Évaluation de méthane et de protoxyde d’azote flux de rizière au moyen de la statique fermé Chambers maintenir les plantes dans l’espace de tête

L’objectif général du présent protocole est de mesurer les émissions de gaz à effet de serre de rizières en utilisant la technique de la chambre fermée statique. Le système de mesure a besoin d’ajustements spécifiques en raison de la présence de deux une couche d’eau permanente dans le domaine et des plantes dans l’espace de tête de chambre.

Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de l’évaluation des émissions mondiales de gaz à effet de serre, telles que la contribution des rizières en tant que source ou puits dans l’arrêt du changement climatique. La technique convient aux expériences sur parcelle car elle est gérable avec des ressources limitées et permet d’identifier les relations entre les propriétés de l’écosystème et les flux de gaz. L’application de cette technique peut contribuer à l’évaluation holistique de l’agroécosystème et à la définition de stratégies d’atténuation appropriées.

La création d’une base de données sur les émissions de gaz à effet de serre dans le riz tempéré est d’une importance fondamentale pour le calcul de l’inventaire national afin d’orienter les politiques et réglementations futures. La méthode de la chambre statique fermée remplie a d’abord été conçue et mise en œuvre pour les sols de montagne. Il peut être appliqué dans des conditions d’inondation en incluant les plans dans l’espace libre de la chambre et en évitant les perturbations de l’eau.

Les chambres sont constituées de trois parties principales. L’ancre, le couvercle et les extensions. Les ancrages isolent la colonne de sol sous la chambre, empêchant ainsi la diffusion latérale.

L’étanchéité efficace entre les pièces est assurée par un canal rempli d’eau. L’ancre est une boîte rectangulaire de 75 centimètres sur 36 centimètres sur 25 centimètres en acier inoxydable. Un canal remplissable d’eau est soudé au périmètre rectangulaire supérieur de l’ancrage.

Deux trous sur chacun des quatre côtés de l’ancrage, à cinq centimètres du canal d’eau supérieur, assurent une charge plus rapide de l’eau flaque dans la chambre pendant les événements de drainage sur le terrain. Le couvercle est une boîte rectangulaire en acier inoxydable de 75 centimètres sur 36 centimètres sur 20 centimètres avec un volume interne de 54 litres. Le couvercle doit s’adapter parfaitement au canal de remplissage d’eau.

Le couvercle est recouvert d’une mousse à cellules fermées de quatre centimètres d’épaisseur, protégée par un revêtement réfléchissant la lumière. Chaque couvercle est équipé d’une soupape de purge faite d’un morceau incurvé de tube en plastique dimensionné pour le volume de la chambre et les conditions de vent. La soupape de purge s’insère dans un trou de 1,5 centimètre au centre de l’une des deux faces latérales de 36 centimètres du couvercle.

Le tube en plastique est fixé au couvercle par un connecteur à vis. Un orifice d’échantillonnage pour le prélèvement d’échantillons de gaz est situé dans une niche de sept centimètres sur sept centimètres creusée dans la mousse cellulaire au centre du haut du couvercle. À l’intérieur de la niche, un trou d’un centimètre est fermé par un bouchon en caoutchouc qui s’adapte à un tube en téflon.

Lorsque le bouchon est placé dans sa niche, le tube en téflon extrude trois centimètres et pénètre 17 centimètres. La partie extérieure du tube est reliée à un robinet d’arrêt unidirectionnel pour gérer l’ouverture et la fermeture de l’orifice d’échantillonnage. Chaque couvercle est équipé d’un ventilateur PC de 12 volts alimenté par une batterie rechargeable et portable, pour assurer le mélange de l’air.

Une rallonge à la chambre peut être nécessaire pour inclure les plantes à l’intérieur de la chambre, en fonction de leur taille. Les extensions sont des boîtes rectangulaires en acier inoxydable et avec un canal supérieur remplissable d’eau. Exécutez toujours les événements de mesure à la même heure chaque jour pour minimiser la variabilité diurne.

Avant chaque visite de rizière, évacuez au moins trois flacons en verre de 12 millilitres fermés avec des septa en caoutchouc butyle par chambre de terrain dans le laboratoire. En arrivant sur le terrain, placez des planches de bois sur les blocs de béton pour atteindre les ancrages. Ensuite, remplissez d’eau les canaux placés sur le périmètre supérieur des ancres.

Utilisez une règle pliante pour mesurer la hauteur des plants de riz. Ajoutez une rallonge pour contenir le plant de riz lorsqu’il se trouve à 20 à 40 centimètres au-dessus de la surface du sol. Utilisez deux extensions lorsque le plant de riz mesure 40 à 60 centimètres, et ainsi de suite.

Interposez des rallonges entre l’ancre et le couvercle, en remplissant tous les canaux remplissables à l’eau. Fermez chaque chambre en plaçant le couvercle dans le canal rempli d’eau de l’extension supérieure. Pendant la période de fermeture, prélever au moins trois échantillons de gaz à intervalles égaux.

Lors des échantillonnages, raccorder une seringue de 50 millilitres équipée d’un robinet d’arrêt unidirectionnel à l’orifice d’échantillonnage. Ensuite, ouvrez les deux robinets d’arrêt et rincez la seringue en déplaçant le piston de haut en bas trois fois avant de retirer 35 millilitres d’espace libre de la chambre. Enfin, fermez les deux robinets d’arrêt.

Débranchez la seringue de l’orifice de prélèvement et rangez-la à part. Après le retrait du gaz de l’espace libre de la chambre, transférez rapidement les échantillons dans les flacons sous vide car les seringues en plastique peuvent fuir, même avec un robinet d’arrêt fermé. Effectuez le transfert avec une aiguille hypodermique de calibre 25.

Tout d’abord, insérez l’aiguille dans le robinet d’arrêt. Ensuite, ouvrez-le et rincez l’aiguille avec cinq millilitres d’échantillon. Insérez l’aiguille dans le septum et poussez les 30 millilitres restants de l’échantillon dans un flacon pré-évacué avant de retirer l’aiguille.

Pendant la fermeture de la chambre, mesurez la température de l’espace de tête toutes les trois à cinq minutes à l’aide d’un enregistreur de données de température. Considérez que l’échantillonnage est terminé après la période de fermeture. Retirez le couvercle et par la suite toutes les rallonges utilisées.

Après chaque échantillonnage, mesurez la hauteur de l’espace libre de chaque chambre par rapport au sol ou à l’eau de remplissage à l’aide d’une règle pliante. À la fin de chaque échantillonnage, transférez les flacons au laboratoire pour analyse. Déterminez la concentration de gaz dans l’échantillon collecté par chromatographie en phase gazeuse et convertissez la concentration en une quantité absolue par la loi des gaz parfaits.

En fonction du modèle d’émission, estimez le flux en choisissant entre un modèle linéaire ou non linéaire. Il s’agit d’un exemple de variation saisonnière des flux quotidiens de méthane, y compris à la fois un cycle de culture et des périodes de cultures intercalaires. Comme le montrent les barres d’erreur, ces résultats peuvent varier considérablement, principalement en raison de l’hétérogénéité spatiale des processus microbiens responsables de la production de gaz à effet de serre.

Pour remédier à la grande variabilité qui rend les différences de traitement impossibles à détecter, il suffit d’augmenter le nombre de répétitions. Dans cet exemple de variation saisonnière des flux quotidiens de méthane, il y a un nombre insuffisant d’événements de mesure qui ne couvrent pas tous les moments charnières des émissions de gaz à effet de serre. En conséquence, il fournit une sous-estimation indésirable des flux annuels.

Voici un exemple de flux cumulés au cours d’une saison de culture. Ici, un nombre suffisant d’événements de mesure a été adopté. À l’inverse, dans ce cas, la variation saisonnière des flux n’a pas été suffisamment explorée.

Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’appliquer une technique de chambre fermée pour l’évaluation des émissions de gaz à effet de serre dans le contexte spécifique d’une rizière. Une fois maîtrisée, cette technique peut être appliquée en deux à quatre heures selon le nombre de chambres surveillées. Plusieurs variantes de la technique décrite sont possibles dans la structure des grands principes.

Par exemple, les variations dans la géométrie des chambres, les matériaux des chambres et le type d’analyse des gaz à effet de serre peuvent être explorées. En tentant cette procédure, il est important de se rappeler que le point critique le plus délicat est probablement le calcul des flux basé sur la variation de la concentration de gaz à effet de serre pendant l’enceinte de la chambre. En utilisant le package HMR pour le calcul, n’oubliez pas de sélectionner le meilleur modèle à appliquer au cas par cas.