Name: CO 2 농도 구배 시설 2 농축 및 토양 효과 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-11-21T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 19 s
Description: 학습하세요 초지 생태계에서 CO2 농도 구배를 활용한 탄소 순환 및 생산성 변화 분석 방법입니다. 이 연구는 기후 변화 대응 전략 수립에 중요한 통찰을 제공합니다.

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Anne Gibson, Katherine Jones, Chris Kolodziejczyk, Alicia Naranjo, Kyle Tiner 및 수많은 학생 및 임시 기술자에게 LYCOG 시설 운영, 샘플링 수행 및 데이터 처리에 감사드립니다. L.G.R.은 USDA-NIFA (2010-65615-20632)를 인정합니다.

1. 수집 토양 모노리스 Lysimeters 무게로 사용되는 <ol><li> 깊이 1.5 미터 (8)에서 mm 두께의 강철로 개방형 강철 상자 1 × 1m 광장을 구축합니다. </li><li> 유압 프레스를 사용하여, 수직으로 토양에 개방형 상자를 눌러 깊은 토양에 3m를 드릴 나선형 앵커에 장착. </li><li> 백호 또는 이와 유사한 장비를 사용 쌌다 모노리스를 발굴. </li><li> 모노리스의 기지에서 토양과 접촉하는 섬유 유리 심지를 놓습니다. 모노리스 드레인 10 L 저류으로 강 기재 통해 심지를 통과 한 후 상자의 바닥에 강 기재 용접. </li><li> 등의 글 리포 세이트와 같은 비 잔류 제초제를 적용하여 모노리스의 기존 식물을 죽여. </li></ol> 2. 토양 모노리스에 공장 커뮤니티 구축 <ol><li> 공장 여덟 모종 사라졌고의 일곱 종의 각각 모노리스는 평방 미터 당 56 식물의 총 밀도, 잔디 및 forbs 대초원. <ol><li&gt; 공장 다음 잔디 : Bouteloua의 curtipendula (측면 귀리 미국 서부 및 서남부에서 자라는 목초), Schizachyrium의 scoparium (작은 bluestem), Sorghastrum의 nutans (Indiangrass), Tridens albescens (흰색 tridens)]. </li><li> 다음 Forbs 공장 : 샐비어 azurea (투수 세이지), Solidago canadensis에 (캐나다 조색), Desmanthus illinoensis (일리노이 bundleflower, 콩과의 식물). </li></ol></li><li> 라틴 사각형 디자인에 식물 모종, 각 모노리스에 대해 다시 무작위. </li><li> 심기 다음 약 2 개월 동안 이식 물. 목표는 초기 구축시에 물 스트레스를 최소화하는 것이다. 이러한 손의 지팡이 또는 정원 스프링클러로 편리한 방법을 사용합니다. 급수의 빈도는 지역의 기후와 날씨, 주변 강우량 특히 발생에 따라 달라집니다. </li><li> 초기 이식 설정 단계에 따라, 필요한만큼 주위 강우량에 따라 이식을 유지하면서 챔버 (제3) 구성된다. 손으로 잡초에 의해 설립 동안 모노리스에 등장 원치 않는 종을 제거합니다. </li></ol> 3. 상공 회의소 디자인 <ol><li> 각 1.2 미터, 폭 1.5 미터 높이 두 개의 챔버를 구축하고, 열 5m 긴 섹션으로 나누어 60 m 길이. 치수 5 MX 1.5 미터에 묻혀 1.6 미터 깊이 1.2 MX의 무거운 강철 섹션을 구축합니다. <ol><li> 각 섹션에 네 모노리스를 설치, 두 모노리스 임의의 순서로 토양 유형이 각각. 4,540kg의 용량 잔량 꼭대기 각 모노리스를 설치합니다. </li><li> 짝수 섹션에서 페어링에 Bastsil 모노리스를 포함합니다. </li></ol></li><li> 공기 흐름에 대한 경로를 제공하기 위해 1 m 길이 X 1m x 세로 0.3 미터 높이 시트 금속 덕트와 지상 인접한 섹션에 가입하세요. <ol><li> 각각의 덕트의 내부에 냉각 코일 161.4 kW의 냉동 장치에서 10 ℃에서 냉각제 공급. </li><li> 기타에 사용되는 등 명확한 온실 필름과 식물 (두께 0.006 &quot;/. 15mm)를 묶기후 조작 실험 23. </li><li> 샘플링 모노리스에 액세스 할 수 있도록 초안 플랩에 의해 뒷받침 지퍼 개방 각 커버를 장착한다. </li><li> 폴리에틸렌은 성장시기의 끝에 커버 제거합니다. </li></ol></li></ol> 4. 이산화탄소와 공기 온도 측정; 온도 제어 <ol><li> 두 챔버에 샘플 입구와 출구의 C superambient 및 subambient 챔버의 입구와 출구에있는 여과 된 공기 샘플 라인을 통해 매 2 분. 이 자료는 이산화탄소 주입 및 팬 속도 제어를 알려줍니다. <ol><li> 샘플 C의 수증기 함량, 및 20 분 간격으로 각 5m 섹션의 입구와 출구에서 측정 된 공기 온도 (T A). </li><li> 제조사의 프로토콜에 따라 적외선 가스 분석기를 사용하여 실시간으로 모든 CO 2 공기 샘플과 수증기량을 측정한다. </li><li> , 항목, 중간에 T의 측정차폐 미세 와이어 열전대와 각 섹션의 D 출구. </li></ol></li><li> T 주위에 가까운 부분을 부에서 일관된 평균 (중앙부)의 T를 유지하기 위해 각 섹션의 입구에서 냉각 코일을 통한 냉매의 흐름을 조절한다. </li><li> 하늘의 탁 트인 전망을 가지고 제조 업체의 프로토콜에 따라 광합성 광자 플럭스 밀도를 측정하기 위해 양자 센서를 배치합니다. 광 레벨은 송풍기 제어 알고리즘에 입력된다. </li></ol> 5. C 치료 응용 프로그램 <ol><li> 낮 <ol><li> superambient 다리의 입구 덕트 내에 질량 유량 제어기를 사용하여, 500 μL의 L -1 C로 들어오는 주변 공기와 순수 이산화탄소 (CO 2)를 혼합한다. C 측정에 대한 자세한 내용은 4 장을 참조하십시오. </li><li> 섹션 1 입구에 송풍기를 사용하여 챔버를 통해 및 하류 섹션에 풍부한 공기를 이류. </li><li> 엠송풍기 속도를 조정함으로써, 390 μL의 L-1 (외기)의 소망의 출사 C를 aintain. <ol><li> 출구 C가 설정치 이하이면 송풍 속도를 증가시킨다. 이 높은 출구 C의 결과로, 이산화탄소의 식물 흡수를위한 시간이 덜 할 수 있습니다. </li><li> 출구 C가 설정치 이상이면 송풍기 속도를 감소시킨다. </li></ol></li><li> 250 μL의 L-1의 C의 배출을 달성하기 위해 제어 및 외기를 도입 제외 subambient 챔버 내에서 동일한 방법을 사용한다. </li></ol></li><li> 야간 <ol><li> 공기 흐름의 방향을 반전. </li><li> 530 μL의 L -1 C를 달성 superambient 챔버 낮 출구 단부에 이산화탄소를 주입하고, 제어 이류 율은 640 μL의 L을 유지할 -1 야간 출구 (낮 입구. </li><li> 야간 입구에 ~ 390 μL의 L -1 CO 2에서 대기를 소개합니다subambient 실 및 제어 이류 속도 (낮 출구) 530 μL의 L를 유지하기 위해 -1 야간 출구에서. </li></ol></li></ol> 6. 강수량 입력 <ol><li> 각 모노리스에 평균 재배 기간 중 강수량을 적용합니다. <ol><li> 점적 관수 시스템을 통해 국내 물 소스에서 각 모노리스에 물을 공급한다. 실험 위치에 대한 계절 강우 패턴에 근접하는 관개 이벤트와 응용 프로그램의 양을 예약합니다. 정확한 일정은 현지 기후에 따라 달라집니다. </li></ol></li><li> 데이터 로거와 응용 프로그램의 타이밍을 제어하고 유량계와 응용 프로그램의 볼륨을 측정합니다. </li></ol> 7. 샘플링 <ol><li> 중성자 감쇠 게이지 또는 다른 적절한 프로브, CO 2 제어 기간 체적 토양 수분 함량 (vSWC) 주간의 수직 프로파일을 측정한다. <ol><li> 추천 프로파일 씩 1 분 드에 깊이 20cm 씩 아르PTH, 그리고 1m 아래 한 50cm 증가. </li></ol></li><li> 측정 모노리스는 성장시기의 끝에 모든 서 지상 바이오 매스를 수확하여 순 일차 생산성 (ANPP)를 지상. <ol><li> 모든 지상 바이오 매스는 결과적으로 바이오 매스는 현재 주 생산을 나타냅니다 서, 매년 제거된다. </li><li> 일정한 질량에 건조 종으로 샘플링 된 바이오 매스를 정렬하고, 무게. </li><li> ANPP에 식물 종의 기여를 정량화하는 개별 종의 바이오 매스를 사용합니다. </li></ol></li></ol>

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LYCOG 시설은 세 가지 종류의 토양에 설립 실험 초원 지역 사회에 C 농도의 250 L -1 μL (500)에 연속 구배를 유지 자사의 운영 목표를 달성 할 수있다. C의 변화는 소정의 범위에서 선형이다. 공기 온도가 각 섹션 내에서 증가하지만, 대부분의 섹션에 섹션 사이의 냉각 코일에 의해 리셋되었다. 그 결과, 섹션에 섹션에서 일관된 평균 온도를 유지하는 동작의 목표는 그라데이션의 대부분 위에 만났다. 토양 수분이 상대적으로 높고, 식물이 가장 높은 광합성 능력에있을 때 온도와 C 컨트롤은 쉽게 봄과 초여름 동안 유지된다. 프로토콜의 중요한 단계 송풍기 속도의 제어는 소정의 CO 2 구배를 유지하는 가장 중요한 측면이다. 제어가 조합에 기초피드백과 피드 포워드 기법의 식생 탄소 흡수에 공기 흐름을 일치합니다. ...

대기 중 이산화탄소 농도 (C)는 최근 약 270 μL의 L -1 산업 혁명 이전부터 과거 400 μL의 L -1 증가했다. C는 2100 1 적어도 550 μL의 L -1에 도달 할 전망이다. 증가의이 비율은 지난 500,000년 관측 어떤 C의 변화를 능가한다. C의 변화 속도는 전례 C의 증가로 생태계 비선형 또는 임계 반응의 가능성을 제기한다. 대부분의 생태계 규모의 C는 농축 실험은 두 치료, 풍부한 C 및 단일 제어 수준을 적용합니다. 이 실험은 크게 C의 생태계에 미치는 영향 농축에 대한 우리의 이해를 확장했다. 그러나 C의 증가에 비선형 생태계 반응의 존재를 밝힐 수있는 다른 방법은 subambient의 연속적인 범위에 걸쳐 생태계를 연구하는 것입니다superambient C. Subambient C는 필드에서 유지하기 곤란하고, 대부분의 성장 챔버 (2)를 이용하여 연구되었다. Superambient C는 성장 챔버, 열린 정상 챔버, 무료 공기 농축 기술 3, 4를 사용하여 연구되어왔다. C 농축 많은 토양 유형을 포함하는 풍경을 가로 질러 발생합니다. 토양의 특성이 강하게 C 농축에 대한 생태계의 반응에 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, 토양 질감 토양 프로필 (5) 내의 물과 영양분의 보존을 결정 그들의 식물 6 가용성 유기물 7-9의 양과 품질. 토양 수분의 가용성은 C에 대한 생태계의 반응 대부분의 초원 (10)를 포함하는 물 제한 시스템에 농축의 중요한 매개체이다. 과거 필드 C가 농축 실험은 전형적으로 연속적으로 V의 테스트를 하나의 토양 유형을 조사하고, 제어 한arying C 농축을 통해 여러 종류의 토양이 부족하다. 생태계 과정에 C 농축의 효과는 토양 유형과 다른 경우, 공간 C에 대한 생태계 반응의 변화 농축과 기후 (11), (12)의 계속되는 변화를 기대하는 강력한 이유가있다. 그라데이션 (LYCOG) 설비가 ~ 250에서 500 μL의 L-1에 이르기까지 C 수준으로 생태계 비선형 및 임계 값 응답에 공간 변화의 문제를 해결하기 위해 설계되었다 모형 매립 이산화탄소. LYCOG는 미국 중앙 평야의 남쪽 부분에있는 초원의 질감, N과 C 내용 및 수 문학적 특성의 넓은 범위를 나타내는 토양에서 성장하는 다년생 초원 식물 커뮤니티에 C A의 소정의 기울기를 만듭니다. 시설에서 사용되는 특정 토양 시리즈는 휴스턴 검은 색 점토 (32 모노리스), 저지대의 전형적인 Vertisol (Udic Haplustert)이다; 오스틴 (32 모노리스), 높은 탄질네이트, 실트 질 점토 Mollisol (Udorthentic Haplustol) 고지의 전형적인; 및 Bastsil (16 모노리스), 충적 사양토 Alfisol (Udic Paleustalf). LYCOG에 사용 된 동작 원리는 공기의 소포는 밀폐 된 챔버를 통해 방향성 이동에서의 C를 고갈 식물의 광합성 능력을 활용하는 것입니다. 치료의 목적은 500 내지 250 μL의 L-1에 C A의 일정한 선 낮 구배를 유지하는 것이다. 이를 위해 LYCOG 두 선형 챔버로 구성되어, L -1 C μL 500 내지 390 (주변)에 그라데이션 부를 유지 superambient 챔버와의 390-250 μL의 L -1 부를 유지 subambient 챔버 구배. 두 개의 챔버는 남북 축 중심의, 나란히 위치하고 있습니다. C 경사는 식물의 광합성 능력이 적절한 올해의 부분에서 유지되고; 전형적으로11 월 초에 월 하순. 챔버는 C에게 기울기를 조절하는 주변 값에 가까운 공기 온도 (T)를 제어하고, 모든 토양에 균일 한 강수량을 적용하기 위해 필요한 센서 및 계측이 포함되어 있습니다. 토양은 물 예산의 모든 구성 요소를 결정하기 위해 계측 문학적으로 격리 무게 lys​​imeters에 설치 근처 Blackland 대초원에서 수집 그대로 모노리스 있습니다. 물은 비 이벤트의 계절에 근접하고 평균 강수량 년 동안 금액 볼륨과 타이밍의 행사에 적용된다. 따라서 LYCOG 물과 탄소 예산 포함 초원 생태 기능에 C를 superambient하기 subambient 및 토양 종류의 장기적인 효과를 평가할 수있다. LYCOG는 USDA ARS 초원 토양과 물 연구소가 실시한 C 구배 실험의 제 3 세대입니다. 1 세대에 대한 프로토 타입 subambient했다그라데이션 방법 (13)의 가능성을 설립 C 14-20의 변화를 subambient 식물의 잎 수준의 생리적 반응에 대한 우리의 이해를 전진 주변 그라데이션. 두 번째 세대 개념의 필드 규모의 응용 프로그램이 200 L -1 21 μL 550까지 확장 그라데이션, C 4 초원을 다년생하는 것이 었습니다.이 필드 규모의 실험은 첫 번째 증거를 제공하는 C와 초원의 생산성 증가 농축 할 수있다 질소 가용성 superambient C (22)에서 식물의 생산성을 제한 할 수 있기 때문에 부분적으로, 현재 대기 농도 20 근처 포화. LYCOG는 C 초원 지역 사회의 반응에 토양의 상호 작용 효과에 대한 강력한 테스트를 허용, 질감을 변화의 복제 된 토양을 통합하여이 2 세대 실험을 확장합니다.

<table><tbody><tr><td>데이터 로거, 멀티플렉서</td><td>Campell Scientific, Logan, UT, USA</td><td>CR-7, CR-10, CR-21X, SDM-A04, SDM-CD16AC, AM25T</td><td></td></tr><tr><td>열전대: Copper-constantan</td><td>Omega Engineering, Inc., Stamford, CT, CT, USA</td><td>TT-T-40-SLE, TT-T-24-SLE</td><td></td></tr><tr><td>양자 센서</td><td>Li-Cor Biosciences, Lincoln, NE, 미국</td><td>LI-190SB</td><td></td></tr><tr><td>CO2/H2O 분석기</td><td>Li-Cor Biosciences, Lincoln, NE, 미국</td><td>LI-7000</td><td></td></tr><tr><td>용해계 저울</td><td>Avery Weigh-Tronix, Houston, TX, USA</td><td>DSL-3636-10</td><td></td></tr><tr><td>공기 샘플링 펌프</td><td>Grace Air Components, 휴스턴, 텍사스, 미국</td><td>VP 0660</td><td></td></tr><tr><td>이슬점 발생기</td><td>Li-Cor Biosciences, Lincoln, NE, USA</td><td>LI-610</td><td></td></tr><tr><td>냉수 냉각기</td><td>AEC 응용 엔지니어링, Wood Dale, IL, USA</td><td>CCOA-50</td><td></td></tr><tr><td>냉각수 흐름 제어 값</td><td>Belimo Air Controls, Danbury, CT, USA</td><td>LRB24-SR</td><td></td></tr><tr><td>냉각수 냉각 코일</td><td>Coil Company, Paoli, PA, USA</td><td>WC12-C14-329-SCA-R</td><td></td></tr><tr><td>이산화탄소 냉장 액체</td><td>Temple Welding Supply, Temple, TX, USA</td><td>UN2187</td><td></td></tr><tr><td>폴리에틸렌 필름</td><td>AT Plastics, 토론토, ON, 캐나다</td><td>Dura-film Super Dura 4</td><td></td></tr><tr><td>송풍기 모터/컨트롤러</td><td>Dayton Electric, Lake Forest, IL, USA</td><td>2M168C/4Z829</td><td></td></tr><tr><td>솔레노이드</td><td>산업 자동화, Cornelius, NC, USA</td><td>U8256B046V-12/DC</td><td></td></tr><tr><td>침출수 수집 펌프</td><td>Gast Manufacturing, Benton Harbor, MI, USA</td><td>0523-V191Q-G588DX</td><td></td></tr></tbody></table>

co<sub&gt; 2</sub테스트 주식에 대한&gt; 농도 구배 시설<sub&gt; 2</sub초원 생태계 기능에&gt; 농축 및 토양 효과

A CO2 Concentration Gradient Facility for Testing CO2 Enrichment and Soil Effects on Grassland Ecosystem Function

육상 생태계에 미치는 영향을 조사하기위한 대기의 이산화탄소 농도 (C) 위임 기술에서 계속 증가한다. 대부분의 실험은 두 개 또는 C 농도 및 단일 토양 유형의 몇 레벨 검사하지만 C가 여러 토양 농도 superambient하기 subambient에서 그라데이션으로 변화 될 수 있다면, 우리는 과거 에코 응답의 선형 적으로 계속 될 수 있는지 여부를 식별 할 수있다 미래 여부 응답은 풍경을 가로 질러 다를 수 있습니다. 모형 매립 이산화탄소 그라데이션 시설은 점토, 실트 질 점토, 모래 토양을 포함 lysimeters 설립 Blackland 대초원 공장 지역에 250 μL의 L 500 -1 C 그라데이션을 적용합니다. 그라데이션은 온도 조절 챔버에 묶여 식물에 의해 광합성으로 생성되어 점진적으로 챔버를 통해 방향성 흐르는 공기로부터 이산화탄소를 소모. 적절한 공기 유속을 유지하는 충분한 photosynthetic 용량 및 온도 제어 여름철 광합성 속도와 증가 된 물 스트레스를 감소하고 시스템의 주요 제한을 극복하는 것이 중요하다. 설비 성공적 C를 농축 superambient하는 subambient하는 에코 응답의 형상을 분별하고, 메탄 또는 오존과 같은 다른 온실 가스와 이산화탄소의 상호 작용을 테스트하도록 구성 될 수 있으며, C 농축 다른 기술에 경제적 인 대안이다.

그라데이션의 superambient과 subambient 부분은 별도의 챔버 (그림 1)에서 유지된다. 그러나 작업 (2,007에서 2,013 사이)의 칠년 동안, 챔버 농축 챔버의 출구 사이의 C에 단지 작은 불연속 500에서 250 μL의 L-1 (그림 2)에 C에서 선형 그라데이션에게 농도를 유지 (모노리스 40)과 그라디언트의 subambient 부분의 입구 (모노리스 41). 공기 온도와 증기압 적자는 섹션 (19)과 공기 온도가 2 ~ 3 ° C 따뜻한 다른보다 평균 subambient 실, 20 superambient 챔버 부 (10)를 제외하고 모두 superambient과 subambient 챔버 섹션에 섹션에서 일정하게 유지하고, 섹션 (그림 2). 각 섹션 내에서 7 ℃로하고, correspondi - 그러나이 5의 온도 상승을 발음 할 수있다NG...

모형 매립 이산화탄소 그라데이션 시설은 생성하는 250 점토, 실트 질 점토, 모래 토양 모노리스에 온도 조절 챔버 하우징 초원 식물 사회에서 L -1 선형 이산화탄소 구배 μL 500. 이 시설은 과거와 미래의 이산화탄소 수준이 초원의 탄소 순환에 영향을 미치는 방법을 결정하는 데 사용됩니다.

CO<sub&gt; 2</sub테스트 주식에 대한&gt; 농도 구배 시설<sub&gt; 2</sub초원 생태계 기능에&gt; 농축 및 토양 효과

Continuing increases in atmospheric carbon dioxide concentrations (CA) mandate techniques for examining impacts on terrestrial ecosystems. Most ...

이 실험의 전반적인 목표는 과거 및 미래의 대기 중 이산화탄소 증가가 초지 생태계의 생산성, 수지 및 탄소 순환에 어떠한 영향을 미치는지 확인하는 것입니다. 본 연구에는 다양한 토양 유형에 따른 이산화탄소의 영향을 모니터링하는 과정이 포함됩니다. 우리의 실험은 대기 중 이산화탄소 상승의 영향을 상쇄하는 초지의 잠재력을 포함하여, 기후 변화가 초지에 미치는 영향에 관한 핵심적인 생태학적 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다.CO2 본 접근법의 독특한 장점은 산업 혁명 시작 이후의 CO2 농축 영향을 결정하고, 미래에 CO2의 영향이 어떻게 변화할지 판단하는 데 있습니다. CO2를 시작하기 위한 당사의 접근 방식은 연구 대상 식물이 스스로 CO2 기울기를 생성하도록 하는 것에 의존합니다. CO2를 조절하고 초지 생태계에 미치는 영향을 분석하는 이 접근법은 1980년대 후반 당사 연구실에서 개발되었습니다.여기에 기록된 실험은 CO2 구배 실험의 3세대 연구입니다. 토양 단면체를 수집하려면, 가로 세로 1m, 깊이 1m의 개방형 강철 박스를 사용하십시오. 강철의 두께는 최소 8mm여야 합니다.이후에 베이스를 용접하여 부착합니다. 3m 깊이의 헬레 앵커(hele anchor)로 토양에 고정한 유압 프레스를 사용하여 박스를 원하는 토양 속으로 압입합니다. 박스를 토양에 압입한 후, 백호(backhoe)를 사용하여 주변 토양을 굴착합니다.모놀리스 하단을 토양에서 분리하여 모놀리스를 제거하십시오. 유리섬유 심지를 토양에 밀착시켜 배치합니다. 상자 하단에서 심지는 여기에 이미 용접되어 부착된 것으로 표시된 스틸 상자 바닥의 10 liter 저장소로 배수됩니다.저수조는 실험 중에 모놀리스를 통해 배수될 수 있는 물을 수집하며, 화학 분석을 위해 물을 샘플링하는 수단이 됩니다. 연구 대상 종을 연구 종에 적합한 밀도로 모놀리스에 식재하십시오. 필요한 경우, 글리포세이트와 같은 잔류성이 없는 제초제로 모놀리스에 기존에 있던 식생을 제거하십시오.키가 큰 풀과 프레이리 종의 경우, 제곱미터당 56개체의 식물이 적당합니다. 7개 종의 묘목을 각각 8개씩 사용하여, 여기에 사용된 각 단일 모놀리스 그라스 종에 대해 고유한 무작위 배정을 적용한 라틴 방격법 패턴으로 배치합니다. 사용된 그라스 종에는 side oes, grandma, little blue stem, Indian grass, white Tritons가 포함됩니다. 사용된 포브 종으로는 pitcher, Sage Canada, golden rod, Illinois bundle flower가 있었습니다.정착 기간 동안 식물에 충분한 수분을 공급하기 위해 콩과 식물에 점적 관수 또는 살수 관수를 실시합니다. 목표는 연구 대상 종에 적합한 양과 빈도로 수분을 공급하여 식물이 정착하는 동안 수분 스트레스를 최소화하는 것입니다. 식물 정착 단계가 끝난 후에는 챔버 구축이 완료될 때까지 자연 강우 상태에서 식물을 유지하십시오.모놀리스 챔버는 폭 약 7m, 깊이 1.5m, 길이 60m의 트렌치에 설치됩니다. 각 트렌치에는 두 개의 챔버가 들어가며, 각 챔버는 트렌치 내에서 서로 연결된 10개의 섹션으로 구성됩니다. 각 컨테이너 사이의 간격을 1m로 유지하여 중강철로 제작된 컨테이너 10개를 배치하십시오.이들은 각 섹션의 기초를 형성하며, 각 섹션은 4개의 모놀리스를 수용합니다. 인접한 섹션들을 판금 덕트로 연결하여 공기 흐름을 위한 경로를 제공하십시오. 각 덕트 내부에 냉각 코일을 설치하십시오.코일에는 161 kilowatt 냉각 장치로부터 10 °C의 물이 공급됩니다. 각 코일로 흐르는 냉각수의 유량은 챔버 공기 온도에 반응하는 제어 밸브에 의해 조절됩니다. 4, 540 kg 용량의 저울 4개를 5m 간격으로 배치하고, 각 저울 위에 기존 초원 식물이 식재된 모노리스를 놓습니다.각 5미터 구간에는 두 가지 토양 유형의 모놀리스가 무작위 순서로 포함되어야 하며, 각 구간 내의 토양 유형 쌍을 무작위로 지정하십시오. 두 구간마다 한 번씩 쌍에 사질양토를 포함하십시오. 챔버를 완성하려면 기후 조절 실험에서 흔히 사용되는 0.15mm 온실 필름으로 각 구간을 덮으십시오. 필요 시 식물에 접근할 수 있도록 커버에 드래프트 플랩이 달린 지퍼형 개구부를 설치하십시오.샘플링이나 유지보수가 필요할 때 커버를 제거할 수 있습니다. 식생의 광합성 능력이 CO2 농도 기울기를 유지하기에 충분한 동안에는 성장 시즌 내내 식생을 커버로 덮어 두십시오. 20분마다 각 챔버의 입구와 출구에서 공기를 샘플링하십시오.필터링된 공기 라인을 통해 공기를 적외선 가스 분석기로 보내 CO2 농도를 즉시 측정합니다. 마찬가지로, 20분마다 수증기량을 측정합니다. 또한, 각 섹션의 공기 유입구, 섹션 중간 지점 및 공기 배출구에서 20분마다 주변 온도를 측정하기 위해 차폐된 미세 와이어 열전대를 사용합니다.샘플 온도 데이터를 사용하여, 구역 간에 일정한 중간 부분 주변 공기 온도가 유지되도록 냉각 코일을 조절하십시오. 마지막으로, 챔버에 입사되는 광합성 유효 방사 조밀도를 측정하십시오. 퀀텀 센서를 사용하여, 팬을 통해 챔버 입구의 주변 공기를 초고온 챔버 내부로 끌어들입니다.질량 유량 제어기를 사용하여 챔버 내로 순수 CO2를 주입하고, 농도를 공기 1리터당 500 microliters로 유지하십시오. 또한 팬의 속도를 조절하여 챔버를 빠져나가는 CO2 수치가 공기 1리터당 390 microliters가 되도록 하십시오. 광합성 광양자 밀도 측정 시 이 CO2를 사용하십시오.이 매개변수를 유지하기 위해서는 낮은 속도의 제어가 규정된 CO2 농도 구배를 유지하는 데 가장 중요한 요소입니다. 하위 주변 온도 챔버(sub ambient chamber)의 경우, 주변 공기를 주입하고 팬 속도를 조절하여 야간 시간 동안 배출되는 CO2 수치가 250 microliters per liter가 되도록 합니다. 두 챔버의 공기 흐름을 반대로 전환하고, 상위 주변 온도 챔버(super ambient chamber)에서 다음 매개변수를 충족하도록 가스 주입 및 팬을 설정하십시오.유입 공기를 리터당 530 µL의 CO2로 농축하고, 아-주변(sub ambient) 챔버에서 공기가 리터당 640 µL의 CO2로 배출되도록 유량을 조절하십시오. 침전을 위해 유입구에서는 리터당 390 µL, 배출구에서는 리터당 530 µL의 CO2 수준이 되도록 공기를 조정하십시오. 평균 생육 기간을 적용하십시오.각 모놀리스에 강우를 처리합니다. 지역 수원에서 공급되는 점적 관수 시스템을 사용하여 계절별 강우 패턴과 유사하게 구현하십시오. 디지털 유량계를 사용하여 관수량을 측정합니다.모노리스 내의 식물들이 심각한 가뭄 스트레스를 겪지 않도록 충분히 관수하는 것이 매우 중요합니다. 이를 통해 식물의 광합성 속도를 충분히 높게 유지하여 CO2 농도 기울기를 형성하고 유지할 수 있습니다. 일부 모노리스에 광합성 속도가 높은 싱크 식물(sink plant)을 함께 심으면 이 과정에 도움이 될 수 있습니다.7년의 운영 기간 동안, 프레리 그라스 모노리스 챔버들은 약간의 불연속성만을 제외하고는 선형적인 대기 CO2 농도 또는 ca 상태로 유지되었습니다. 한 섹션을 제외하고, 토양 상단 20 centimeters에서 측정된 온도와 증기압 결손 또한 일정하게 유지되었습니다. 연구 대상이 된 세 가지 토양 중 두 가지 토양에서는 체적 토양 함수율이 CA 구배를 따라 선형적으로 변화하였으며, 실트질 점토 토양에서만 변화가 있었습니다.이 매개변수에는 변화가 없었습니다. 식물 생산성은 지상부 순 일차 생산성 지표를 사용하여 측정되었습니다. 이는 모든 토양에서 CA에 따라 선형적으로 변했습니다.CA에 대한 반응은 점토질 토양에서 가장 낮게 나타났으며, 사양토에서 가장 큰 반응이 관찰되었습니다. Mesic C four Tallgrass Sarga Newan은 실험에서 가장 풍부한 식물이었습니다. 이 식물은 사양토에서 CA에 의해 가장 강한 영향을 받았으며, 점토질 토양에서는 CA에 의해 아주 적게 영향을 받았습니다.Zurich C four Midgrass BTU Lua Kerti Pendula는 전반적으로 다음으로 가장 풍부한 종이었으며, 하위 주변 온도(sub ambient ca)의 실트질 점토 토양에서 가장 풍부했습니다. 이 종의 생산성은 실트질 점토에서의 ca에 의해 가장 큰 영향을 받았고, 점토(Clay)에서의 ca에 의해 가장 적은 영향을 받았습니다.이 영상을 시청한 후, CO2 농도 구배를 조절하기 위한 실험용 식생을 조성하고 유지하는 방법과 해당 CO2 구배를 제어하기 위해 측정해야 하는 주요 매개변수에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다. 이 시설을 구축하는 데는 약 2년이 소요되지만, 과거 및 미래의 CO2 수준에 따른 식물 반응을 수십 년간 연구할 수 있는 역량을 제공합니다. 이러한 장기 연구는 대기 중 CO2 상승이 초지 탄소 순환에 미치는 영향을 이해하는 데 매우 중요합니다.이 방법은 챔버 내에 들어갈 수 있는 모든 식물 종에 적용 가능합니다.

a-co2-concentration-gradient-facility-for-testing-co2-enrichment-soil

Research

연구

JoVE Journal

Environment

환경

토양 세포 외 효소 활성의 잠재적 인 속도를 측정하기 위해 형광 염료에 바인딩 된 합성 기판은 토양 샘플에 추가됩니다. 형광 염료는 높은 형광 이상의 기판을 나타내는 분해 효소 - 촉매 반응에 의해 기판으로부터 방출 될 때 효소 활성을 측정한다.

잠재적 인 토양 세포 외 효소 활동의 높은 처리량 형광 측정 측정

이 논문에서 유출 물에 화학 성분의 정량으로 선택 간격으로 시간과 유출 서브 샘플의 컬렉션 총 유출 볼륨을 측정하기 위해 장착 된 24 개인 33.6 m 2 필드 플롯을 포함하는 1,000 평방 미터 시설의 설계, 건설 및 기능을 설명합니다 시뮬레이션 홈 잔디.

도시 유출의 연구 시설의 설계 및 건설

종 공존의 환경 이성의 역할을 이해하는 것은 일반적으로 사회의 종 구성에 외적 있습니다 이질성의 유형에 초점을 맞추고있다. 우리는 식물 토양 피드백 조절, 또는 지역 사회 조성에 고유의 이질성에 따라 토양을 사용하여 토양 이질 치료를 만들기위한 새로운 자세한 방법을 제공합니다.

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필드 lysimetry 및 porewater 샘플링 연구원은 토양과 설립 식물에 적용되는 화학 물질의 운명을 평가할 수 있습니다. 이 프로토콜의 목적은 필요한 장비를 설치하고 통합 필드 lysimetry 및 porewater 샘플링 실험에서 화학적 분석을위한 샘플을 수집하는 방법을 설명하는 것입니다.

통합 필드 Lysimetry 및 Porewater 샘플링 토양에서 화학 이동성의 평가 및 설립 식물

온전한 토양 코어 용해계의 추출 및 조립에 대한 자세한 방법과 침출수 및 지표 적용 가금류 깔짚에서 관련 영양분 손실에 대한 연구를 위한 사용이 시연됩니다.

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이 연구는 지하 수문, 지구 화학 및 토양 모형 매립의 미생물 학적 이질성을 조사하기위한 굴착 방법을 제시한다. 모형 매립은 균일 한 상태에서 처음이었고, 18 개월 기간에 관개의 팔 사이클을 통해 물을 약 5,000mm에 실시한 인공 hillslope을 시뮬레이션합니다.

결합 문학, 지구 화학 및 미생물 조사를위한 토양 모형 매립 발굴

반복 토양 샘플링은 최근 세 년간 산림 토양의 변화를 모니터링 할 수있는 효과적인 방법이 될 것으로 나타났다. 그것의 사용을 지원하기 위해 프로토콜 성공 토양 모니터링 프로그램의 설계 및 구현에 도움이 토양 리샘플링 방법에 관한 최신 정보를 합성이 제공된다.

토양 리샘플링하는 방법은 산림 토양의 화학 물질 농도의 변화를 모니터링하기

전통적인 토양 샘플링 절차 임의로 토양 샘플의 수를 결정합니다. 효율적인 클러스터 토양 샘플링 디자인 토양 공간이 고 양적 필요한 토양 샘플 및 관련된 샘플링 정확도의 수를 결정을 아직 여기, 우리 간단 하 게 제공 합니다.

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여기에서 우리는 토양 유기체의 활동을 통해 광물 풍화를 향상시키는 동시에 풍화를 자극하는 것으로 알려진 비생물적 변수를 조작하기 위한 실험 설정의 구성 및 운영을 제시합니다. 설정 및 샘플 분석의 기능에서 얻은 대표적인 결과와 개선 사항에 대해 논의합니다.

토양 유기체의 활동을 통해 광물 풍화를 향상시키기 위한 실험 설정의 설계 및 건설

여기에서 우리는 식물 다양성 구배를 따라 초원 군집의 생태계 기능에 대한 식물 역사와 토양 역사의 독립적이고 상호 작용적인 영향을 연구하기 위해 지상 및 지하의 환경 조건이 통제된 지상 반폐쇄 우주 챔버인 iDiv Ecotron에 설립된 연구를 제시합니다.

JenaTron - 식물의 역사와 토양의 역사가 초원 생태계 기능에 미치는 영향을 연구하는 실험적 접근 방식

학습하세요 초지 생태계에서 CO2 농도 구배를 활용한 탄소 순환 및 생산성 변화 분석 방법입니다. 이 연구는 기후 변화 대응 전략 수립에 중요한 통찰을 제공합니다.

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