Name: 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 (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-09-06T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 3 s
Description: Découvrez la méthode des chambres fermées statiques pour mesurer les émissions de méthane et de protoxyde d'azote dans les rizières. Cette technique permet d'évaluer les flux de gaz à effet de serre et d'orienter les politiques agricoles.

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Les auteurs sont reconnaissants à Marco Romani et Eleonora Francesca Miniotti et au personnel de recherche Centre d’Ente Nazionale Risi, qui a accueilli l’essai expérimental où la vidéo a été créée. Nous tenons également à remercier Francesco Alluvione pour le premier flash scientifique menant à la réalisation du protocole et à Joan Leonard pour son précieux travail de l’édition anglaise du manuscrit.

1. Chambre Design
<ol><li>Assembler chaque chambre avec trois éléments principaux : une ancre, un couvercle et au moins quatre extensions.</li>
	<li>Construire l’ancre sous la forme d’un 75 cm x 36 cm x 25 cm (L x l x H) boîte rectangulaire en acier inoxydable. Souder un canal remplissable à l’eau 10 à 13 mm (w) x 13-20 mm (h) au périmètre rectangulaire supérieur de l’ancre. Percer deux trous (1 cm de diamètre) sur chacun des quatre côtés de la cheville 5 cm depuis le canal d’eau supérieure. NOTE : Ancres isoler la colonne de sol sous la chambre et éviter la diffusion latérale. Le canal est nécessaire pour obtenir une étanchéité efficace entre l’ancre et le couvercle. Les trous assurent un écoulement rapide de l’eau d’accumulation d’eau dans la chambre pendant les événements de drainage du terrain.</li>
	<li>Construire un couvercle en forme de boite rectangulaire en acier inoxydable et taille 75 cm x 36 cm x 20 cm (L x l x H) avec un volume intérieur de 54 L. veiller à ce qu’il épouse parfaitement le canal remplissable à l’eau.</li>
	<li>Couvrir le couvercle avec une mousse à cellule fermée une épaisseur de 4 cm qui, à son tour, couvert par un léger anti-reflet (aluminium-like). Remarque : Il est nécessaire d’équiper la chambre avec un système de contrôle de température afin de ne pas favoriser artificiellement les activité microbienne, consécutive à une augmentation de température involontaire pendant la fermeture de la chambre.</li>
	<li>Doter chaque couvercle avec une soupape de dégagement, faite d’un morceau de courbe de tube en plastique (1,5 cm x 24 cm, D x L) de taille pour la chambre volume et vent conditions25. Raccorder la soupape de dégagement au couvercle en forant un trou de 1,5 cm dans le centre de l’une des deux faces latérales 36 cm du couvercle. Puis fixez le tube en plastique avec un connecteur à vis. Remarque : La soupape de dégagement est recommandée pour la transmission des variations barométriques à l’enclose volume d’air et compenser les variations de volume qui se produisent pendant chambre enceinte et échantillonnage de retrait, et/ou associé à l’air incontrôlée, clos de l’air changements de température. Le vent devrait être un tube et pas simplement un trou, afin que l’air évacué de l’enceinte au cours d’une chute de pression externe est capturé dans le tube et puis renvoyé dans l’enceinte, dans le cas où la pression augmente à nouveau. La forme incurvée réduit le potentiel de la dépressurisation de la chambre en raison de l’écoulement du vent sur son extérieur d’ouverture, c'est-à-direl' effet de Venturi26.</li>
	<li>Fournir un orifice d’échantillonnage pour prélever des échantillons de gaz. Faire un trou de 1 cm au centre de la partie supérieure du couvercle dans un créneau de 7 cm x 7 cm creusé dans la mousse. Fermer le trou avec un bouchon en caoutchouc qui correspond à un tube téflon (diamètre intérieur de 3 mm, longueur 20 cm). Assurez-vous que le tube Teflon extrude 3 cm et recoupe les 17 cm lorsque le bouchon est placé dans son créneau. Se connecter à la partie vers l’extérieur du tube à un robinet à sens unique pour gérer l’ouverture/fermeture de l’orifice d’échantillonnage.</li>
	<li>Doter chaque couvercle avec un ventilateur de PC 12V alimenté par une batterie 12V-7Ah rechargeable et portable, pour assurer un mélange aérien. Situer le ventilateur de PC sur le côté supérieur interne du couvercle au moyen de deux attaches en acier boulonnés sur la face interne de la chambre. Remarque : Air mixing est nécessaire afin d’éviter toute stratification de gaz au sein de l’espace de tête de chambre au cours de l’enceinte, particulièrement en présence de grandes quantités de végétation.</li>
	<li>Construire un certain nombre d’extensions afin d’inclure les plantes à l’intérieur de la chambre quand ils sont entièrement cultivés. Par exemple, si les plantes ne devra pas dépasser 80 cm de hauteur à leur taille finale construire 4 rallonges pour chaque chambre. S’assurer que chacun est un boîtier rectangulaire en acier inoxydable et 75 x 36 x 25 cm (L x l x H) en taille et avec une voie d’eau-remplissable supérieure, comme pour le point d’ancrage. Ajouter ces extensions entre l’ancre et le couvercle pendant l’enceinte de la chambre, selon le stade de récolte.</li>
</ol>2. ancrer le déploiement et la disposition du système pour prévenir la perturbation des sols
<ol><li>Insérez les chevilles dans le sol après préparation du terrain (c.-à-d., après toutes les opérations de travail du sol) et avant le semis de riz. Si possible, ne retirez pas les ancres pour la durée de la période de mesure sauf strictement nécessaire, comme pour l’opération entre deux saisons de cultures ultérieures. Insérer les ancrages quelques jours (minimum de 2 jours) avant le début de mesure de flux, afin que le sol s'en re-équilibre après une perturbation lors de l’installation.</li>
	<li>Avant de distribuer une ancre sur le sol nu, placez 30 cm x 3 m (L x L) bois planches (sur le terrain et de la promenade exclusivement sur eux pendant les opérations suivantes afin d’éviter le compactage du sol. Placer les planches à 0,5 m au moins de chaque ancre.</li>
	<li>Insérez les ancrages à une profondeur de 40 cm dans le faitout labouré pour sécuriser l’ancre et éviter accidentelle flexion latérale après l’inondation de champ, surtout lorsque l’extension est utilisée. Après que les ancrages ont été placés sur le sol dans la zone champ assigné, placer une armature en acier assemblé sur mesure au sommet de l’ancre, tout en maintenant un alignement correct des deux composants. Martelez l’ancrage dans le sol et faites attention à frapper le cadre et pas l’ancre, pour éviter tout dommage à l’ancre. Après la pose, s’assurer que les ancres sont parfaitement planes à l’aide d’un niveau à bulle.</li>
	<li>Insérez au moins trois points d’ancrage pour chaque traitement surveillé (c.-à-d., répétitions). Respectez une distance minimale entre les chambres voisines de 1 m, dans le cas où plus d’une chambre au sein de la même unité expérimentale doit être utilisée.</li>
	<li>Une fois que tous les points d’ancrage sont insérés, supprimer temporairement les planches en bois à pied et puis réorganiser le champ avec un système de passerelles originaires des bords latéraux du champ. En détail, placer dans les champ des blocs de béton au moins 0,5 m loin de l’ancrage, en nombre suffisant pour maintenir un système de planches de bois. NOTE : Passerelles sont nécessaires pour prévenir la perturbation du sol pendant les événements ultérieurs de mesure des GES. Le nombre de blocs de béton dépendra de la distance des ancres des bords latéraux du champ. Chaque planche long 3M nécessitera deux blocs de béton pour la stabilité.</li>
</ol>3. mesures de GES et de fermeture de chambre
<ol><li>Organiser des événements de mesure toujours à la même heure chaque jour, afin de réduire la variabilité diurne. Remarque : Le moment meilleur représentant le flux quotidien moyen est lorsque la température est proche de la moyenne journalière, c'est-à-direà 10:00 Il s’agit de la meilleure façon d’estimer la valeur cumulée quotidienne d’une mesure unique dans la journée du27.</li>
	<li>En arrivant sur le terrain, placer des planches de bois sur les blocs de béton pour atteindre les points d’ancrage. Par la suite, remplir les canaux placés sur le périmètre supérieur des ancres avec de l’eau. Ajouter avec précaution les extensions tant qu’il est nécessaire de placer toutes les plantes dans l’espace de la chambre. Remarque : Cette opération doit être effectuée par deux opérateurs afin d’éviter des dégâts aux cultures. Remplissez d’eau le canal de chaque extension utilisé ainsi.</li>
	<li>Près de chaque chambre, placer le couvercle dans le canal rempli d’eau, de l’extension supérieure. Au cours de la période de fermeture (généralement 15-20 min, mais modifiable pour répondre aux besoins expérimentaux), retirer au moins trois échantillons de gaz à intervalles égaux (p. ex., juste après la fermeture, après 10 min et après 20 min). Dégustations, raccorder une seringue de 50 mL, équipée d’un robinet à sens unique à l’orifice d’échantillonnage, puis ouvrir les deux robinets d’arrêt (un dans la seringue) et l’autre dans le port de prélèvement d’échantillons, « rinçage » la seringue en déplaçant le plongeur de haut en bas trois fois avant de se retirer de 35 mL de espace de tête de la chambre et puis enfin fermer les deux robinets d’arrêt. Déconnecter la seringue de l’orifice d’échantillonnage et stockez-le apart. Remarque : Lorsque vous utilisez près des chambres durant les inondations de champ, éviter toute perturbation ou la turbulence de l’eau d’accumulation d’eau car il peut produire des bulles de gaz atypique et modifier les estimations des flux de GES.</li>
	<li>Ajouter plusieurs extensions adaptées contenir des plants de riz. Interposer des extensions entre l’ancre et le couvercle, remplir tous les canaux de l’eau-à remplir en direct. Utiliser une extension lorsque le riz est de 20 à 40 cm au-dessus de la surface du sol (tel que mesuré avec une règle pliante) ; Utilisez deux extensions lorsque le riz est de 40 à 60 cm et ainsi de suite.</li>
	<li>Lors de la fermeture de la chambre, mesurer la température de l’espace de tête toutes les 3-5 min avec un enregistreur de température.</li>
	<li>Envisager l’événement d’échantillonnage complet après la période de fermeture. Retirez le couvercle et par la suite tous utilisaient des extensions. Remarque : Pour raccourcir le temps nécessaire pour contrôler plusieurs chambres et éviter les biais de variabilité diurne, il est possible de mesurer simultanément plus d’une chambre. Par exemple, avec une équipe de deux opérateurs, il est possible de gérer le prélèvement de jusqu'à 10 chambres voisines en 30 min.</li>
	<li>Après chaque événement d’échantillonnage, mesurer la hauteur de l’espace libre de chaque chambre du sol (lorsque le terrain est drainé) ou de l’eau d’accumulation d’eau (lorsque le champ est inondé) à l’aide d’une règle pliante.</li>
</ol>4. manipulation et Analyses de l’échantillon
<ol><li>Avant chaque rizière visite, évacuer trois (ou plus) flacons de 12 mL verre fermés avec des septums butylcaoutchouc par chambre de champ dans le laboratoire. Remarque : Les flacons peuvent être réutilisés. Avant chaque utilisation, il est nécessaire de remplacer le bouchon de caoutchouc et de restaurer le vide.</li>
	<li>Après le retrait de gaz en provenance de l’espace de tête de chambre, transférer les échantillons déposés à la seringue pour les flacons sous vide rapidement car les seringues en plastique, même avec un robinet fermé, ne peut pas garantir aucune fuite28. Effectuez le transfert avec une aiguille de calibre 25 hypodermique. Tout d’abord, insérer l’aiguille dans le robinet, puis ouvrez-le et vider l’aiguille avec 5 mL d’échantillon. Ensuite, insérez l’aiguille dans le septum et pousser l’échantillon restant de 30 mL dans un flacon préalablement évacué et puis retirer l’aiguille. Remarque : L’échantillon à l’intérieur de la cuvette est > 2 atm pressurisé pour approvisionner en gaz pour les multiples analyses et d’éviter tout flux en masse de l’environnement externe vers l’échantillon, ce qui modifierait sa concentration de GES. L’éclat de l’échantillon de 5 mL de l’aiguille lui permet d’être réutilisé pour les autres échantillons.</li>
	<li>À la fin de chaque événement d’échantillonnage, transférer les flacons au laboratoire pour analyse. Remarque : Si la conservation de l’échantillon est garantie à 20 ° C pendant plus de quatre mois de28, il est toujours préférable d’effectuer des procédures analytiques dès que possible.</li>
	<li>Déterminer les concentrations de gaz dans les échantillons prélevés à l’aide d’un chromatographe en phase gazeuse automatique équipé d’un détecteur à capture d’électrons pour la détermination de N2O et un détecteur à ionisation de flamme pour CH4 détermination29. Outre les exemples, mesurer les concentrations d’un certain nombre de connu N2O et CH4 échantillons (normes) afin d’effectuer un étalonnage précis. Remarque : La concentration des normes devrait couvrir la gamme de concentrations attendues des échantillons.</li>
</ol>5. Estimation des flux
<ol><li>Le modèle choisi pour l’estimation des flux devrait prévoir le flux au moment du déploiement de la chambre, c'est-à-dire, le moment idéal au cours de laquelle le vrai taux de change n’est pas affecté par la présence de la chambre.</li>
	<li>Après avoir déterminé la concentration de gaz sur un volume de base par l’intermédiaire de gaz analyse chromatographique et étalonnage ultérieur, calculer la quantité absolue de substance (N2O ou CH4) présent au sein de l’espace de tête, selon le volume molaire de l’air dérivé de la Loi des gaz parfaits. Remarque : Il est fortement recommandé pour produire une courbe d’étalonnage associée à chaque événement d’échantillonnage, car le chromatographe en phase gazeuse peuvent subir des modifications de signal faible en fonction de la température, ce qui peut conduire à des erreurs.</li>
	<li>Choisir entre un modèle linéaire ou non linéaire, en fonction du type d’émission. Parmi les modèles non linéaires disponibles, sélectionnez le HM modèle25, éventuellement en s’appuyant sur le paquet HMR9. Si vous avez trois points de temps (temps 0, temps 1 et 2) choisissez basée sur la pente des deux segments : dans le cas où la pente entre le temps 0 et 1 est supérieure, en valeur absolue, à la pente entre les temps 1 et 2 et les pentes sont concordants , utilisez le modèle HM ; dans tous les autres cas, utilisez un modèle linéaire. Si vous avez plus de trois temps-points, ajuster les deux modèles à l’aide de HMR, mais par la suite choisissez vous-même basée sur une évaluation visuelle du modèle meilleur montage la tendance.</li>
	<li>La valeur zéro flux sous le Flux détectable Minimum, calculé selon la limite de détection du chromatographe en phase gazeuse et conditions (température, pression, volume de l’espace de tête) de fonctionnement.</li>
	<li>Pour décrire correctement la variabilité saisonnière des flux, fournir au moins 40 d’échantillonnage des événements tout au long de l’année (deux cycles de surveillance et les cultures intercalaires périodes), intensifier la fréquence d’échantillonnage près de pivotales événements du cycle de culture, tel que le labourage, oeufs fécondés, drainage, mise en place d’inondation, revêtement des semis de l’eau d’accumulation d’eau de riz et ainsi de suite. Transition d’une fréquence maximale de tous les jours (par exemple, à des périodes de drainage, fertilisation, etc.) à moins d’une fois toutes les deux semaines (par exemple, au cours de l’hiver).</li>
</ol>

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</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

L’application de la technique fermée-chambre statique dans le riz paddy est composé de cinq phases essentielles, correspondant aux sections principales décrites dans le protocole. Chaque phase contient des points critiques de qui pour être au courant et d’indicateurs pour vérifier le succès de la phase d’application, telles que résumées dans la Figure 4.
La plupart des points critiques décrits à la Figure 4 sont déjà abordées dans le protocole et peut être facilement résolus en suivant les recommandations incluses. Le point critique plus délicat du présent protocole est le calcul des flux basé sur la variation de concentration de GES au cours de l’enceinte de la chambre. Aussi lorsque vous utilisez le paquet HMR pour les calculs, il est conseillé de choisir le meilleur modèle à appliquer, indépendamment de la suggestion de l’HMR, basée sur l’évaluation visuelle. C’est encore plus important lorsque les concentrations en temps écartent le comportement attendu d’augmentation constante ou diminuent.
Plusieurs variantes de la technique décrite sont possibles au sein de la structure des grands principes, notamment liés à la géométrie de chambre (la chambre peut aussi être cylindrique), matériel (non perméable à tout, non réactifs, non-source/puits de gaz de la chambre molécules à l’examen et un matériau facile à utiliser, comme le Téflon qui est convenable, mais plus cher) et le type d’analyseur de GES (ordinateurs portables sont disponibles qui n’exigent pas de transfert de gaz seringues et flacons). Néanmoins, mesure des flux de GES provenant des sols est une étape charnière tenue de surveiller les sources de changement climatique, afin de comprendre les processus qui mènent aux émissions, pour étudier l’efficacité des stratégies d’atténuation possibles et d’informer les modèles pour prédire le futur scénarios. Il est plus important que jamais d’adopter des protocoles communs qui construiront un ensemble uniforme de règles de connaissances afin de surveiller les agro-écosystèmes pour le budget global des GES.
La Loi des gaz parfaits est ici appliquée pour calculer le volume molaire des gaz réels. Cette application est largement utilisée et acceptée dans le corps spécifique de la littérature, et l’approximation du gaz parfait peut être utilisée avec une précision raisonnable,30.
Enfin, selon les questions expérimentales à aborder dans le cadre des mesures de GES, envisager de mesurer les principaux moteurs de CH4 et émissions de N2O, tels que la température du sol, potentiel d’oxydoréduction, le sol des pores organiques dissous Les concentrations de carbone, nitrates des pores du sol et concentration d’ammonium.

L’agriculture est un secteur productif qui, avec des forêts et autres utilisations, produit environ 21 % des émissions de GES global1. Mesure précise des émissions de GES des sols agricoles est important non seulement pour établir la détermination du rôle des agroécosystèmes comme sources et de puits dans le climat changement2, mais aussi à définir des stratégies d’atténuation appropriées et efficaces au sein de le cadre les cibles d’entente de Paris.
Flux d’émission de deux GES plus importantes produites par les sols agricoles (c.-à-d., N2O et CH4) peuvent être mesurées par les méthodes micrométéorologiques ou la technique fermée-chambre3. La grande majorité des études indiquant des données sur les émissions de GES provenant des sols pendant les trois dernières décennies a appliqué la technique fermée-chambre4,5 qui a été décrite en 1926,6. Plusieurs efforts ont été faits à affiner la technique et à surmonter toutes les sources d’artéfacts expérimentaux et biais7,8,9,10,11,12 ,13,14. Des protocoles spécifiques, mise à jour à des moments différents, visant à normaliser les méthodes15,16,17,18,19, et tentatives scientifiques sont toujours en cours pour établir les meilleures pratiques pour employant la technique et de minimiser les biais dans les estimations de flux.
La technique fermée-chambre statique, dont l’application aux sols de paddy est décrite dans cet article, s’appuie sur la théorie de la diffusion et prévoit une période précise de l’enveloppe d’un volume connu d’air recouvrant une partie de la surface du sol. Au cours de l’enceinte, CH4 et N2O molécules migrent par diffusion le long d’un gradient de concentration naturelle d’air de pores du sol, où elles sont produites par des microorganismes spécifiques (méthanogènes dans le cas de CH4; bactéries nitrifiantes et dénitrifiants pour N2O), de l’air intérieur headspace chambre, éventuellement par le biais de l’inondation par l’eau ou l’aérenchyme plante. Les concentrations des deux gaz dans l’espace de tête de chambre augmentent au fil du temps, et l’occurrence de ces augmentations fournit pour les estimations de flux.
En ce qui concerne les méthodes micrométéorologiques, chambre fermée mesures sont souvent préférés pour les écosystèmes et les différents types d’utilisation de terres lorsque étudiant GES flux à l’échelle de la parcelle, car ils ne sont pas grevés par un grand champ homogène2 ou haut logistique et investissement exigences20. En outre, ils permettent l’analyse simultanée des expériences manipulés, comme les différentes pratiques agronomiques ou d’autres traitements de la zone12,21. Enfin, la technique permet d’identifier les relations entre les propriétés des écosystèmes, des processus et flux. Alternativement, les deux principaux inconvénients de la technique comprennent l’exploration relativement inefficace de l’hétérogénéité spatiale et temporelle et les effets de la perturbation du sol en raison du déploiement de chambre22. Toutefois, ces inconvénients peuvent, au moins en partie, être surmontées avec : conception de chambre correcte (pour minimiser la perturbation du sol), l’adoption d’un nombre suffisant de répétitions (pour explorer la variabilité spatiale) et automatisé d’utilisation du système qui permet l’intensification des la fréquence des mesures quotidiennes (pour tenir compte de la variabilité diurne) ou de la mesure régulière (même heure du jour) (d’omettre l’effet de la température dans la variabilité résiduelle).
Une première application de la méthode à une rizière remonte au début des années 8023et les principales particularités de son utilisation en ce qui concerne les domaines des hautes terres sont la présence de l’envahissement de l’eau sur le sol et la nécessité d’inclure les plantes dans l’espace de tête au cours de la chambre pièce jointe. Comme soigneusement décrits dans cet article, le premier trait indique la nécessité pour des systèmes spécifiques éviter de perturber l’eau lors des événements de mesure, d’éviter une surestimation flux causée par la turbulence induite par l’amélioration de la diffusion des gaz par l’inondation par l’eau. La deuxième caractéristique essentielle est de rendre compte pour le transport de gaz par l’aérenchyme de riz, ce qui représente jusqu'à 90 % d’émis CH424, qui nécessite des dispositifs appropriés d’inclure les plantes pendant les événements de la mesure.

<table><tbody><tr><td>Ancre/chambre</td> <td>-</td><td></td> Mousse à cellules fermées de <td></td></tr><tr><td>5 cm d’épaisseur</td> autoproduite <td>-</td><td></td> <td>C’est un matériau isolant, que l’on trouve dans un magasin de matériaux de construction.</td></tr><tr><td>Revêtement réfléchissant la lumière (semblable à de l’aluminium)</td> <td>-</td><td></td> <td>Nous utilisons une couverture brillante, mais il est possible d’utiliser du papier d’aluminium pour la nourriture.</td></tr><tr><td>Morceau de tube en plastique incurvé (1,5 cm et 24 cm, DxL)</td><td>-</td><td>-</td><td>Nous utilisons un conduit électrique, que l’on trouve dans une quincaillerie.</td></tr><tr><td>Connecteur à vis</td><td></td><td>--</td><td>Nous utilisons un connecteur pour les conduits électriques, que l’on trouve dans une quincaillerie.</td></tr><tr><td>Bouchon en caoutchouc (1 cm D)</td><td>-</td><td>-</td><td>À trouver dans un magasin de matériel de laboratoire.</td></tr><tr><td>Tube en téflon (3 mm D interne)</td><td>-</td><td>-</td><td>À trouver dans un magasin d’équipements de laboratoire.</td></tr><tr><td>Robinet d’arrêt à sens unique</td> <td>-</td><td></td> <td>Nous utilisons un robinet d’arrêt pour l’égouttement, que l’on trouve dans un magasin d’équipements médicaux.</td></tr><tr><td>Ventilateur PC 12V</td> <td>-</td><td>-</td> <td>À trouver dans un magasin de PC.</td></tr><tr><td>Batterie rechargeable et portable 12V-7Ah</td> <td>-</td><td></td> <td>À trouver dans un magasin de matériel électrique.</td></tr><tr><td>Fixations en acier</td><td></td> <td>-</td> <td>À trouver dans une quincaillerie.</td></tr><tr><td>Planches de bois de 30 cm X 3 m (LxL)</td> <td>-</td><td></td> <td>À trouver dans un magasin de matériaux de construction.</td></tr><tr><td>Cadre en acier</td> <td>-</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Niveau à bulle</td> autoproduit <td>-</td><td></td> <td>À trouver dans une quincaillerie.</td></tr><tr><td>Blocs de béton</td><td></td> <td>-</td> <td>À trouver dans un magasin de matériaux de construction.</td></tr><tr><td>Seringue de 50 ml</td><td>-</td><td>-</td><td>A trouver dans le magasin pour les équipements médicaux/vétérinaires.</td></tr><tr><td>Règle pliante</td><td>-</td><td>-</td><td>À trouver dans une quincaillerie.</td></tr><tr><td>Enregistreur de données de température</td><td>Onset</td><td>HOBO U23 Pro v2 Enregistreur</td><td></td>de données de température externe</tr><tr><td>Exetainer 12ml Flacon - Fond plat</td><td>Labco UK</td><td>736 W</td><td></td></tr><tr><td>Septa en caoutchouc Butil pour flacons</td><td>Labco UK</td><td>VW101</td><td></td></tr><tr><td>Aiguille hypodermique de calibre 25</td><td></td>-<td>-</td><td>À trouver dans un magasin de matériel médical.</td></tr><tr><td>Étalons CH4 et N2O</td><td>-</td><td>-</td>À <td>trouver chez un fournisseur de bouteilles de gaz.</td></tr></tbody></table>

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

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

Ce protocole décrit la mesure des émissions de gaz (GES) à effet de serre provenant des sols de paddy en utilisant la technique de la chambre fermée statique. Cette méthode est basée sur la théorie de la diffusion. Un volume connu d’air qui vient se superposer une zone définie du sol est enfermé dans une couverture de parallélépipède (appelée « chambre »), pour une période de temps définie. Au cours de cette période de l’enceinte, gaz (méthane (CH4) et l’oxyde nitreux (N2O)) passer d’air pores du sol près de leurs sources de pollution microbienne(p. ex., méthanogènes, bactéries nitrifiantes, dénitrifiantes) à l’espace de tête de chambre, suite à un naturel gradient de concentration. Flux sont ensuite estimés des variations de concentration chambre headspace échantillonnés à intervalles réguliers tout au long de l’enceinte et puis analysés par chromatographie en phase gazeuse. Parmi les techniques disponibles pour la mesure des GES, la méthode statique chambre fermée est appropriée pour les expériences de terrain, car il ne nécessite pas de grandes aires de sol traitement homogène. En outre, il est facile à gérer avec des ressources limitées et peut identifier les relations entre les propriétés des écosystèmes, des processus et flux, surtout lorsqu’il est combiné avec GES, mesure de la force de conduite. Néanmoins, en ce qui concerne la méthode micrométéorologique, il provoque une minime mais la perturbation du sol reste inévitable et permet une résolution temporelle mineure. Plusieurs phases sont la clé de l’implémentation de la méthode : i) chambre de conception et déploiement, ii) traitement et analyses de l’échantillon et iii) estimation du flux. Réussite de mise en œuvre technique dans les rizières exige des ajustements pour champ inondations durant une grande partie du cycle de culture et pour la maintenance des installations riz au sein de l’espace de tête de chambre pendant les mesures. Par conséquent, les éléments supplémentaires à prendre en considération en ce qui concerne l’application habituelle des sols agricoles non inondées se composent des dispositifs pour : i) éviter une gêne involontaire de l’eau qui puisse surestimer le flux et ii) y compris les plants de riz dans l’espace de la chambre d’examiner pleinement les gaz émis par le biais de transports aérenchyme.

Chaque événement de mesure produit une série de concentrations de GES dans le temps pour chacune des chambres de surveillance qui est la base pour l’estimation des flux de GES. Fondamentalement, il n’y a aucun besoin particulier de se défaire des données, mais un taux élevé de situations qui ne correspondent pas au modèle théorique de fonction monotone (strictement en augmentant ou en diminuant) mérite une attention à l’exactitude de l’application du protocole et, éventuellement imprévue d’erreurs (par exemple, fuite des flacons).
La figure 1 indique une année entière de flux correct exemple CH4 . Comme l’a démontré avec barres d’erreur, ces résultats peuvent varier considérablement, principalement en raison d’à l’hétérogénéité spatiale des processus microbiens responsables de la production de GES. Pour les utilisateurs qui éprouvent une variabilité élevée, ces résultats signale pas nécessairement mauvais résultats. À la variabilité élevée d’adresse qui fait des différences de traitement impossible à détecter, tout simplement augmenter le nombre de répétitions.

Dans la Figure 2, un exemple de mauvaise exploration de la variabilité saisonnière est illustré : l’insuffisance du nombre d’événements de mesure a conduit à une sous-estimation du flux annuels.
Flux quotidiens peuvent être combinées par la suite pour calculer les émissions cumulées au cours d’une année solaire, au cours d’une saison culturale ou au cours des étapes spécifiques de recadrage. En règle générale, le calcul des flux cumulés s’appuie sur la variation linéaire de flux entre deux événements mesure subséquentes. Un exemple de flux cumulés est illustré Figure 3 CH4.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56754/56754fig1.jpg">
La figure 1. Exemple de variation saisonnière des flux quotidiens de4 CH d’une rizière inondée sur une année complète, y compris un recadrage cycle (de mai à septembre) et intercalaires de périodes. Barres d’erreur représentent des écarts-types. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56754/56754fig1large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56754/56754fig2.jpg"> La figure 2. Exemple de variation saisonnière des flux quotidiens de4 CH d’une rizière inondée pendant une année entière, avec un nombre insuffisant de mesurer des événements n’est pas bien couvrant tous les moments marquants pour les émissions de GES. Barres d’erreur représentent des écarts-types. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56754/56754fig2large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56754/56754fig3.jpg"> La figure 3. Exemple d’émissions cumulées de4 CH pendant une saison culturale. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56754/56754fig3large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56754/56754fig4.jpg"> La figure 4. Phases principales de l’application de la méthode avec les correspondants des points critiques et les indicateurs de succès. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56754/56754fig4large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>

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.

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

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

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.

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