso unidireccional para gestionar el apertura/cierre del puerto de muestreo.</li>
	<li>Equipar cada tapa con un ventilador de PC de 12V alimentado por una batería recargable y portátil de 12V-7Ah, para asegurar la mezcla de aire. Coloque el ventilador de la PC en la parte superior interna de la tapa por medio de dos tornillos de acero atornillados a la parte interna de la cámara. Nota: Mezcla de aire es necesario para evitar cualquier estratificación de gas dentro del espacio de la cámara en el recinto, especialmente cuando están presentes grandes cantidades de vegetación.</li>
	<li>Construir una serie de extensiones para incluir las plantas dentro de la cámara cuando crecen completamente. Por ejemplo, si las plantas no superen la altura de 80 cm en su tamaño final, construir 4 extensiones para cada cámara. Asegurar que cada uno es una caja rectangular de acero inoxidable y 75 x 36 x 25 cm (L x W x H) de tamaño y con un canal de agua rellenables superior, tal como se describe para el anclaje. Agregar estas extensiones entre una ancla y una tapa en el recinto de la cámara, dependiendo de la etapa de cultivo.</li>
</ol>2. ancla de implementación y arreglo del sistema para prevenir la alteración del suelo
<ol><li>Coloque los anclajes en el suelo después de preparar el terreno (es decir, después de todas las operaciones de labranza) y antes de la siembra de arroz. Si es posible, no quitar los anclajes para la duración de la medida a menos que estrictamente necesarios, como para la operación de labranza entre dos temporadas de cultivos posterior. Inserte los anclajes unos días (mínimo 2 días) antes del comienzo de la medición de flujo, para que el suelo vuelva a equilibra después de disturbio durante la instalación.</li>
	<li>Antes de distribuir cualquier anclaje en el suelo desnudo, colocar 30 cm x 3 m (W x L) de madera tablones (en el campo y a pie exclusivamente en ellos durante las siguientes operaciones para evitar la compactación del suelo. Colocar las tablas por lo menos 0.5 m de cada anclaje.</li>
	<li>Inserte los anclajes a una profundidad de 40 cm en la bandeja labrada a Asegure el ancla y evitar la flexión lateral accidental después de la inundación del campo, especialmente cuando se utiliza la extensión. Después de que los anclajes han sido colocados en el suelo en el área asignada, coloque un marco de acero custom montada encima del ancla, mientras mantiene la alineación correcta de ambos componentes. El ancla de martillo en el suelo y prestar atención a golpear el marco y no el ancla, para evitar daños en el ancla. Después de la inserción, asegúrese de que los anclajes son perfectamente planos con un nivel de burbuja.</li>
	<li>Inserte los anclajes por lo menos tres para cada tratamiento supervisado (es decir, repeticiones). Respetar una distancia mínima entre cámaras adyacentes de 1 m, en el caso de más de una cámara dentro de la misma unidad experimental debe ser utilizado.</li>
	<li>Una vez que se insertan todos los anclajes, quite temporalmente las tablas de madera a pie y luego reorganizar el campo con un sistema de pasarelas que se origina en los bancos laterales del campo. En detalle, el lugar en los bloques de hormigón de campo por lo menos 0,5 m de las anclas, en número suficiente para mantener un sistema de tablas de madera. Nota: Pasarelas son necesarias para evitar la alteración del suelo durante los eventos de medición de gases de efecto invernadero. El número de bloques de hormigón dependerá de la distancia de los anclajes de las orillas laterales del campo. Cada tablón largo de 3 m requerirá dos bloques de hormigón para la estabilidad.</li>
</ol>3. cámara de cierre y las mediciones de gases de efecto invernadero
<ol><li>Ejecutar eventos de medición siempre a la misma hora cada día, para minimizar la variabilidad diurna. Nota: El momento mejor que representa flujo diario promedio es cuando las temperaturas están cerca de la media diaria, es decir, en 10:00 Se trata de la mejor manera de estimar el valor acumulado diario de una única medida en el día27.</li>
	<li>Al llegar en el campo, Coloque tablones de madera sobre bloques de hormigón para alcanzar a anclas. Luego, rellena los canales colocados en el perímetro superior de los anclajes con agua. Cuidadosamente añadir extensiones como necesario para incluir todas las plantas en el espacio de la cámara. Nota: Esta operación debe realizarse por dos operadores con el fin de evitar cualquier daño de cultivos. Llene con agua el canal de cada extensión usada así.</li>
	<li>Cerca de cada cámara, coloque la tapa en el canal lleno de agua de la extensión superior. Durante el período de cierre (normalmente 15-20 min, pero modificable para satisfacer las necesidades experimentales), retirar por lo menos tres muestras de gas en iguales intervalos de tiempo (por ejemplo, justo después de cierre, después de 10 min y después de 20 minutos). En los muestreos, conectar una jeringa de 50 mL equipada con una llave de paso unidireccional en el puerto de muestreo, luego se abren las dos llaves de paso (en la jeringa) y uno en el puerto de muestreo, "aclarar" la jeringa moviendo el émbolo hacia arriba y hacia abajo tres veces antes de retirar a 35 mL de compartimiento de espacios vacíos y finalmente cerrar las dos llaves de paso. Desconecte la jeringa del puerto de muestreo y guardarla aparte. Nota: Al operar cerca de las cámaras durante las inundaciones del campo, evite cualquier perturbación o una turbulencia de agua estancada ya que puede producir burbujas de gas anormal y alterar las estimaciones de flujo de gases de efecto invernadero.</li>
	<li>Agregar varias extensiones adecuadas contener las plantas de arroz. Tramites extensiones entre el anclaje y la tapa, relleno todos los canales de agua rellenable. Utilice una extensión cuando el arroz es 20-40 cm sobre la superficie del suelo (medida con una regla plegable); usar dos extensiones cuando el arroz es 40-60 cm y así sucesivamente.</li>
	<li>Durante el cierre de la cámara, medir la temperatura del espacio cada 3-5 min con un datalogger de temperatura.</li>
	<li>Considerar el evento de muestreo completa después del período de cierre. Retire la tapa y posteriormente todos utilizan extensiones. Nota: Para acortar el tiempo necesario para controlar varias cámaras y evitar el sesgo de la variabilidad diurna, es posible medir simultáneamente más de una cámara. Por ejemplo, con un equipo de dos operadores, es posible gestionar la toma de muestras de hasta 10 cámaras adyacentes en 30 minutos.</li>
	<li>Después de cada evento de muestreo, mida la altura del espacio de cada cámara desde el suelo (cuando se drena el campo) o de agua estancada (cuando el campo se inunda) utilizando una regla plegable.</li>
</ol>4. manejo y análisis de la muestra
<ol><li>Antes de cada campo de arroz visita, evacuar tres (o más) viales de vidrio de 12 mL con septa butilo-caucho por cámara de campo en el laboratorio. Nota: Los frascos pueden ser reutilizados. Antes de cada reutilización, es necesario sustituir la membrana de goma y restaurar el vacío.</li>
	<li>Tras la retirada del gas del espacio superior de la cámara, transferir las jeringa presentó muestras a los frascos evacuados rápidamente porque las jeringuillas de plástico, incluso con llave de paso cerrada, no pueden garantizar ninguna pérdida de28. Realizar a la transferencia con una aguja hipodérmica de calibre 25. En primer lugar, entra la aguja en la llave de paso, luego abrir y lavar la aguja con 5 mL de muestra. A continuación, inserte la aguja en el tabique y empuje la muestra restante de 30 mL en un frasco previamente evacuado y luego retire la aguja. Nota: La muestra dentro del frasco es > 2 atm a presión gas para múltiples análisis y para evitar cualquier flujo masivo del ambiente externo hacia la muestra, que alteraría la concentración de gases de efecto invernadero. El flush de 5 mL de muestra de la aguja permite ser reutilizado para otras muestras.</li>
	<li>Al final de cada evento de muestreo, transferir los frascos al laboratorio para su análisis. Nota: Aunque se garantiza la conservación de la muestra a 20 ° C por más de cuatro meses28, siempre es preferible llevar a cabo procedimientos analíticos lo más pronto posible.</li>
	<li>Determinar las concentraciones de gases en las muestras colectadas con un automatizado cromatógrafo de gases equipado con un detector de captura electrónica para determinar el N2O y un detector de ionización de llama para CH4 determinación29. Además de las muestras, medir las concentraciones de un número de conocidos de N2O y CH4 muestras (normas) para llevar a cabo una calibración exacta. Nota: La concentración de los estándares debe cubrir el rango de concentración esperado de las muestras.</li>
</ol>5. flujo estimación
<ol><li>El modelo elegido para la estimación del flujo debe predecir el flujo en el momento del despliegue de la cámara, es decir, el momento en que el cambio verdadero es inafectado por la presencia de la cámara.</li>
	<li>Después de determinar la concentración de gas en un volumen de base por medio de gas análisis cromatográfico y posterior calibración, calcule la cantidad absoluta de sustancia (N2O o CH4) presente en el espacio, según el volumen molar del aire deriva de la ley del Gas Ideal. Nota: Es altamente recomendable para producir una curva de calibración asociada con cada evento de muestreo, puesto que la cromatografía de gas pueden sufrir alteraciones de la señal ligera en función de las temperaturas, que puede conducir a errores.</li>
	<li>Elegir entre un modelo lineal o no lineal, según el patrón de emisión. Entre los modelos no lineales disponibles, seleccione el HM modelo25, finalmente confiando en el HMR paquete9. Si con tres puntos de tiempo (tiempo 0, tiempo 1 y tiempo 2) elige basado en la pendiente de los dos segmentos: en el caso de que la pendiente entre 0 y 1 es mayor en valores absolutos la cuesta entre 1 y 2 y las pendientes son concordantes , utilizar el modelo HM; en todos los casos, usar un modelo lineal. Si tienes más de tres puntos del tiempo, los dos modelos con HMR, pero luego elegir por su cuenta basado en la evaluación visual del modelo de mejor ajuste de la tendencia.</li>
	<li>Ajuste a cero flujos bajo el mínimo flujo Detectable, calculado según el límite de detección del cromatógrafo de gases y condiciones (temperatura, presión, volumen de espacios vacíos).</li>
	<li>Para describir la variabilidad estacional de los flujos adecuadamente, proporcionar por lo menos 40 muestreo de eventos durante todo el año (monitoreo de ambos ciclos y períodos de cultivos intercalados), intensificando la frecuencia de muestreo cerca de eventos fundamentales del ciclo del cultivo, tal como labranza, fertilizaciones, el drenaje, el establecimiento de condiciones de inundación de arroz plántulas de agua estancada y así sucesivamente. Transición de una frecuencia máxima de todos los días (por ejemplo, en períodos de drenaje, fertilizaciones, etc.) a un mínimo de una vez cada dos semanas (por ejemplo, durante el invierno).</li>
</ol>

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</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

La aplicación de la técnica de cámara cerrada estática en arroz consiste en cinco fases esenciales, correspondientes a los apartados principales descritos en el protocolo. Cada fase contiene puntos críticos a tener en cuenta, y indicadores para comprobar el éxito de la implementación de la fase, como se resume en la figura 4.
Puntos más críticos que se describe en la figura 4 ya se abordan en el protocolo y puede fácilmente resolverse siguiendo las recomendaciones incluidas. El punto crítico más difíciles del presente Protocolo es el cálculo de flujos basado en la variación de concentración de gases de efecto invernadero durante el recinto de la cámara. También cuando se utiliza el paquete HMR para los cálculos, es recomendable seleccionar el mejor modelo para aplicar, independiente de la sugerencia de HMR, basada en la evaluación visual. Esto es aún más importante cuando las concentraciones en el tiempo se desvían del comportamiento esperado del constante aumento o disminución.
Algunas variaciones de la técnica descrita están posibles dentro de la estructura de los principios más importantes, especialmente relacionados con la geometría de cámara (la cámara también puede ser cilíndrica), material (cualquier no-permeable, no reactivo, no-fuente/sumidero de gases de la cámara moléculas bajo consideración y fácil de usar material, como el teflón que es conveniente, pero más caro) y el tipo de analizador de gases de efecto invernadero (sistemas portátiles están disponibles que no requieren transferencia de gases en jeringas y viales). Sin embargo, medir flujos de gases de efecto invernadero de los suelos es un paso fundamental necesaria para supervisar fuentes de cambio climático, para entender los procesos que conducen a emisiones, estudiar la eficacia de las estrategias de mitigación posible e informar sobre los modelos para predecir el futuro escenarios. Es más importante que nunca para adoptar protocolos comunes que construirán un cuerpo uniforme de conocimientos para supervisar agroecosistemas para el presupuesto global de gases de efecto invernadero.
Aquí se aplica la ley del Gas Ideal para calcular el volumen molar de los gases reales. Esta aplicación es ampliamente utilizada y aceptada en el cuerpo específico de la literatura, y la aproximación de gas ideal se puede utilizar con precisión razonable30.
Finalmente, según las preguntas experimentales a abordarse en el contexto de mediciones de gases de efecto invernadero, considerar medición de los principales impulsores de CH4 y emisiones de N2O, como la temperatura del suelo, potencial redox, suelo poro orgánico disuelto Concentraciones de carbono, nitratos de poro del suelo y concentración de amonio.

La agricultura es un sector productivo que, junto con la silvicultura y otros uso de la tierra, produce aproximadamente el 21% del global de emisiones de gases de efecto invernadero1. Medición precisa de las emisiones de GEI de suelo agrícola es clave no sólo para establecer la determinación del papel de los agroecosistemas como fuente y sumidero en el clima cambio2, sino también para definir las estrategias de mitigación adecuadas y eficaces dentro de el marco de los objetivos del acuerdo de París.
Flujos de emisiones de los GEI más importantes dos producidos por suelos agrícolas (es decir, N2O y CH4) son medibles por métodos micrometeorológicos o la técnica de cámara cerrada3. La gran mayoría de los estudios que informaron datos sobre las emisiones de gases de efecto invernadero de suelos en las últimas tres décadas aplicó la técnica de cámara cerrada4,5 que primero fue descrito en 19266. Se hicieron varios esfuerzos para perfeccionar la técnica y superar todas las fuentes de artefacto experimental y diagonal7,8,9,10,11,12 ,13,14. Protocolos específicos, compilados en diferentes momentos, pretendían estandarizar metodologías15,16,17,18,19, y los intentos de científicos siguen siendo para establecer las mejores prácticas para emplear la técnica y reducir al mínimo el sesgo en las estimaciones de flujo.
La estática técnica de cámara cerrada, cuya aplicación a los suelos de arroz se describe en este documento, se basa en la teoría de difusión y proporciona el recinto de un volumen conocido de aire sobre una porción de la superficie del suelo durante un período preciso. En el recinto, CH4 y N2O moléculas migran por difusión a lo largo de un gradiente de concentración natural de aire de poros del suelo, donde son producidas por microorganismos específicos (metanógenos en el caso de CH4; nitrificantes y denitrifiers de N2O), al aire dentro de espacios vacíos de la cámara, eventualmente a través del agua de la inundación o el aerénquima de planta. Las concentraciones de los dos gases en el espacio de la cámara aumentan con el tiempo, y ocurrencia de estos aumentos proporciona para estimaciones de flujo.
Con respecto a los métodos micrometeorológicos, medidas de cámara cerrada se prefieren a menudo para los ecosistemas y diferentes tipos de uso de la tierra al estudio de gases de efecto invernadero flujos a escala de parcela, porque no son gravados por campo homogéneo grande2 o alta logística y requerimientos de inversión20. Por otra parte, permiten el análisis simultáneo de los experimentos manipulados, como diferentes prácticas agronómicas o de otros tratamientos de campo12,21. Por último, la técnica permite la identificación de las relaciones entre propiedades de ecosistemas, procesos y flujos. Por otra parte, dos principales inconvenientes de la técnica incluyen la exploración relativamente ineficiente de la heterogeneidad espacial y temporal y los efectos de la perturbación del suelo debido a la implementación de cámara22. Sin embargo, estos inconvenientes, al menos en parte, superar con: diseño de la cámara adecuada (para minimizar la perturbación del suelo), la adopción de un número suficiente de repeticiones (para explorar la variabilidad espacial) y automatizado sistema de uso que permite la intensificación de la la frecuencia de mediciones diarias (para tener en cuenta la variabilidad diurna) o regular (misma hora del día) medición (omitir el efecto de la temperatura en la variabilidad residual).
Una primera aplicación del método a un campo de arroz data de la década de los 8023y las principales peculiaridades de su uso con respecto a los campos de las tierras altas son la presencia de inundaciones de agua en el suelo y la necesidad de incluir las plantas dentro del espacio de cabeza en cámara gabinete. Cuidadosamente descrita en este documento, la primera característica implica la necesidad de sistemas específicos prevenir disturbio agua durante eventos de medición, para evitar sobreestimaciones de flujo causadas por turbulencia inducida mejora de difusión de gas a través del agua de inundaciones. El segundo rasgo esencial es para tener en cuenta para el transporte de gas a través de aerénquima de arroz, que representa hasta el 90% del emitido CH424, que requiere que los dispositivos adecuados para incluir las plantas durante los eventos de medición.

<table><tbody><tr><td>Ancla / Cámara</td><td>-</td><td>-</td><td>Espuma de</td></tr><tr><td>celda cerrada de 5 cm de espesor</td> <td>de</td> producción propia-<td>-</td><td>Es un material aislante que se encuentra en una tienda de materiales de construcción.</td></tr><tr><td>Recubrimiento reflectante de luz (similar al aluminio):</td><td></td><td></td> <td>usamos una manta brillante, pero es posible usar papel de aluminio para alimentos.</td></tr><tr><td>Pieza curva de tubo de plástico (1,5 cm y 24 cm, DxL)</td><td>-</td><td>-</td><td>Usamos un conducto eléctrico, que se encuentra en una ferretería.</td></tr><tr><td>Conector de tornillo</td><td>:</td><td></td> <td>usamos un conector para conductos eléctricos, que se encuentra en una ferretería.</td></tr><tr><td>Tapón de goma (1 cm D)</td> <td>-</td><td></td> <td>Se encuentra en una tienda de equipos de laboratorio.</td></tr><tr><td>Tubo de teflón (D interno de 3 mm)</td> <td>-</td><td></td> <td>Se encuentra en una tienda de equipos de laboratorio.</td></tr><tr><td>Llave de paso unidireccional</td><td>:</td><td></td> <td>usamos llave de paso para goteo, que se encuentra en una tienda de equipos médicos.</td></tr><tr><td>Ventilador de PC de 12 V</td><td>:</td><td></td> <td>se encuentra en una tienda de PC.</td></tr><tr><td>Batería recargable y portátil de 12V-7Ah</td><td>:</td><td></td> <td>se encuentra en una tienda de material eléctrico.</td></tr><tr><td>Sujetadores de acero</td><td>:</td><td></td> <td>se encuentran en una ferretería.</td></tr><tr><td>Tablones de madera de 30 cm X 3 m (ancho x largo)</td> <td>-</td><td></td> <td>Se encuentran en una tienda de materiales de construcción.</td></tr><tr><td>Estructura de acero</td><td>-</td><td>-</td><td>Nivel de burbuja de producción propia</td></tr><tr><td></td><td>-</td><td>-</td><td>Se encuentra en una ferretería.</td></tr><tr><td>Bloques de hormigón</td><td>:</td><td></td> <td>se encuentran en un almacén de materiales de construcción.</td></tr><tr><td>Jeringa de 50 ml</td><td>:</td><td></td> <td>se encuentra en la tienda de equipos médicos / veterinarios.</td></tr><tr><td>Regla plegable</td><td>:</td><td></td> <td>se encuentra en una ferretería.</td></tr><tr><td>Registrador de datos de temperatura</td><td>Onset</td><td>HOBO U23 Pro v2 Registrador de datos de temperatura externo</td> Exetainer 12ml Vial - Fondo plano Labco UK 736 W Septos de goma Butil para viales Labco UK VW101 Aguja hipodérmica de calibre 25--Se encuentra en una tienda de equipos médicos.<td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Normas CH4 y N2O</td><td>:</td><td></td> <td>se encuentran en un proveedor de bombonas de gas.</td></tr></tbody></table>

evaluación de metano y óxido nitroso flujos de arrozal mediante estática cerrado cámaras de mantenimiento de plantas en espacios vacíos

Assessment of Methane and Nitrous Oxide Fluxes from Paddy Field by Means of Static Closed Chambers Maintaining Plants Within Headspace

Este protocolo describe la medición de gases de efecto invernadero en suelos de arroz usando la técnica de cámara cerrada estática. Este método se basa en la teoría de difusión. Un volumen conocido de aire superponiendo un área definida de tierra esta dentro de una cubierta de paralelepípedo (llamada "cámara"), por un período definido de tiempo. Durante este período de recinto, gases (metano (CH4) y óxido nitroso (N2O)) pasar de aire del poro del suelo cerca de su fuente microbiana (es decir, metanógenos, nitrificantes, denitrifiers) para el espacio de cabeza de cámara, siguiendo un natural gradiente de concentración. Flujos se estiman después de variaciones de concentración de headspace cámara muestreada en intervalos regulares a lo largo de la caja y luego analiza con cromatografía de gases. Entre las técnicas disponibles para la medición de gases de efecto invernadero, el método estático cámara cerrada es conveniente para los experimentos de la trama, como no requiere de grandes trataron homogéneamente áreas de suelo. Además, es manejable con recursos limitados y puede identificar relaciones entre propiedades de ecosistemas, procesos y flujos, especialmente cuando se combina con GEI conducir medidas de fuerza. Sin embargo, en relación con el método micrometeorológico, causa una mínima pero alteración todavía inevitable del suelo y permite una menor resolución temporal. Varias fases son clave para la aplicación del método: i) cámara diseño e implementación, ii) manejo y análisis de la muestra y iii) estimación del flujo. Éxito de implementación técnica en los campos de arroz exige ajustes de campo inundaciones durante gran parte del ciclo de cultivo y de mantenimiento de la planta de arroz en el espacio de la cámara durante las mediciones. Por lo tanto, los elementos adicionales a considerar con respecto a la aplicación habitual de los suelos agrícolas no inundable consisten en dispositivos para: i) evitando cualquier perturbación no intencional de agua que podría sobrestimar flujos y ii) incluyendo las plantas de arroz en el espacio de cámara totalmente considerar gases de escape a través de transporte aerénquima.

Cada evento de medición produce una serie de concentraciones de gases de efecto invernadero en el tiempo para cada una de las cámaras monitoreadas que es la base para la estimación de flujos de gases de efecto invernadero. Básicamente, no hay especial para descartar los datos, pero una alta incidencia de situaciones que entran en el modelo teórico de la función monotónica (estrictamente creciente o decreciente) garantiza la atención en la precisión de aplicación del protocolo y las posibles errores sin precedentes (por ejemplo, frascos de fugas).
Figura 1 reporta un año completo de flujos ejemplo correcto CH4 . Demostrado con barras de error, tales resultados pueden variar enormemente, principalmente como consecuencia de la heterogeneidad espacial de procesos microbianos responsables de la producción de gases de efecto invernadero. Para los usuarios que presentan alta variabilidad, estos resultados no necesariamente la señal malos resultados. A la variabilidad de la alta dirección que hace diferencias de tratamiento imposible de detectar, simplemente aumentar el número de repeticiones.

En la figura 2, se muestra un ejemplo de pobre exploración de la variabilidad estacional: el insuficiente número de medir eventos llevó a una subestimación de flujos anuales.
Flujos diarios pueden combinarse posteriormente para calcular las emisiones acumuladas de más de un año solar, una temporada de cultivo o sobre etapas de cultivos específicas. Por lo general, el cálculo de los flujos acumulados se basa en el cambio lineal de flujos entre dos eventos de medición posterior. En la figura 3 se muestra un ejemplo de flujos acumulados de CH4.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56754/56754fig1.jpg">
Figura 1. Ejemplo de variación estacional de CH4 flujos diarios de un campo de arroz inundado más de un año completo, incluyendo un cultivo de ciclo (desde mayo a septiembre) y entre periodos de cultivo. Barras de error representan el error estándar. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56754/56754fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56754/56754fig2.jpg"> Figura 2. Ejemplo de variación estacional de CH4 flujos diarios de un campo de arroz inundado durante todo un año, con un número insuficiente de medir eventos no bien todos los momentos clave de las emisiones de GEI de la cubierta. Barras de error representan el error estándar. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56754/56754fig2large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56754/56754fig3.jpg"> Figura 3. Ejemplo de emisiones acumulativas de4 CH durante una temporada de cultivo. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56754/56754fig3large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56754/56754fig4.jpg"> Figura 4. Fases de aplicación del método con los correspondientes puntos críticos e indicadores de éxito. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56754/56754fig4large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

El objetivo general de este protocolo es medir las emisiones de GEI de los campos de arroz usando la técnica de cámara cerrada estática. El sistema de medición necesita ajustes específicos debido a la presencia de una capa de agua permanente en el campo y de las plantas en el espacio de la cámara.

Evaluación de metano y óxido nitroso flujos de arrozal mediante estática cerrado cámaras de mantenimiento de plantas en espacios vacíos

This protocol describes the measurement of greenhouse gas (GHG) emissions from paddy soils using the static closed chamber technique. This method is based ...

Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la evaluación de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero, como la contribución de los arrozales como fuente o sumidero en la terminación del cambio climático. La técnica es adecuada para experimentos en parcelas, ya que es manejable con recursos limitados y puede identificar relaciones entre las propiedades del ecosistema y los flujos de gas. La aplicación de esta técnica puede contribuir a la evaluación integral del agroecosistema y definir estrategias de mitigación adecuadas.La creación de una base de datos de emisiones de gases de efecto invernadero en el arroz templado es de fundamental importancia para el cálculo del inventario nacional con el fin de impulsar futuras políticas y regulaciones. El método de cámara estática cerrada llena se concibió e implementó por primera vez en suelos de tierras altas. Se puede aplicar en condiciones de inundación incluyendo los planos dentro del espacio de cabeza de la cámara y evitando la perturbación del agua.Las cámaras están formadas por tres partes principales. El ancla, la tapa y las extensiones. Los anclajes aíslan la columna de suelo debajo de la cámara, evitando la difusión lateral.El sellado eficaz entre las piezas está garantizado por un canal lleno de agua. El ancla es una caja rectangular de 75 centímetros por 36 centímetros por 25 centímetros fabricada en acero inoxidable. Un canal rellenable con agua está soldado al perímetro rectangular superior del anclaje.Dos orificios en cada uno de los cuatro lados del ancla, a cinco centímetros del canal de agua superior, aseguran la carga más rápida del agua estancada dentro de la cámara durante los eventos de drenaje del campo. La tapa es una caja rectangular de acero inoxidable de 75 centímetros por 36 centímetros por 20 centímetros con un volumen interno de 54 litros. La tapa debe encajar perfectamente en el canal rellenable de agua.La tapa está cubierta por una espuma de celda cerrada de cuatro centímetros de grosor, que está protegida por una capa reflectante de la luz. Cada tapa está equipada con una válvula de ventilación hecha de una pieza curva de tubo de plástico del tamaño adecuado para el volumen de la cámara y las condiciones del viento. La válvula de ventilación encaja en un orificio de 1,5 centímetros en el centro de una de las dos caras laterales de 36 centímetros de la tapa.El tubo de plástico está asegurado a la tapa mediante un conector de tornillo. Un puerto de muestreo para la extracción de muestras de gas se encuentra en un nicho de siete centímetros por siete centímetros excavado en la espuma de la celda en el centro de la parte superior de la tapa. Dentro del nicho, un orificio de un centímetro se cierra mediante un tapón de goma que se ajusta a un tubo de teflón.Cuando el tapón se coloca en su nicho, el tubo de teflón extruye tres centímetros e invade 17 centímetros. La parte exterior del tubo está conectada a una llave de paso unidireccional para gestionar la apertura y el cierre del puerto de muestreo. Cada tapa está equipada con un ventilador de PC de 12 voltios alimentado por una batería recargable y portátil, para garantizar la mezcla de aire.Puede ser necesario un accesorio de extensión a la cámara para incluir las plantas dentro de la cámara, dependiendo de su tamaño. Las extensiones son cajas rectangulares hechas de acero inoxidable y con un canal superior rellenable de agua. Ejecute siempre los eventos de medición a la misma hora todos los días para minimizar la variabilidad diurna.Antes de cada visita al arroz, evacue al menos tres viales de vidrio de 12 mililitros cerrados con tabiques de caucho butílico por cámara de campo en el laboratorio. Al llegar al campo, coloque tablones de madera sobre los bloques de hormigón para llegar a los anclajes. A continuación, llene de agua los canales colocados en el perímetro superior de los anclajes.Use una regla plegable para medir la altura de las plantas de arroz. Agregue una extensión para contener la planta de arroz cuando esté de 20 a 40 centímetros por encima de la superficie del suelo. Use dos extensiones cuando la planta de arroz tenga de 40 a 60 centímetros, y así sucesivamente.Interponga extensiones entre el ancla y la tapa, llenando todos los canales rellenables de agua. Cierre cada cámara, colocando la tapa en el canal lleno de agua de la extensión superior. Durante el período de cierre, extraiga al menos tres muestras de gas a intervalos de tiempo iguales.En los muestreos, conecte una jeringa de 50 mililitros equipada con una llave de paso unidireccional al puerto de muestreo. Luego, abra las dos llaves de paso y enjuague la jeringa moviendo el émbolo hacia arriba y hacia abajo tres veces antes de retirar 35 mililitros de espacio libre de la cámara. Por último, cierre las dos llaves de paso.Desconecte la jeringa del puerto de muestreo y guárdela aparte. Después de la extracción de gas del espacio de cabeza de la cámara, transfiera las muestras a los viales evacuados rápidamente porque las jeringas de plástico pueden tener fugas, incluso con una llave de paso cerrada. Realice la transferencia con una aguja hipodérmica de calibre 25.Primero, coloque la aguja en la llave de paso. A continuación, ábrelo y enjuaga la aguja con cinco mililitros de muestra. Inserte la aguja en el tabique y empuje los 30 mililitros restantes de muestra en un vial preevacuado antes de retirar la aguja.Durante el cierre de la cámara, mida la temperatura del espacio de cabeza cada tres a cinco minutos con un registrador de datos de temperatura. Considere que el evento de muestreo se completó después del período de cierre. Retire la tapa y, posteriormente, todas las extensiones usadas.Después de cada evento de muestreo, mida la altura del espacio de cabeza de cada cámara desde el suelo o desde el agua del estanque con una regla plegable. Al final de cada evento de muestreo, transfiera los viales al laboratorio para su análisis. Determine la concentración de gas en la muestra recolectada por cromatografía de gases y convierta la concentración en una cantidad absoluta por la Ley de Gases Ideales.Dependiendo del patrón de emisión, estime el flujo eligiendo entre un modelo lineal o no lineal. Este es un ejemplo de la variación estacional de los flujos diarios de metano, incluidos los períodos de cultivo y cultivos intercalados. Como se ha demostrado con las barras de error, estos resultados pueden variar mucho, principalmente debido a la heterogeneidad espacial de los procesos microbianos responsables de la producción de gases de efecto invernadero.Para abordar la alta variabilidad que hace que las diferencias de tratamiento sean imposibles de detectar, simplemente aumente el número de réplicas. En este ejemplo de variación estacional de los flujos diarios de metano, hay un número insuficiente de eventos de medición que no cubren todos los momentos cruciales para las emisiones de gases de efecto invernadero. Como resultado, proporciona una subestimación no deseada de los flujos anuales.Aquí se muestra un ejemplo de flujos acumulativos durante una temporada de cultivo. En este caso, se adoptó un número suficiente de eventos de medición. Por el contrario, en este caso, la variación estacional de los flujos no fue suficientemente explorada.Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo aplicar una técnica de cámara cerrada para la evaluación de las emisiones de gases de efecto invernadero en el contexto específico de un arrozal. Una vez dominada, esta técnica se puede aplicar en dos a cuatro horas, dependiendo del número de cámaras monitoreadas. Varias variaciones de la técnica descrita son posibles dentro de la estructura de los principios fundamentales.Por ejemplo, se pueden explorar las variaciones en la geometría de la cámara, los materiales de las cámaras y el tipo de análisis de gases de efecto invernadero. Al intentar este procedimiento, es importante recordar que el punto crítico más complicado es probablemente el cálculo de los flujos en función de la variación de la concentración de gases de efecto invernadero durante el recinto de la cámara. Utilizando el paquete HMR para el cálculo, recuerde seleccionar el mejor modelo para aplicar caso por caso.

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Evaluación de metano y óxido nitroso flujos de arrozal mediante estática cerrado cámaras de mantenimiento de plantas en espacios vacíos (Video) | JoVE Journal

Evaluación de metano y óxido nitroso flujos de arrozal mediante estática cerrado cámaras de mantenimiento de plantas en espacios vacíos

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