Summary
Лизиметра Двуокись углерода Градиент фонд создает 250 до 500 мкл L-1 линейный градиент углекислого газа в контролируемой температурой камеры Корпус пастбищ растительных сообществ глины суглинки, и песчаных монолитов почвы. Объект используется для определения того, как прошлые и будущие уровни углекислого газа влияет пастбищ углерода на велосипеде.
Abstract
Продолжая увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере (С А) методов мандат для исследования воздействия на наземные экосистемы. Большинство экспериментов рассматривать только два или несколько уровней C концентрации и один типа почвы, но если С А может изменяться как градиент от ниже комнатной до существенно превышающей концентрации на нескольких почв, мы можем различить ли последние отклики экосистем могут продолжать линейно в будущие и является ли ответы могут варьироваться в зависимости от ландшафта. Лизиметра Двуокись углерода Градиент фонд применяет 250 до 500 мкл L-1 С градиент к Blackland общин прерии растений, установленных на лизиметрах, содержащих глину, илистые глины и песчаные почвы. Градиент создается как фотосинтез растительностью, заключенного в камерах в контролируемой температурой постепенно истощает углекислый газ из воздуха, проходящего через направленно камер. Поддержание надлежащего расхода воздуха, адекватный photosynthetic потенциала и контроль температуры имеют решающее значение для преодоления основных ограничений системы, которые снижаются фотосинтезирующие ставки и увеличил нагрузку воды в летнее время. Объект является экономичной альтернативой другим методам C A обогащения, успешно различает форму реагирования экосистем на ниже комнатной, чтобы существенно превышающей C A обогащения, и может быть адаптирована для проверки взаимодействия диоксида углерода с других парниковых газов, таких как метан или озон.
Introduction
Атмосферная концентрация двуокиси углерода (C A) в последнее время возросла мимо 400 мкл L -1 от приблизительно 270 мкл L -1 до начала промышленной революции. С А, по прогнозам, составит не менее 550 мкл -1 L 2100 1. Этот показатель роста превосходит любые изменения С А наблюдаемые в течение последних лет 500000. Небывалый темп изменения в C А повышает возможность нелинейных или пороговых реакций экосистем на увеличение C A. Большинство экосистем масштаб C A эксперименты по обогащению применять только две процедуры, один уровень обогащенного C A и контроля. Эти эксперименты значительно расширили наше понимание последствий экосистемных C A обогащению. Тем не менее, альтернативный подход, который может выявить наличие нелинейных реакций экосистем к увеличению C A является изучение экосистем через непрерывного диапазона ниже комнатной досущественно превышающей C A. Ниже комнатной C A трудно поддерживать в этой области, и чаще всего были изучены с помощью камеры роста 2. Существенно превышающей С А изучали с помощью камеры роста, с открытым верхом камеры и методы обогащения Free-Air 3, 4.
С А обогащение происходит через пейзажи, содержащих множество типов почвы. Свойства почвы могут сильно влиять реагирования экосистем на C A обогащения. Например, структура почвы определяет удержание воды и питательных веществ в почвенном профиле 5, их наличие в растениях 6, а также количество и качество органического вещества 7-9. Наличие влаги в почве является ключевым медиатором реакции экосистем на C A обогащению в воде ограничивается системами, в том числе большинство лугов 10. Прошлое поле С A эксперименты по обогащению, как правило, рассматривается только один тип почвы, и контролируется испытания непрерывно противТипы arying С А обогащение за несколько почвы отсутствуют. Если эффекты С A обогащения на экосистемные процессы отличаются типом почвы, есть веские причины ожидать пространственное изменение в реакции экосистем на C A обогащение и связанные с этим изменения климата 11, 12.
Диоксид углерода испарителя Градиент (LYCOG) объект предназначен для решения вопросов пространственного изменения в нелинейных и пороговых реакций экосистем до уровня С А, начиная с ~ 250 до 500 мкл L -1. LYCOG создает заданную градиент C А на многолетних пастбищ общин растениеводства на почвах, представляющих широкий спектр текстур, N и С содержанием, и гидрологических свойств луга в южной части США Центральной равнины. Удельный почвы серии используется на объекте являются Хьюстон Черная глина (32 монолитов), А Vertisol (Udic Haplustert), характерные низменности; Остин (32 монолитов), высокая карбоНейт, илистое глина Mollisol (Udorthentic Haplustol), характерные возвышенности; и Bastsil (16 монолитов), аллювиальной супесчаной серые лесные почвы (Udic Paleustalf).
Принцип работы занятых в LYCOG заключается в использовании способность к фотосинтезу растений к истощить C A от посылки воздуха переехал направленно через закрытых камерах. Целью лечения для поддержания постоянного линейного градиента дневное C A от 500 до 250 мкл L-1. Чтобы достичь этого, LYCOG состоит из двух линейных камер, A существенно превышающей камеры поддержании часть градиента от 500 до 390 (окружающей среды) -1 мкл L C A и ниже комнатной камеры поддержания 390 до 250 мкл L-1 часть градиент. Две камеры расположены бок о бок, ориентированных на оси север-юг. Градиент С А сохраняется в течение части года, когда растительность фотосинтеза потенциал достаточен; как правило, отв конце апреля до начала ноября.
Камеры содержать датчики и приборы, необходимые для регулирования С градиентом, контролировать температуру воздуха (T A) рядом с окружающей ценностей, и применять единые суммы осадков для всех почв. Почвы неповрежденные монолиты, собранные из близлежащих Blackland прерии, установленного в гидрологическом-изолированные весом лизиметрах инструментальных определить все компоненты водного баланса. Вода применяется в мероприятиях объемов и сроков, аппроксимирующих сезонность дождь мероприятий и составляет в течение среднего осадков в год. Таким образом, LYCOG способна оценить долгосрочные эффекты ниже комнатной, чтобы существенно превышающей C A и типа почвы на функции экосистем пастбищ в том числе воды и углерода бюджетов.
LYCOG это третье поколение C A экспериментов, проведенных градиентных USDA ARS Пастбища почвы и научно-исследовательской лаборатории воды. Первое поколение было прообразом ниже комнатной, чтобыокружающего градиент, что установлено жизнеспособность градиента подхода 13 и расширенный наше понимание листьев уровне физиологических реакций растений ниже комнатной изменение в C A 14-20. Второе поколение было поле масштаба применение понятии многолетние С 4 пастбища, с градиентом продлен до 200 550 мкл L-1 21. Это поле масштаба эксперимент дал первое доказательство того, что производительность пастбищ увеличивается с C A обогащение может насытить вблизи текущих концентраций в окружающей среде 20, отчасти потому, что наличие азота может ограничить производительность завода на существенно превышающей C 22. LYCOG расширяет эту поколения эксперимент второй путем включения повторены почвы различной текстуры, что позволяет надежную тестирование для интерактивных эффектов почв на C ответом пастбищ общин.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Собрать почвы монолиты для использования в качестве взвешивания лизиметрах
- Построить открытые стальные коробки 1 х 1 м кв на 1,5 м глубиной от 8 мм толщиной стали.
- Нажмите на открытые коробки вертикально в почву, с помощью гидравлических прессов установлен на винтовых анкеров пробурено 3 м глубоко в почву.
- Раскопки, заключенный монолит, используя экскаватор или аналогичное оборудование.
- Поместите стекловолокна фитиль в контакте с почвой у основания монолита. Пропустите через фитиль стали базой в 10 л резервуар для слива в монолит, а затем сварить стальное основание на дне коробки.
- Убейте существующую растительность на монолитов с применением не-остаточной гербицид, такой как глифосат.
2. Установите растительных сообществ на почвенный монолитов
- Завод монолиты с восьми саженцев каждого из семи видов Tallgrass луговых трав и травянистых, для полной плотности 56 растений на м 2.
- Завод следующие Форбс: Шалфей Azurea (кувшин мудрец), золотарник канадский (Канада золотарника), Desmanthus illinoensis (Иллинойс bundleflower, бобовых).
3. Палата Дизайн
- Построить две камеры друг шириной 1,2 м, 1,5 м в высоту и 60 м длинный, делится на десять длиной 5 м разделах. Построить секции из тяжелой стали размерами 5 х 1,2 тх 1,6 м глубиной, похоронен на 1,5 м.
- Установите четыре монолиты в каждой секции, две монолиты каждый из двух типов почв, в случайном порядке. Установите каждый монолит вершине баланса мощностей в 4540 кг.
- Включить Bastsil монолиты в пар в четных элементов.
- Присоединяйтесь смежные разделы надземной с длиной 1 м х 1 м в ширину х 0,3 м в высоту листового металла воздуховодов, чтобы обеспечить путь для воздушного потока.
- Поставка теплоносителя на 10 ° С от 161,4 кВт холодильной установки в Охлаждающий теплообменник внутри каждого канала.
- Заключите растительность с четким парниковых пленки (толщина 0,006 "/. 15 мм), например, используется в другихКлимат манипуляции эксперименты 23.
- Установите крышку каждый с открытия молнии поддержке проекта клапаном, чтобы обеспечить доступ к монолитов для отбора проб.
- Удалить полиэтилен охватывает в конце вегетационного периода.
4. СО 2 и воздуха Измерение температуры; Контроль температуры
- Образец вход и выход С А на обеих палат каждые 2 мин через отфильтрованных образцов воздушных линиях, расположенных на входе и выходе из существенно превышающей и ниже комнатной камер. Эти данные информировать СО 2 впрыска и управление скоростью вращения вентиляторов.
- Образец С А и содержание водяного пара, и температура воздуха мера (Т А) на входе и выходе каждого 5 м сечения на 20-минутные интервалы.
- Измерьте все пробы воздуха для CO 2 и содержание водяного пара в режиме реального времени, используя инфракрасные газоанализаторы в соответствии с протоколом производителя.
- Измерьте T A на въезд, середине, А.Н.D Выход каждой секции с экранированных мелких термопар.
- Регулировать поток теплоносителя через змеевик охлаждения на входе каждого раздела, чтобы поддерживать последовательную среднее (средняя часть) T A от раздела к разделу возле окружающего T A.
- Расположите квантовый датчик, чтобы иметь беспрепятственный обзор неба и измерить плотность потока фотонов фотосинтеза в соответствии с протоколом производителя. Уровень света является вход алгоритма управления вентилятором.
5. С лечение Применение
- Дневное время
- Смешайте чистый углекислый газ (CO 2) с входящего воздуха до 500 мкл L -1 C A, с помощью контроллера массового расхода во входном канале в существенно превышающей ноги. Раздел 4 С измерения деталей.
- Advect обогащенный воздух через камеры с использованием вентиляторов нагнетательные у входа в разделе 1 и в последующих разделах.
- МAINTAIN нужный выход C A 390 мкл L -1 (окружающий воздух), регулируя скорость вентилятора.
- Увеличьте скорость вентилятора, если выход С А ниже заданного значения. Это позволяет меньше времени для поглощения растениями СО 2, что приводит к повышению выхода C A.
- Уменьшите скорость вентилятора, если выход С А выше уставки.
- Используйте тот же подход в камере ниже комнатной, кроме введения окружающего воздуха и контроль для достижения выхода C A 250 мкл L -1.
- Ночное время
- Обратный направление потока воздуха.
- Вводите CO 2 в дневное время выхода концу существенно превышающей камеры для достижения 530 мкл L 1 C A, а темпы контроль адвекции поддерживать 640 мкл L -1 в ночное выхода (в дневное время входа.
- Представьте окружающий воздух на ~ 390 мкл L -1 СО 2 в ночное входа(в дневное время выхода) скорости адвекции ниже комнатной камеры и управления для поддержания 530 мкл L -1 в ночное выхода.
6. осадков Входы
- Примените средний сезон выращивания количество осадков в каждой монолита.
- Подача воды в каждой из монолита внутреннего источника воды через систему капельного орошения. График ирригационных мероприятий и объемы применения приблизить сезонных осадков шаблон для расположения эксперимента. Точное расписание зависит от местного климата.
- Управление времени приложений с регистратором данных и измерения объемов приложений с расходомеров.
7. Отбор проб
- Измерьте вертикальные профили объемной содержание воды в почве (vSWC) еженедельно в период СО 2 управления, с манометром ослабления нейтронов или другим соответствующим зондом.
- Рекомендуемые шагом анкета на 20 см с шагом глубины до 1 м дер-й, и один 50 см приращение ниже 1 м.
- Мера монолит надземной чистой первичной продуктивности (ААЭС) по сбору всех стоял надземной биомассы в конце вегетации.
- Все надземная биомасса удаляется в год, следовательно, биомасса представляет стоя текущего первичного производства.
- Сортировать сэмпл биомассы видов, сухих до постоянной массы и взвешивают.
- Использование биомассы отдельных видов количественно видов растений вклад в Армянской АЭС.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
В существенно превышающей и ниже комнатной части градиента ведутся в отдельных камерах (рисунок 1). Тем не менее, в течение семи лет работы (2007 - 2013), камеры поддерживают линейный градиент в С в концентрации от 500 до 250 мкл L -1 (рис 2) только с малым разрывом в C А между выходом из обогащенных камер (Монолит 40) и вход в ниже комнатной части градиента (Монолит 41).
Температура воздуха и дефицит давления паров остается постоянной от раздела к разделу в обоих существенно превышающей и ниже комнатной камер, за исключением того, в разделе 10 существенно превышающей камеры, и секции 19 и 20 ниже комнатной камере, где усредненная температура воздуха ~ 3 ° С теплее, чем в других разделы (рисунок 2). Однако может быть вынесен рост температуры 5 - 7 ° С в течение каждого раздела, и соответствующегнг увеличивает дефицит давления паров.
Усредненные за 2007 - 2013 сезонов роста, vSWC изменяться линейно вдоль С градиентом на двух из трех почв (рисунок 3). vSWC в топ-20 см почвенного профиля увеличилась на 3,1% на 100 мкл L -1 увеличения C А на супеси (серия Bastsil) почвы (R 2 = 0,34, р = 0,01), и на 1,7% на 100 мкл L-1 С А на глинистой почве (серия Хьюстон). Однако не было никаких изменений в 0-20 vSWC в илистых глины (серия Остин) почвы (р = 0,13).
Продуктивность растений также изменялась линейно с помощью C A, а величина С ответом отличались среди почв. Армянская АЭС (4А) монолитов с Blackland общин прерии растений имели наименьший ответ на C А на глинистой почве, увеличившись на 59 г на 100 -2 мкл L -1 увеличения C A(R 2 = 0,22, р = 0,02). Ответ на ААЭС C A обогащение промежуточной на илистых глинистой почве, увеличившись на 76 г -2 на 100 мкл L -1 СО 2 (R 2 = 0,22, р = 0,02), и самый большой на супесчаной почве, где Армянская АЭС получила 131 г -2 на 100 мкл L -1 СО 2 (R 2 = 0,55, р <0,001).
Эти почвы конкретных ответы Армянской АЭС в C А соответствует близко к почве конкретных ответов из мезоато- С 4 Tallgrass, Sorghastrum nutans, самый многочисленный вид травы в экспериментальных растительных сообществ. Надземная биомасса S. nutans наиболее сильно увеличивается с увеличением C А на супесчаной почве, набирает более 200 г -2 для каждого 100 мкл L -1 увеличения C A (R 2 = 0,40, р = 0,005). В противоположность этому, С. nutans получила только 100 г на 1 -100 мкл L-1 увеличение C А на илистых глинистой почве (R 2 = 0,50, р <0,0001), в то время как S. nutans ответил незначительно до C А на глинистой почве (R 2 = 0,12, р = 0,07; рис 4В).
Увеличение почвы конкретных Армянской АЭС в с в а обогащение произошло, несмотря уменьшается в производительности на двух более отзывчивых почв по Xeric C 4 середины травы Bouteloua curtipendula (рис 4C). Б. curtipendula был второй самый многочисленный вид в экспериментальных сообществах. На илистый-глинистой почве, В. curtipendula был доминирующим травы в концентрациях ниже комнатной С А, но снизился наиболее сильно с C A обогащение на илистых глинистой почве (69 г -2, в 100 мкл L -1 увеличение C А, R 2 = 0,36, р <0,008), снизился менее сильно на супесчаной почве (44 г -2 -1 увеличение C A; R 2 = 0,36, р = 0,008), и не меняться в зависимости от C A обогащение на глинистой почве (р = 0,46).
Рисунок 1. Расположение камер и почвы. Два линейные последовательности камер, содержащих пастбищ растительностью на неповрежденных монолитов почвы (фото), и схема распределения трех типов почв по СО 2 градиента. Число земля 1 - 40 расположены вдоль 500 - 380 мкл L-1 части градиента, а число 41 - 80 на 380 - 250 мкл L-1 части. Фото: Филипп Фэй.
Рисунок 2. Микроклимат по C A градиент. Дневной вегетации диоксид углерода (СО 2) концентрация, температура воздуха и дефицит давления паров для 80 монолитов в обогащенных и ниже комнатной камер. Значения измеряются на входе воздуха и выходе каждой секции, и оценивается по линейной интерполяции для других позиций. Точки данных представляют средние за 2007 до 2013 сезонов роста. Усы опущены для ясности; средний стандартные ошибки были 3.5 для CO 2, 0,82 для температуры воздуха и 0,18 для дефицита давления паров.
Рисунок 3. влаги почвы по каждому типу почвы вдоль градиента СО 2 сезон выращивания объемных содержание воды в почве (vSWC) для 0 -. 20 см в почвенном профиле для каждого типа почвы, построенных по позиции по концентрации СО 2 gradienт. Линейные регрессии построены для почв с существенным отношений vSWC чтобы концентрация СО 2. Точки данных представляют средства с 2007 по 2013 сельскохозяйственных сезонов. Усы опущены для ясности; значит стандартных ошибок на трех почв колебалась от 0,74 до 0,99.
Рисунок 4. Производительность установки по каждому типу почвы вдоль градиента СО 2. (А) Среднее надземной чистой первичной продуктивности (ААЭС), сумму текущего года биомассы всех видов в 60 монолитов с Blackland Prairie растительных сообществ; и текущий год биомасса (B) Месич C 4 Tallgrass, Sorghastrum nutans, и (C) Xeric С 4 midgrass Bouteloua curtipendula нанесены по позиции вдоль градиента концентрации СО 2.Линейные регрессии построены для почв с существенным отношений ААЭС или видов биомассы концентрации СО 2. Точки данных представляют средства с 2007 по 2013 сельскохозяйственных сезонов. Усы опущены для ясности; средний стандартные ошибки по трем почв колебалась от 34,9 до 42,5 на Армянской АЭС, 21,8 до 34,4 на S. nutans, и 7,4 - 24,8 В. для curtipendula.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Объект LYCOG достигает цели оперативного поддержания 250 до 500 мкл L-1 непрерывный градиент концентрации С А на экспериментальных сообществ лугов, установленных на трех типах почв. Изменение C A является линейным по заданном диапазоне. Температура воздуха увеличилась в каждом разделе, но был сброшен катушек между-секции охлаждения в большинстве разделов. В результате оперативно цель поддержания постоянного средней температуры из отсека в отсек был встречен на большей части градиента. Температура и С управления легко поддерживается в течение весны и начале лета, когда влажность почвы является относительно высоким и растения на самом высоком мощности фотосинтеза.
Критические Шаги в Протоколе
Контроль скорости вентилятора является наиболее важным аспектом поддержания предписанного СО 2 градиент. Контроль основан на сочетанииобратной связи и методов подачи вперед, чтобы соответствовать поток воздуха к поглощению углерода растительность. Техника обратной связи регулирует скорость вентилятора в зависимости от разности между измеренным и целевой выход концентрации СО 2. Опережающее управление предполагает изменения в скорости и фотосинтеза быстро (время отклика 5 сек) регулирует скорость вентилятора, основываясь на изменениях в фотосинтетически активной радиации, измеренных с квантовой датчика. Опережающее управление значительно улучшает контроль над этим достигается только управления с обратной связью. Максимальный расход воздуха через камеры составляет порядка 1 м с -1, или примерно 3,6 км ч -1, что на нижнем уровне скорости ветра эти растения увидеть в этой области. Таким образом, варьируя скорость вентилятора вряд ли повлияет на реакцию растений.
Еще одним важным аспектом поддержания СО 2 градиент является наличие достаточного потенциала фотосинтетического. Чем круче градиент, тем больше купол способность к фотосинтезу повторнопотребовавшие, чтобы перенести концентрации СО 2. Видов или сообществ с более площади листа, более высоким ставкам фотосинтезирующих или большей длины камеры всех увеличить СО 2 оседания, которые могут быть достигнуты. Следует также принимать объем монолитного и глубина выбирается для обеспечения реалистичного объем болеть за установленных растительных сообществ. Виды, используемые здесь, имеют укоренения глубины 1 - 1,5 м, но и другие виды могут быть мельче или глубже, и объем монолит должны быть соответствующим образом скорректированы. Конечный важным аспектом является важность надежно подачи и регулирования потока охлажденной воды с охлаждающих змеевиков между каждой секции, чтобы соответствовать температуру в камере для внешнего суточных и сезонных вариаций в окружающей температуры.
Изменения в технике
В первый год работы показал, что прерии растительность незначительно способна адекватным CO 2 Panicum virgatum. Просо является весьма продуктивным родной Tallgrass, и хорошо поливают в течение всего вегетационного сезона, который страхует адекватную C поглощения мощности по градиенту даже в жаркие летние месяцы. В первый год также показал больше, чем ожидалось, аэродинамического сопротивления в камерах, которые разлагаются расхода ниже по течению камер, что приводит к перегреву. Этот вопрос был устранен путем установки дополнительных вентиляторов ниже вентилятора, чтобы повысить скорость потока. Мы рекомендуем установить новый полиэтилен охватывает каждый сельскохозяйственный сезон, чтобы сохранить максимальную светопропускание.
Ограничения техники
Система представляет определенные оперативные вопросы, которые создают как возможности, так и ограничения на исследования вопросов объект может поддержать. ПротивTrol градиента становится труднее с середины лета до конца вегетации, так как более высокие летние температуры более низкие влажность почвы, увеличивая завод водный стресс и снижение способность к фотосинтезу. Это, в свою очередь, требует более медленные скорости потока воздуха для достижения С ничьей вниз, необходимых для достижения концентрации С целью, которая, в свою очередь дополнительно поднимает температуру. Эта динамика иллюстрирует ограниченные возможности этой системы для исследований взаимодействий засухи с концентрацией СО 2. Повышение температуры в пределах каждого раздела 5 метров неизбежны из-за линейной конструкции потока эксперимента. Длинные волны энергии накапливается в каждой камере, пока воздух не проходит через змеевик охлаждения и ввода следующего камеру. В-секции температура тела повышается аналогичного порядка в некоторых высших оценок для будущих повышения температуры ожидается с некоторыми сценариями изменения климата. Таким образом, в течение сечение изменение температуры магнезиие подарки возможность проанализировать ответы пастбищ взаимодействия между C и A потепления. Наконец, размеры камеры ограничить растительность на максимальную высоту около одного метра, а площадь монолит ограничивает растительность травянистых видов с меньшими базальных областях. Использование древесных пород, например, для изучения древесных посягательство в пастбища, было бы непрактично за пределы стадии всходов.
Значение сравнению с другими методами
LYCOG значительно экономичнее в эксплуатации по сравнению с методами, такими как лицо, и OTC. LYCOG использует приблизительно 3700 л в месяц СО 2, который больше, чем СО 2 использования в MiniFACE систем 24, но намного меньше, чем потребление лица СО 2 и ОТК подходы 3, 12. Крупный счет поддержания эксперимент происходит от контроль температуры, которая стоит примерно $ 30000 в год, сравнительBLE оценкам счет СО 2 для открытой верхней камеры C A расходов по обогащению, но все еще намного меньше, чем СО 2 за счет систем 2 обогащению воздуха, CO 3. Экономические преимущества приходят в дополнение к уникальной способностью поддерживающих исследований в СО 2 ниже комнатной и вдоль непрерывной СО 2 градиента.
Текущие и будущие приложения
Текущее исследование изучает ответов экосистемных, кроме Армянской АЭС, в том числе почвы СО 2 отток, и испарения, которые будут расширять наше понимание изменения почвы, необходимой в С А воздействия на пастбища углерода и воды на велосипеде. Будущие возможности для исследования включают в себя сочетания температуры и СО 2 процедуры, например, работает в обеих палатах, как существенно превышающей но поддержание одну камеру при более перепада температур по отношению к окружающей. Текущий vegetatион может быть легко заменены другими видов или сообществ изучить, как различия в структуре сообществ влияет CO 2 влияет на функции экосистем. Другие важные экологически компонентов атмосферы, такие как метан или озона могут быть добавлены для проверки взаимодействия с СО 2.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Dataloggers, multiplexers | Campell Scientific, Logan, UT, USA | CR-7, CR-10, CR-21X, SDM-A04, SDM-CD16AC, AM25T | |
| Thermocouples: Copper-constantan | Omega Engineering, Inc., Stamford, CT, USA | TT-T-40-SLE, TT-T-24-SLE | |
| Quantum sensor | Li-Cor Biosciences, Lincoln, NE, USA | LI-190SB | |
| CO2/H2O analyzer | Li-Cor Biosciences, Lincoln, NE, USA | LI-7000 | |
| Lysimeter scales | Avery Weigh-Tronix, Houston, TX, USA | DSL-3636-10 | |
| Air sampling pump | Grace Air Components, Houston, TX, USA | VP 0660 | |
| Dew-point generator | Li-Cor Biosciences, Lincoln, NE, USA | LI-610 | |
| Cold water chiller | AEC Application Engineering, Wood Dale, IL, USA | CCOA-50 | |
| Chilled water flow control values | Belimo Air Controls, Danbury, CT, USA | LRB24-SR | |
| Chilled-water cooling coils | Coil Company, Paoli, PA, USA | WC12-C14-329-SCA-R | |
| Carbon dioxide refrigerated liquid | Temple Welding Supply, Temple, TX, USA | UN2187 | |
| Polyethylene film | AT Plastics, Toronto, ON, Canada | Dura-film Super Dura 4 | |
| Blower motor/controller | Dayton Electric, Lake Forest, IL, USA | 2M168C/4Z829 | |
| Solenoids | Industrial Automation, Cornelius, NC, USA | U8256B046V-12/DC | |
| Leachate collection pump | Gast Manufacturing, Benton Harbor, MI, USA | 0523-V191Q-G588DX |
References
- Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. , Cambridge University Press. 1535 (2013).
- Gerhart, L. M., Ward, J. K. Plant responses to low CO2 of the past. New Phytol. 188 (3), 674-695 (2010).
- Kimball, B. A. Cost comparisons among free-air CO2 enrichment, open-top chamber, and sunlit controlled-environment chamber methods of CO2 exposure. Crit. Rev. Plant Sci. 11 (2-3), 265-270 (1992).
- Hendrey, G. R., Lewin, K. F., Nagy, J. Free Air Carbon Dioxide Enrichment: DevelopmentProgress, Results. Vegetatio. 104/105 (1), 16-31 (1993).
- Weng, E., Luo, Y. Soil hydrological properties regulate grassland ecosystem responses to multifactor global change: A modeling analysis. J. Geophys. Res. 113 (G3), G03003 (2008).
- Brady, N. C., Weil, R. R. The Nature and Properties of Soils. , 13th edn, Prentice Hall. 960 (2002).
- Jenkinson, D. A. Studies on the decomposition of plant material in soil. V. The effects of plant cover and soil type opn the logg of carbon from 14C labelled ryegrass decomposing under field conditions. J. Soil Sci. 28 (3), 424-434 (1977).
- Hassink, J. Preservation of plant residues in soils differing in unsaturated protective capacity. Soil Sci. Soc. Am. J. 60 (2), 487-491 (1996).
- Oades, J. M. The retention of organic matter in soils. Biogeochemistry. 5 (1), 35-70 (1988).
- Knapp, A. K., et al. Consequences of more extreme precipitation regimes for terrestrial ecosystems. BioScience. 58 (9), 811-821 (2008).
- Ainsworth, E. A., Long, S. P. What have we learned from 15 years of free-air CO2 enrichment (FACE)? A meta-analytic review of the responses of photosynthesis, canopy properties and plant production to rising CO2. New Phytol. 165 (2), 351-372 (2005).
- Rogers, A., Ainsworth, E. A., Kammann, C. F. A. C. E. Ch 24: Value: Perspectives on the Future of Free-Air CO2 Enrichment Studies. Managed Ecosystems and CO2: Case Studies, Processes, and Perspectives. Ecological Studies. Nosberger, J., Long, S. P., Norby, R. J., Stitt, M. 187, Springer. 431-449 (2006).
- Mayeux, H. S., Johnson, H. B., Polley, H. W., Dumesnil, M. J., Spanel, G. A. A controlled environment chamber for growing plants across a subambient CO2 gradient. Funct Ecol. 7 (1), 125-133 (1993).
- Polley, H. W., Johnson, H. B., Mayeux, H. S. Carbon dioxide and water fluxes of C3 annuals and C4 perennials at subambient CO2 concentrations. Funct Ecol. 6 (6), 693-703 (1992).
- Polley, H. W., Johnson, H. B., Mayeux, H. S., Malone, S. R. Physiology and growth of wheat across a subambient carbon dioxide gradient. Ann. Bot. 71 (4), 347-356 (1993).
- Polley, H. W., Johnson, H. B., Marino, B. D., Mayeux, H. S. Increase in C3 plant water-use efficiency and biomass over glacial to present CO2 concentrations. Nature. 361 (6407), 61-64 (1993).
- Polley, H. W., Johnson, H. B., Mayeux, H. S. Increasing CO2: comparative responses of the C4 grass Schizachyrium. and grassland invader Prosopis. Ecology. 75 (4), 976-988 (1994).
- Polley, H. W., Johnson, H. B., Mayeux, H. S. Nitrogen and water requirements of C3 plants grown at glacial to present carbon dioxide concentrations. Funct. Ecol. 9 (1), 86-96 (1995).
- Polley, H. W., Johnson, H. B., Mayeux, H. S., Brown, D. A., White, J. W. C. Leaf and plant water use efficiency of C4 species grown at glacial to elevated CO2 concentrations. Int. J. Plant Sci. 157 (2), 164-170 (2012).
- Polley, H. W., Johnson, H. B., Derner, J. D. Increasing CO2 from subambient to superambient concentrations alters species composition and increases above-ground biomass in a C3/C4 grassland. New Phytol. 160 (2), 319-327 (2003).
- Johnson, H. B., Polley, H. W., Whitis, R. P. Elongated chambers for field studies across atmospheric CO2 gradients. Funct. Ecol. 14 (3), 388-396 (2000).
- Gill, R. A., et al. Nonlinear grassland responses to past and future atmospheric CO2. Nature. 417 (6886), 279-282 (2002).
- Fay, P. A., Carlisle, J. D., Knapp, A. K., Blair, J. M., Collins, S. L. Productivity responses to altered rainfall patterns in a C4-dominated grassland. Oecologia. 137 (2), 245-251 (2003).
- Miglietta, F., et al. Spatial and temporal performance of the miniface (free air CO2 enrichment) system on bog ecosystems in northern and central Europe. Environmental Monitoring and Assessment. 66 (2), 107-127 (2001).
