СО ₂ Градиент концентрации средства для проверки СО ₂ Эффекты обогащения и почвы наложенным Пастбища экосистем

Общая цель этого эксперимента состоит в том, чтобы определить, как прошлые и будущие увеличения содержания углекислого газа в атмосфере влияют на продуктивность луговых экосистем, водный баланс и круговорот углерода. Исследование включает в себя мониторинг влияния углекислого газа на разные типы почв. Наш эксперимент может помочь ответить на ключевые экологические вопросы о воздействии изменения климата на луга, в том числе об их потенциале для компенсации последствий повышения атмосферного состояния.

CO2 Уникальное преимущество нашего подхода заключается в определении воздействия обогащения CO2 с начала промышленной революции, а также в определении того, как воздействие CO2 может измениться в будущем. Наш подход к запуску CO2 основан на использовании растений, которые мы изучаем, для создания собственных градиентов CO2. Этот подход к манипулированию CO2 и его воздействию на луговые экосистемы был разработан в нашей лаборатории в конце 1980-х годов.

Задокументированный здесь эксперимент является третьим поколением экспериментов с градиентом CO2. Для сбора монолитов грунта используйте стальной ящик с открытым концом площадью квадратный метр и глубиной один метр. Толщина стали должна быть не менее восьми миллиметров.

Позже будет приварено основание. Вдавите коробку в нужную почву с помощью гидравлического пресса, прикрепленного к почве анкерами глубиной три метра. Вдавив ящик в почву, выкопайте окружающий грунт с помощью экскаватора.

Разрежьте основание монолита от почвы внизу и удалите монолит. Приложите стеклопластиковый фитиль к почве. В основании короба фитиль стекает в резервуар объемом 10 литров, прикрепленный к основанию показанного здесь стального ящика, уже приваренного к месту.

Резервуар собирает воду, которая может стекать через монолит во время эксперимента, а также предоставляет средства для отбора проб воды для химических анализов. Посадите изучаемые виды в монолиты с плотностью, соответствующей изучаемым видам. При необходимости убейте уже существующую растительность на монолитах с помощью гербицида, не содержащего остатков, такого как глифосат.

Для высокотравных, степных видов подойдет 56 растений свыше квадратного метра. Восемь сеянцев семи видов располагают виды в латинском квадрате с использованием уникальной рандомизации для каждого вида монолитной травы, используемого здесь, включая боковые оэс, бабушку, маленький синий стебель, индийскую траву и белых тритонов. По версии Forbes использовались такие виды: кувшин, шалфей канадский, золотая розга и цветок пучка Иллинойса.

Бобовые используют капельное или воздушное орошение, чтобы поддерживать растения в хорошем состоянии во время укоренения. Цель состоит в том, чтобы свести к минимуму водный стресс, в то время как растения выделяют воду в количествах и с частотой, соответствующими изучаемому виду. После этапа создания установки поддерживайте установки под атмосферными осадками до тех пор, пока не будет завершено строительство камеры.

Монолитные камеры устанавливаются в траншеи шириной около семи метров, глубиной 1,5 метра и длиной 60 метров. Каждая траншея вмещает две камеры, и каждая камера вмещает 10 взаимосвязанных секций в каждой траншее. Вмещается 10 контейнеров из тяжелой стали с одним метром между каждым контейнером.

Они образуют основание каждой секции, и каждая из них будет содержать четыре монолита. Соедините смежные секции воздуховодами из листового металла, чтобы обеспечить путь для потока воздуха. Установите охлаждающий змеевик внутри каждого воздуховода.

Змеевик снабжается водой с температурой 10 градусов Цельсия от холодильной установки мощностью 161 киловатт. Подача охлажденной воды к каждому змеевику регулируется регулирующим клапаном, который реагирует на температуру воздуха в камере. Поместите четыре весы емкостью 4 540 кг в контейнер с каждой пятиметровой секцией на каждую весы, установите монолит с укоренившимися растениями прерий.

Каждая пятиметровая секция должна содержать монолиты из двух типов почв в случайном порядке внутри секции, рандомизировать пары типов почвы в каждой секции, включать песчаный суглинок, в пары каждой другой секции. Чтобы завершить камеру, накройте каждую секцию 0,15-миллиметровой тепличной пленкой, которая обычно используется в экспериментах по манипулированию климатом. Установите на чехлы отверстия на молнии с клапанами для отвода.

Крышка может быть снята, когда это необходимо для отбора проб или технического обслуживания. Держите растительность покрытой в течение всего вегетационного периода до тех пор, пока фотосинтетическая способность растительности достаточна для поддержания градиента CO2. Каждые 20 минут отбирайте пробы воздуха на входе и выходе из каждой камеры.

Направляйте воздух через отфильтрованные воздуховоды к инфракрасным газоанализаторам, которые немедленно измеряют концентрацию CO2. Аналогичным образом измеряйте водяной пар каждые 20 минут. Кроме того, для каждой секции используйте экранированные термопары с тонкой проволокой для измерения температуры окружающей среды каждые 20 минут на входе воздуха, в средней точке секции и на выходе воздуха.

Используя данные о температуре образца, отрегулируйте охлаждающие змеевики для поддержания постоянной температуры окружающего воздуха в средней части, которая поспущена между секциями. Наконец, измерьте плотность потока фотосинтетических фотонов, падающих на камеру. С помощью квантового датчика окружающий воздух втягивается в камеру повышенной температуры окружающей среды вентиляторами на входе в камеру.

Используйте регулятор массового расхода для впрыска чистого CO2 в камеру и поддерживайте концентрацию на уровне 500 микролитров на литр воздуха. Также регулируйте скорость вращения вентиляторов для достижения уровня CO2 390 микролитров на литр воздуха, выходящего из камеры. Используйте CO2 для измерения плотности потока фотосинтезирующих фотонов.

Для поддержания этого параметра контроль низкой скорости является наиболее важным аспектом поддержания заданного градиента CO2. Для вспомогательной камеры подайте окружающий воздух и отрегулируйте скорость вращения вентилятора, чтобы достичь текущего уровня CO2 в 250 микролитров на литр в ночные часы. Измените направление потока воздуха через обе камеры и настройте впрыск газа и вентиляторы в соответствии со следующими параметрами в камере повышенной температуры окружающей среды.

Обогащайте поступающий воздух до 530 микролитров СО2 на литр и регулируйте поток так, чтобы воздух выходил на 640. Микролитры СО2 на литр в субатмосферной камере, регулируют воздух, поэтому уровень СО2 составляет 390 микролитров на литр на входе и 530 микролитров на литр на выходе для осадков. Применяйте средний вегетационный период.

Количество осадков на каждый монолит. Используйте систему капельного орошения из местного источника воды, чтобы приблизиться к сезонному режиму осадков. Измеряйте расход воды с помощью цифрового расходомера.

Крайне важно, чтобы растения в монолите поливались достаточно хорошо, чтобы избежать сильного стресса от засухи. Таким образом, их скорость фотосинтеза остается достаточно высокой для создания и поддержания градиента CO2. В этом можно помочь, если посадить некоторые монолиты с поглотительным растением с высокой скоростью фотосинтеза.

В течение семи лет эксплуатации камеры монолитов луговых трав поддерживались при линейной концентрации CO2 в атмосфере или ca с небольшими разрывами. За исключением одного участка, дефицит температуры и давления пара также оставался постоянным, измеренным в верхних 20 сантиметрах почвы. Объемное содержание воды в почве линейно изменялось вдоль градиента CA на двух из трех почв, участвовавших в исследовании, только в илистой глинистой почве.

Без изменений в этом параметре. Производительность растений измерялась с использованием надземного чистого показателя первичной продуктивности. Он линейно варьировался с CA на всех почвах.

Наименьшая реакция на КА наблюдалась на глинистой почве, а наибольшая реакция наблюдалась на супесчаных суглинках. Mesic C four Tallgrass Sarga Newan был самым распространенным растением в эксперименте. Наиболее сильно он был подвержен влиянию CA на супесчаных суглинках и лишь незначительно подвержен влиянию CA на глинистой почве.

Zurich C four Midgrass BTU Lua Kerti Pendula был следующим по численности видом в целом, и на илистой глинистой почве в субокружающей среде ca. Он был самым обильным. На его продуктивность больше всего влиял ca на илистой глине и меньше всего на ca

После просмотра этого видео у вас должно быть хорошее понимание того, как создавать и поддерживать экспериментальную растительность для регулирования градиента концентрации CO2, а также понимать критические параметры, которые необходимо измерить, чтобы контролировать этот градиент CO2. Строительство этого объекта занимает около двух лет, но оно обеспечивает возможности для многолетних исследований реакции завода на прошлые и будущие уровни CO2. Такие долгосрочные исследования имеют решающее значение для понимания влияния повышения содержания CO2 в атмосфере на круговорот углерода на лугах.

Этот подход может быть применен к любым видам растений, которые поместились бы в камере.