Environment

מדידה של שטף גזי חממה מקרקעות חקלאיות באמצעות לשכות סטטי

Published: August 3, 2014 doi: 10.3791/52110

Sarah M. Collier¹, Matthew D. Ruark², Lawrence G. Oates^3,4, William E. Jokela⁵, Curtis J. Dell⁶

¹Office of Sustainability, University of Wisconsin-Madison, ²Department of Soil Science, University of Wisconsin-Madison, ³Department of Agronomy, University of Wisconsin-Madison, ⁴Great Lakes Bioenergy Research Center, University of Wisconsin-Madison, ⁵USDA-ARS Dairy Forage Research Center, ⁶USDA-ARS Pasture Systems Watershed Management Research Unit

Protocol

1. קאמרית בנייה והתקנה עוגן

עיצוב ובניית תאים - כל אחד בהיקף של עוגן שמוכנס לתוך האדמה ומכסה הממוקם בחלק העליון של העוגן בזמן מדידת שטף - כדי לענות על צורכי ניסוי.
1. בעיצוב צורת תא ואת הגודל, שקלו גורמים מרחביים כגון ריווח יבול שורה, דשן או פסי זבל, וגובה צמח. בגלל בליטה של עוגנים מעל פני הקרקע יכולה לתרום לתופעות מיקרו האקלים וponding מים, רואים שיש המכסים לשבת נמוך על פני הקרקע ככל האפשר. בגלל פשרות קיימות בין גובה חדר ורגישות זיהוי, מכסי עיצוב להיות קצרים ככל הוא ריאלי עבור המערכת תחת מחקר.
2. לבנות תאים של חומר יציב, nonreactive כגון נירוסטה או PVC, וכולל מנגנון לאיטום המכסה על העוגן. לבודד את המכסים ומכסים עם חומר בהיר או רעיוני כדי למנוע הצטברות חוםבזמן מדידה. כולל מחיצה כדי לאפשר איסוף דגימה וצינור אוורור כדי למנוע הפרעות בלחץ במהלך פריסה קאמרית והסרת מדגם. לפרטים נוספים עיינו בטבלת החומרים, פרקין וVenterea ^8, וקלית ואח' ^10.
לפחות יום 1 לפני הדגימה, להתקין עוגנים קאמריים בקרקע באתרים רצויים. שיטת ההתקנה תהיה תלויה בעיצוב חדר, אך באופן כללי, חלות גם בלחץ על פני כל הנקודות כך שהעוגן אינו עיוות או לעוות את מבנה הקרקע. להטביע את העוגן לעומק של 2.5-13 סנטימטר בהתאם לסוג קרקע, זמן פריסה, וקאמרי נפח ^6,11. השאר מעט ככל האפשר (לא יותר מ 5 ס"מ) בולטים מעל פני הקרקע.

2. כיול ועיצוב ניסיוני

הערה: לפני תחילת הניסוי, בצע את השלבים הבאים כדי לקבוע כמובן זמן דגימה מתאימה שיאפשר הנתוניםלהיות בכושר ליניארי מתאים או מודל שטף שאינו ליניארי (ראה פרקין et al. ^12). זה יחייב השימוש בטכניקות מתוארות בשלבים 3-5 (שדה דגימה, ניתוח לדוגמא, וניתוח נתונים). עיתוי אופטימלי הוא פונקציה של שתי המערכת תחת מחקר וממדיהם של תאים בשימוש. קצת ניסוי וטעייה עשוי להיות מעורבת. ראה ¹³ Venterea לגישות חלופיות.

כיול דגימה וניתוח
1. בתנאי ניהול סביבתיים או צפויים לייצר נתיבי גז עקבות גבוהים יחסית, לנהל דגימה אינטנסיבית הבאים טכניקות מתוארות בסעיף 3. שימוש בנקודתי זמן דגימה במרווחים בחוזקה, לאכלס סדרת זמן של משך זמן ארוך יותר ממה שאפשר נחשבים טיפוסי. בגין על ידי דגימה מכמה תאי נציג ב5-10 נקודות זמן מחולק באופן שווה במהלך שעה.
2. ניתוח דגימות על ידי גז כרומטוגרפיה הבא סעיף 4.
כיול Interpretatiעל
1. לכל סדרת כיול זמן וכל גז של עניין, עלילה בזמן על ידי ריכוז.
2. ודא ששיעורי השטף הם בקצה הגבוה של הטווח הצפוי. ראה סעיף 5 לחישוב שטף. עיין בסעיף 2.3 לעצות לפתרון בעיות.
3. בדוק גרפים לסימנים של אי - ליניאריות, או ליתר דיוק, plateauing של ריכוזי גז לאורך זמן.
  הערה: הנקודה שבה ריכוז מתחיל יגיע לשיא תפוקה משתנית לפי סוג דלק, והוא פונקציה של קצב הפקת גז או הצריכה בתוך האדמה, את הריכוז של הגז באמיץ את החדר, ודיפוזיה בין שני האזורים. לכן זה השפיע במידה רבה על ידי תא גובה, עם תאים קצרים מניב זמן קצר לפני הרמה.
4. השתמש בערכות הכיול כדי לקבוע את זמן פריסת חדר האופטימלי למערכת הניסיונית. אם רגרסיה ליניארית תשמש בניתוח הנתונים (כפי שמתואר כאן בסעיף 5), עיתוי בחר ששומר קרוב ליניארי מחדשlationship ככל האפשר בין הזמן וריכוז לכל הגזים / מערכות של עניין, תוך מתן אפשרות למינימום של שלוש, רצוי ארבעה, דגימת פעמים בתוך סדרת הזמן ^6. לתאים גבוהים סנטימטר 10-30 משמש לCO ₂ ו-N ₂ O מדידות, סדרת זמן בדרך כלל נע 20-60 דקות ^8,14.
פתרון בעיות כיול
1. אם יש בידול ו / או קושי הבחנה ליניאריות או רמה ירוד, משתמש בנקודתי זמן כיול הדוקות או סדרת זמן כיול ארוכה יותר, ולבדוק שריכוזים הם בגבולות זיהוי. לשיעורים נמוכים של שטף, ירידה בשיעור של הצטברות לא יכולה להיות שנצפתה במסגרת הזמן שנבדק. זה לא צריך לגרום לדאגה.
2. אם הנתיבים אינם בקצה הגבוה של הטווח הניסיוני הצפוי, חוזר על כיול, שינוי תנאי טיפול סביבתי או כדי לגרום לשטף גבוה יותר (על ידי החלת דשן או השקיה, לדוגמא). לחלופין,דואר לפחות ארבע נקודות זמן בתכנון ניסוי, כך שאם והנתיבים ניסיוניים הם גבוהים יותר באופן משמעותי מאלו שנצפו בכיול וplateauing מתרחש, ניתן לשלול נקודות זמן מאוחר יותר תוך שמירה על לפחות שלוש נקודות זמן לרגרסיה ליניארית. גישות רגרסיה Curvilinear גם יכולות להיות מועסקות.
עיצוב ניסיוני
1. בהתבסס על העיתוי האופטימלי שנקבע בסעיף 2.2.4, לתכנן תכנית דגימה כוללת שלוכדת את כל אתרים הרלוונטיים, טיפולים, ו / או משכפל, ומאפשר לאנשים לנוע דרך אתרי תא ביעילות. במידת צורך, יש לחלק את אתרי חדר לכמה "סיבובים" שנדגמו בזה אחר זה.
  1. אם מדידות הן שיש לנקוט כנציג של כל היום, לדוגמא בזמן של יום שבו טמפרטורות הן מתונות יחסית לקיצוניות יומית. במערכות חיתוך ממוזגים טיפוסיות, החלון האידיאלי הוא אמצע לשעתי הבוקר מאוחר.
  2. אם דגימות שנאספובסיבובים ברציפות, היזהר שלא להציג את הטיה על ידי דגימת הטיפולים זהים שוב ושוב באותה השעה ביום. לבנות סיבובים מתוך בלוקים של משכפל ולא טיפול אחר טיפול.
  3. כולל זמן לכל אמצעי עזר הכרחי שיש לנקוט אם בתוך סיבובים או לפני / אחרי, לפי העניין. (ראה סעיף 3.3 לצעדים נלווים טיפוסיים.)
  4. לחלופין, כולל זמן לאיסוף דגימות אוויר סביבה לשימוש במודלים של שטף שאינו ליניארי, או כקירוב מתחיל (זמן אפס ", T _0") ריכוז (לא שתואר כאן).
  5. לחלופין, כולל זמן לטעינת גז התייחסות לתוך צלוחיות בעת הדגימה להעריך השפלה מדגם אפשרית בין הדגימה וניתוח. ראה פרקין וVenterea ⁸ לשיקולי אחסון מדגם.
2. לקבוע את התדירות של מדידות שטף מתאימה למטרות מחקר. זה יכול לנוע בין t מדידה אחתo יומי, מדידות שבועיות או תקופתיות במשך חודשים או שנים. עיין Rochette et al. ¹⁴ לדיון מעמיק בשיקולי עיצוב ניסיוני.
3. אם דגימות שנאספו בתנאים קרים, תכנית להכללתו של מכשיר התחממות כגון חבילה חמה עם צלוחיות כדי למנוע septa מלהפוך פריך.

3. דגימת שדה

הערה: בכל מועד דגימה, בצע את תכנית הדגימה קבועה בסעיף 2.4, תוך שימוש בטכניקות המתוארות להלן. ציוד ונפח דגימה יכול להשתנות בהתאם לשיטות איסוף והעברה להיות מועסקות ואת כמות המדגם הנדרשת לניתוח GC ^8. פרוטוקול זה מנצל 5.9 מיליליטר צלוחיות איסוף ו30 מיליליטר מזרקים, עם שיטת שטיפה של העברת דגימה. ראה דיון על גישות חלופיות.

הכנה
1. אם דגימה מתאים מרובים בכל סבב, להכין refe נקודת זמןרשת לורנס (ראה איור 2) כדי לעקוב אחר היכן ומתי לדגום בקלות. לחלופין, לעשות סידורים כדי להקליט כל נקודת זמן במהלך דגימה.
2. טרום תווית ולארגן בקבוקוני אוסף ליעילות מקסימלי וסיכוי מינימאלי של בלבול במהלך דגימה.
3. על מנת לחסוך זמן בעת דגימה, להכין את כל החומרים וציוד מראש. כולל תוספות של כל דבר שעלול לשבור או הולך לאיבוד בקלות (מחטים, מזרקים, וברזים למינים וכו '), ומקום בתיק נשיאה, דלי, או מיכל אחר.
4. להיות מוכן להקליט כל נקודות זמן מאוחרות שיכול לקרות עקב תקלה בציוד או נסיבות בלתי צפויות אחרות, ואשר ניתן לתקן בקלות במהלך ניתוח הנתונים על ידי התאמת הזמן קשור עם מדגם מסוים.
אוסף דוגמאות
1. צרף ולאטום את מכסה התא לתא העוגן המותקן מראש, ולהתחיל שעון עצר. זה T _0.
2. מייד לאחר איטום ג המכסהollect מדגם של אוויר הסביבה ממיקום סמוך לקאמרי, בשיאו המשוער של ראש התא: עם מצויד במחט וברזלים במצב הפתוח מזרק מיליליטר ריק 30, לצייר 30 מיליליטר דגימת אוויר ולסגור את ברזלים. זה הוא מדגם T _0. לחלופין, לקחת מדגם T ₀ מהתא ^6.
  הערה: Tradeoffs קיים בין שתי הגישות - להעריך מרחביים (מרחק מאתר או מיקרו האקלים החיצוני לדגימות מחוץ) לעומת עיתוי (עיכוב בין סגירת מיכסה ואיסוף דגימה לדגימות בפנים) שיקולים ולקבוע את הטכניקה המתאימה ביותר לציוד בשימוש, ו המערכת הנחקרת.
3. בעזרת מחט המזרק, לנקב את המחיצה של בקבוקון 5.9 מיליליטר אוסף שכבר יש מחט אחרת חטטה ליד הקצה של מחיצת האף.
4. פתח את שסתום המזרק ולהזריק כ 20 מיליליטר של המדגם לתוך הבקבוקון (זה גורם לתוכן הקודם שלבקבוקון להיות מגורש דרך המחט נוספת, הוחלף על ידי מדגם).
5. בתנועה חלקה, להוציא את המחט נוספת, תוך המשך להזריק כמה שיותר המדגם הנותר (כ 10 מיליליטר) ככל האפשר, מעט הבקבוקון כדי להבטיח שלמות מדגם ולאפשר ניתוח של דגימות מרובות במידת צורך ^{8-pressurizing} נגמר.
6. סגור את ברזלים ולמשוך את מחט המזרק ממחצה. סובב את הצנצנת ובתוך הפוך להבחין בין בקבוקונים ללא מילוי.
7. המשך לתא הבא, חזור על השלבים 3.2.1-3.2.6, איטום את המכסה על נקודת T ₀ זמן שנקבע מראש הנכונה.
8. תמשיך לחזור על שלבים 3.2.1-3.2.7 עד שכל התאים בסיבוב נאטמו _ו0 דגימות T כבר נאספו.
9. לחזור לחדר הראשון.
10. ככל שהזמן מתקרב 10 שניות עד ₁ T, לנקב את המחיצה בחלק העליון הקאמרית עם מחט המזרק.
11. בטווח שני 10 של ₁ T, שנינותhdraw מדגם 30 מיליליטר של אוויר מבתוך החדר ולסגור את הברז. הסר את מחט המזרק ממחיצת החדר.
12. להעביר את הדגימה לבקבוקון אוסף ביצוע שלבי 3.2.3-3.2.6.
13. תמשיך לאסוף דגימות ביצוע שלבי 3.2.10-3.2.12, על פי תכנית הדגימה קבועה בסעיף 2.4.
אמצעים נלווים
1. על מנת להמיר את ריכוז גז למסה, למדוד את טמפרטורת האוויר בזמן הדגימה. בהתאם למטרות מחקר, להקליט או לבצע צעדים נלווים אחרים כגון טמפרטורת קרקע ותוכן לחות קרקע במיקום זה ו / או בזמן, כמות משקעים יומיות, צפיפות בצובר אדמה, חנקתי קרקע וריכוזי אמוניום, וכו 'אמצעים שונים קיימים כדי להשיג אמצעים אלה - בצע את הפרוטוקולים סטנדרטיים.
2. לחלופין, לאסוף דגימות סביבה אוויר ו / או תקני שדה עומס של ריכוזים ידועים לתוך צלוחיות להעריך ריכוזי גזי חממה סביבה ואני השפלה אחסון בקבוקון פוטנציאלn בתקופה שבין דגימה וניתוח (ראה סעיפים 2.4.1.4 ו2.4.1.5).

4. ניתוח מדגם

קבע את הריכוז של גזים של עניין לכל דגימה על ידי גז כרומטוגרפיה, באמצעות מצויד בגלאי אלקטרונים ללכוד עבור N ₂ O, מנתח גז אינפרא אדום או גלאי מוליכות תרמית לCO _2, וגלאי יינון להבה לCH ₄ ציוד.
שים לב: זה חיוני כדי להשיג גישה למכשיר, כי הוא מוגדר כראוי לצורך ניתוח גזי חממה ויש לו זמן ריצה מספיק זמין. עקרונות ושיטות לגז כרומטוגרפיה מתוארים במקומות אחרים ^5,15,16.
המרת ריכוז גז עקבות מנפח למסה באמצעות חוק הגז האידיאלי:

PV = NRT

איפה = לחץ P, V = נפח, n = שומות של גז, R = קבוע גז החוק, וT = טמפרטורה. כך:

משוואת 1

5. ניתוח נתונים

לכל סדרה זמן, להעריך עלילה בזמן על ידי ריכוז וליניאריות. להעריך באמצעות טיב התאמה או על ידי בדיקה ויזואלית, למעט נקודות זמן מאוחר יותר מראים סימנים של רמה מניתוח נוסף. השתמש במינימום של שלוש נקודות זמן כולל T ₀ לחישוב שטף (T _{0, 1} T, T ₂ ...). להקים פרוטוקול עולה בקנה אחד, ולדחות כל סדרת זמן שלא יעמוד בסטנדרטים ששל הפרוטוקול ליניאריות. ראה פרקין וVenterea ⁸ לדיון מעמיק של טעות, הטיה, ושונות בחישוב שטף.
לבצע רגרסיה ליניארית.
השתמש בשיפוע של רגרסיה לחישוב שטף:

F = • V • S ^-1

כאשר F = שטף, S = שיפוע של רגרסיה, V = תא על עוצמת קול, ו= קאמריאזור. כך:

משוואה 2

הערה: עיין בדיון ופרקין ואח' ¹² לגישות שאינן ליניארי לשטף חישוב..

Representative Results

לפני תחילת פרויקט מחקר בתאי סטטי, חשוב להבין את זרימת העבודה הכללית, וארגון בסיליקו, שדה ואלמנטים מבוססי מעבדה (איור 1). המסופק על תכנון זהיר ניסיוני וכיול מערכת (איור 2), ניתוח נתונים בדרך כלל להיות פשוט יחסית. שיעור של שטף נקבע לכל תא וזמן דגימה על ידי רגרסיה של זמן על ידי ריכוז תוך שימוש במודל שטף נקבע מראש מתאים למערכת (איור 3). עם זאת, גם שיטות עבודה מומלצות הבא, ייתכן ויהיה קושי, ובקרת איכות של הנתונים גולמיים היא קריטית. לדוגמא, כישלון של חותם קאמרי או בקבוקוני מדגם דולפים יכול לגרום לערכי ריכוז חריגים. אלה מזוהים בקלות באמצעות בדיקה ויזואלית של חלקות ריכוז סדרת הזמן (איור 4), עם סדרת ₂ זמן CO לעתים קרובות משמשת בעיקר usefuמחוון l בשל השטף בדרך כלל חזק יותר ומתמשך של CO ₂ בהשוואה ל, סמוך לזיהוי מגבלה לפעמים זניחה, או אפילו נתיבים שליליים של N ₂ O או ₄ CH. ברגע שאיכות הנתונים כבר אישרה, תוצאות עשויות לשמש כדי להשוות דינמיקת שטף גז בין טיפולים או במהלך עונה (איור 5). כפי שניתן לראות מערכי שטף חודשים מאי ויוני וברים שגיאה, הווריאציה שנגרמה על ידי הטרוגניות המרחבית של שטף עשויה להיות משמעותית, ובולט יותר בתנאי ייצור שיעורים גבוהים של שטף. השתנות כזה היא לא יוצאת דופן, ומדגישות את החשיבות של שכפול מספיק בטכניקה זו.

איור 1. סקירת זרימת עבודה. אלמנטים שונים של פרוטוקול זה תבוצע בשלב התכנון, בשדה, במעבדה, ואניסיליקו n. חצים מצביעים על הרצף של זרימת עבודה, החל מעיצוב תא (ובנייה במידת צורך), וכלה בניתוח הנתונים. תיבות / חצים מרובים בין דגימת שדה וניתוח מדגם מייצגים את האפשרות של תאריכי דגימה מרובים במהלך ניסוי.

איור 2. עיתוי לדוגמא. ערכת עיתוי דוגמא לאיסוף דגימות מתאים מרובים בו זמנית. מספרי הלשכה מסומנים בנקודות משמאל ופעם בראש, עם זמני דגימה מופיעים בדקות שלמות בתוך הרשת. בדוגמא זו, ארבע סדרות זמן נפרדות של 36 דקות כל אחד (אחד לכל תא) מתבצעות בתוך המרחב של 46 דקות, עם 12 מרווח דק בין נקודות זמן בתוך סדרה, ו2 זמן הליכה דקות בין תאים. לדוגמא היפותטית זו, suitability סדרת זמן 36 דקות של היה נקבע על ידי כיול קודם. אמנם עיתוי מחולק באופן שווה אין צורך, זה בדרך כלל מפשט את תכנית הדגימה. לחלופין, חוקרים יכולים בנפרד להקליט כל timepoint דגימה כדי לקבוע מרווחי דגימה.

איור 3. חישוב שטף. סדרה טיפוסית סטטית קאמרי זמן, בהיקף של N ₂ O ריכוזים שנמדדו בארבע נקודות זמן במהלך תקופת דגימה 36 דקות. רגרסיה ליניארית מוצגת, השיפוע של אשר מניב קצב זרימה.

איור 4
שליטת 4. איכות איור. מותאם סדרת זמן מאותו הסט של דגימות אבל גזים שונים מוצגות בWHIדליפת בקבוקון ch זוהתה על ידי בדיקה חזותית (נקודה אדומה).) ₂ ריכוז CO לאורך זמן. ב ') N ₂ O ריכוז לאורך זמן.

שיעור איור 5. תוצאות סינתזה. N ₂ O שטף משדה חקלאי במהלך עונת גידול אחת. ערכי שטף מייצגים את הממוצע של שישה תאים, סדרת זמן ארבע נקודות משתמשים. ברים שגיאה הם שגיאה סטנדרטית.

Discussion

הגישה מבוססת תא סטטי שתוארה כאן היא שיטה יעילה למדידת שטף גזי חממה ממערכות קרקע. הפשטות היחסית של מרכיביו הופכת אותו מתאימה במיוחד לתנאים או מערכות שבהן יותר שיטות תשתית עתירות אינן מעשיות. על מנת להפיק נתונים באיכות גבוהה, לעומת זאת, הגישה הקאמרית סטטי חייבת להתבצע עם תשומת לב קפדנית לעיצוב ניסיוני ^6. שיקול בולט אחד שיש לקחת בחשבון הוא את השונות המרחבית של נתיבי גז קרקע, אשר עלול לגרום לשונות גבוהות בין מדידות המבוסס על תא לשכפל. בתכנון ניסויים, ולכן, חשוב לכלול מספיק חזרות כדי לספק כוח מתאים לניתוח סטטיסטי. פשרות עשויות להתקיים בין מספר הטיפולים שניתן ללמוד תוך שמירה על שכפול מספיק, ומינימום של ארבע חזרות לכל טיפול הוא קו מנחה כללי ^14.

ontent "> אם והנתיבים נמדדו ישמשו כדי לאמוד את הפליטה יומית, וריאציות יומי בטמפרטורת אוויר, טמפרטורת קרקע, ופליטת גזים חייבים להילקח בחשבון. אם מטרות מחקר דורשות מדידות שתתקבל באמצע הבוקר כאשר טמפרטורות משקפות ממוצעים יומי, החלון המוגבל לדגימה עשוי להשפיע על מספר התאים שיתכן יכולים להיות פיקוח. תמורה נוספת שמוערכת היא ההשפעה שהכללה או אי הכללה של שורשי צמח ומעל לביומסה קרקע תהיה בנתיבי גז. יחסי מיקום הלשכה לשתול רקמות להשפיע על הפרשנות של נתונים שטף, במיוחד במקרה של ה-CO ₂ שבו לא רק נשימה של חיידקים, אלא גם שורש ולירות נשימה ופוטוסינתזה חייבת להיות כראוי מאוזנות. לדיון נוסף בגורמים אלה, ראו פרקין וVenterea ^8.

כפי שצוין קודם לכן, וריאציות רבות על מתודולוגיה זו קיימות, כולל עיצוב תא ודגימהנפח. וריאציה אחת כזו היא בשיטה המועסקות על מנת להעביר דגימות בין המזרק ובקבוקון אוסף. הטכניקה המתוארת כאן גלי ראשונה בקבוקון האוסף עם מדגם לפני מילוי הבקבוקון ללחץ חיובי ^5. טכניקה נפוצות יותר היא ההעברה של דגימות ממזרקים לבקבוקונים, כי כבר מראש פינה-באמצעות משאבת ואקום, ואת השימוש בבקבוקונים שאינם מפונים ללא שטיפה דווח ^8,17 גם. עוד נקודה משמעותית שבו מגוון של גישות קיימת היא בניתוח הנתונים והבחירה של מודל השטף המתאים ביותר למערכת תחת מחקר. בנוסף לשיטת רגרסיה ליניארית שתוארה כאן, מודלים שאינם ליניארי עשויים גם להיות מועסקים, ובמיוחד בזמנים פריסה ארוכים יותר נמצאים בשימוש. מודלים אלה כוללים את האלגוריתם שפותח על ידי הצ'ינסון וMosier ¹⁸ ונגזרות ממנו ^19,20, ההליך ריבועית שתואר על ידי וגנר ואח'. ^21, והלא יציביםאומדן שטף diffusive מדינה תואר על ידי ליווינגסטון et ²² אל. לדיון מעמיק במודלי שטף שאינו ליניארי, עיין בפרקין et al. ¹² וVenterea אח' ^23.

שיטות דומות לגישה הקאמרית סטטית כוללות שימוש במערכות מדידת זרימה דרך אינפרא אדום עם העברה פורייה ספקטרומטריית (FTIR) כחלופי למזרק כרומטוגרפיה דגימה וגז, כמו גם אוטומציה של סגירת תא ודגימה באמצעים שונים. מערכות אוטומטיות תאפשר מדידות תכופות יותר עם אנשים מופחתים, אלא גם דורשות השקעות בתשתית נוספות. גרייס et al. ²⁴ לספק סיכום נרחב של אפשרויות ופשרות בN מבוסס תא האוטומטי ₂ O מדידה.

אפיון של שטף גזי חממה משני מנוהל ומערכות טבעיות חשוב ליידע מודלים מבוססי תהליך, להבין את ההשפעות של managemeשיטות עבודה וNT להודיע אסטרטגיות להפחתה, ולתמוך חשבונאי גלובלי ושינויי אקלים דוגמנות. וכך, בעוד מחקרים בודדים הם אינפורמטיבי בקנה המידה המקומי, הרבה ערך נוסף נגזר דרך לתרום ל, וציור מ, גוף עולמי של ידע על חילוף גזים בין הנוף והאווירה. זה מפתח, אם כן, הנתונים שייאספו ודיווחו באופן שמבטיח אריכות ימים ויכולת פעולה הדדית עם בסיס הידע הרחב יותר. זה כולל שיטות עבודה מומלצות הבא על מנת להבטיח איכות נתונים, כמו גם אוסף של צעדים נלווים ודיווח המקיף של מטה כדי לאפשר הרחבה של ממצאים מעבר למחקרים נפרדים. הנחיות מצוינות לדיווח הנתונים זמינות מפרויקט GRACEnet וGRA ^25.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
5.9 ml soda glass flat bottom 55 x 15.5 mm	Labco Limited	719W	Collection vials
16.5 mm screw caps with pierceable rubber septum	Labco Limited	VC309	Caps for vials
90-well plastic vial rack, 17.1 mm well I.D.	Wheaton	868810	Rack for organizing vials
Regular bevel needles 23 G x 1"	BD	305193	Needles for sample collection
Stopcocks with luer connections, 1-way, male slip	Cole-Parmer	EW-30600-01	Stopcocks for syringes
30 ml syringe, slip tip	BD	309651	Syringes for sample collection
Stopwatch or timer	Various	N/A	For timing field sampling
Stainless steel or galvanized utility pans with rim, or fabricated stainless steel or PVC chambers and lids, dimensions as appropriate to experimental system	Various	N/A	Chamber anchor and lid - bottom cut out of anchor, holes for septum and vent tubing bored in lid
Gray butyl stoppers 20 mm	Wheaton	W224100-173	Chamber septa for syringe sampling - insert into hole bored in lid top
Tygon tubing 4.0 mm I.D. x 5.6 mm O.D.	Sigma-Aldrich	Z685623	Chamber vent tubing - insert in hole bored in lid side, flush with exterior, approximately 25 cm coiled in lid interior (a 1 ml syringe tip may be used as an attachment mechanism)
Adhesive foam rubber tape or HDPE O-ring	Various	N/A	Chamber sealing mechanism - fastened to underside of lid rim
Reflective insulation, 0.3125" thickness	Lowe's	409818	Insulating and reflective coating - affix to exterior of chamber lid
Large metal binder clips, 2" size with 1" capacity, or manufactured draw latch as appropriate	Staples / McMaster	831610 (Staples) / 1863A21 (McMaster)	Lid attachment mechanism - for clamping lid to anchor during sampling
Gas chromatography equipment fitted with electron capture detector for nitrous oxide, infrared gas analyzer or thermal conductivity detector for carbon dioxide, flame ionization detector for methane	Various	N/A	For sample analysis

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

Myhre, G., et al. Anthropogenic and Natural Radiative Forcing. In: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Stocker, T. F. , 8, Cambridge University Press. Cambridge, UK. (2013).
Denmead, O. T. Approaches to measuring fluxes of methane and nitrous oxide between landscapes and the atmosphere. Plant and Soil. 309 (1-2), 5-24 (2008).
Smith, K. A., et al. Micrometeorological and chamber methods for measurement of nitrous oxide fluxes between soils and the atmosphere: Overview and conclusions. Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 99 (1984-2012), 16541-16548 (1984).
Bouwman, A. F., Boumans, L. J. M., Batjes, N. H. Emissions of N2O and NO from fertilized fields: Summary of available measurement data. Global Biogeochemical Cycles. 16 (4), 1058 (2002).
Hensen, A., Skiba, U., Famulari, D. Low cost and state of the art methods to measure nitrous oxide emissions. Environmental Research Letters. 8 (2), 025022 (2013).
Rochette, P., Eriksen-Hamel, N. S. Chamber Measurements of Soil Nitrous Oxide Flux: Are Absolute Values Reliable. Soil Science Society of America Journal. 72 (2), 331 (2008).
Robertson, G. P. Greenhouse Gases in Intensive Agriculture: Contributions of Individual Gases to the Radiative Forcing of the Atmosphere. Science. 289 (5486), 1922-1925 (2000).
Parkin, T. B., Venterea, R. T. Chamber-Based Trace Gas Flux Measurements. In: Sampling Protocols. http://www.ars.usda.gov/research/GRACEnet. Follet, R. F. 3 (1), 3-39 (2010).
Klein, C., Harvey, M. Nitrous Oxide Chamber Methodology Guidelines. Ministry for Primary Industries. , Wellington, UK. 1-146 (2013).
Clough, T. J., Rochette, P., Thomas, S. M., Pihlatie, M., Christiansen, J. R., Thorman, R. E. Chamber Design. In: Nitrous Oxide Chamber Methodology Guidelines. Ministry for Primary Industries. deKlein, C., Harvey, M. , 2, Wellington, UK. (2013).
Hutchinson, G. L., Livingston, G. P. Vents and seals in non-steady-state chambers used for measuring gas exchange between soil and the atmosphere. European Journal of Soil Science. 52 (4), 675-682 (2001).
Parkin, T. B., Venterea, R. T., Hargreaves, S. K. Calculating the Detection Limits of Chamber-based Soil Greenhouse Gas Flux Measurements. Journal of Environment Quality. 41 (3), 705 (2012).
Venterea, R. T. Simplified Method for Quantifying Theoretical Underestimation of Chamber-Based Trace Gas Fluxes. Journal of Environment Quality. 39 (1), 126 (2010).
Rochette, P., Chadwick, D. R., de Klein, C. Deployment Protocol. In: Nitrous Oxide Chamber Methodolog Guidelines. Ministry for Primary Industries. deKlein, C., Harvey, M. (3), Wellington, UK. (2013).
Fundamentals of Gas Chromatography. Agilent Technologies, Inc. , 1-60 (2002).
Holland, E. A., Robertson, G. P., Greenberg, J., Groffman, P. M., Boone, R. D., Gosz, J. R. Soil CO2, N2O, and CH4 Exchange. Standard Soil Methods for Long-Term Ecological Research. Robertson, G. P., Coleman, D. C., Bledsoe, C. S. , Oxford University Press. New York, NY. (1999).
Venterea, R. T., Burger, M., Spokas, K. A. Nitrogen Oxide and Methane Emissions under Varying Tillage and Fertilizer Management. Journal of Environment Quality. 34 (5), 1467 (2005).
Hutchinson, G. L., Mosier, A. R. Improved soil cover method for field measurement of nitrous oxide fluxes. Soil Science Society of America Journal. 45 (2), 311-316 (1981).
Pedersen, A. R., Petersen, S. O., Vinther, F. P. Stochastic diffusion model for estimating trace gas emissions with static chambers. Soil Science Society of America Journal. 65, 49-58 (2001).
Pedersen, A. R., Peterson, S. O., Schelde, K. A comprehensive approach to soil-atmosphere trace-gas flux estimation with static chambers. European Journal of Soil Science. 61, 888-902 (2010).
Wagner, S. W., Reicosky, D. C., Alessi, R. S. Regression models for calculating gas fluxes measured with a closed chamber. Agronomy Journal. 89, 279-284 (1997).
Livingston, G. P., Hutchinson, G. L., Spartalian, K. Trace gas emission in chambers. Soil Science Society of America Journal. 70, 1459-1469 (2006).
Venterea, R. T., Parkin, T. B., Cardenas, L., Petersen, S. O., Pedersen, A. R. Data Analysis Considerations. In: Nitrous Oxide Chamber Methodology Guidelines. Ministry for Primary Industries. deKlein, C., Harvey, M. (6), Wellington, UK. (2013).
Grace, P., van der Weerden, T. J., Kelly, K., Rees, R. M., Skiba, U. M. Automated Greenhouse Gas Measurement in the Field. In: Nitrous Oxide Chamber Methodology Guidelines. Ministry for Primary Industries. deKlein, C., Harvey, M. , 5, Wellington, UK. (2013).
Alfaro, M. A., Giltrap, D., Topp, C. F. E., de Klein, C. How to Report Your Experimental Data. In: Nitrous Oxide Chamber Methodology Guidelines. Ministry for Primary Industries. deKlein, C., Harvey, M. , 7, Wellington, UK. (2013).