Summary
Le dioxyde de carbone Lysimètre Gradient installation crée un 250 à 500 pi L -1 gradient linéaire de dioxyde de carbone dans les communautés végétales chambres logements de prairies à température contrôlée sur l'argile, argile limoneuse, et monolithes de sol sablonneux. L'installation est utilisée pour déterminer comment les niveaux de dioxyde de carbone passées et futures affectent vélo prairies de carbone.
Abstract
Augmentation continue des concentrations de dioxyde de carbone atmosphérique (C) Une des techniques de mandat pour l'examen des impacts sur les écosystèmes terrestres. La plupart des expériences examinent seulement deux ou quelques niveaux de C Une concentration et un seul type de sol, mais si C A peut être modifié suivant un gradient de subambiante à superambient concentrations sur plusieurs sols, nous pouvons discerner si les réponses des écosystèmes dernières peuvent continuer linéairement dans le futures et si les réponses peuvent varier à travers le paysage. Le dioxyde de carbone Lysimètre Gradient Fonds applique une 250 à 500 pi L -1 C Un gradient de Blackland communautés végétales des prairies établies sur lysimètres contenant de l'argile, argile limoneuse, et les sols sableux. Le gradient est créé par la photosynthèse de la végétation en chambre fermée en température contrôlée épuise progressivement du dioxyde de carbone à partir de l'air circulant de manière directionnelle à travers les chambres. Le maintien de taux de circulation d'air, photosy adéquatenthetic capacités, et le contrôle de la température est essentielle pour surmonter les principales limites du système, qui sont la baisse des taux de photosynthèse et un stress hydrique accru pendant l'été. L'installation est une alternative économique à d'autres techniques de C Un enrichissement, discerne avec succès la forme de réponses des écosystèmes aux subambiante à superambient C Un enrichissement, et peut être adapté pour tester les interactions de dioxyde de carbone avec d'autres gaz de serre tels que le méthane ou l'ozone.
Introduction
La concentration atmosphérique de dioxyde de carbone (C A) a augmenté récemment passé 400 pi L -1 d'environ 270 pi L -1 avant la révolution industrielle. C A devrait atteindre au moins 550 pi L -1 en 2100 1. Ce taux de croissance dépasse les modifications C A observées au cours des 500.000 dernières années. Le taux de changement dans C Un sans précédent soulève la possibilité de réponses non-linéaires ou seuil des écosystèmes à l'augmentation de C A. La plupart échelle de l'écosystème C A expériences d'enrichissement applique seulement deux traitements, un seul niveau de enrichi C A et un contrôle. Ces expériences ont considérablement élargi notre compréhension des impacts sur les écosystèmes de C Un enrichissement. Cependant, une autre approche qui peut révéler la présence de réponses des écosystèmes non-linéaires à l'augmentation de C A est d'étudier les écosystèmes à travers une gamme continue de subambiante àsuperambient C A. Subambiante C A est difficile à maintenir dans le domaine, et a le plus souvent été étudiée en utilisant des chambres de croissance 2. Superambient C A a été étudiée en utilisant des chambres de croissance, chambres à ciel ouvert, et les techniques d'enrichissement à l'air libre 3, 4.
C Un enrichissement se produit à travers des paysages contenant de nombreux types de sols. Sols propriétés peuvent fortement influer sur les réponses à C Un enrichissement de l'écosystème. Par exemple, la texture du sol détermine la rétention d'eau et de nutriments dans le profil de sol 5, leur disponibilité pour les plantes 6, et la quantité et la qualité de la matière organique 7-9. La disponibilité de l'humidité du sol est un médiateur essentiel des réponses des écosystèmes à C Un enrichissement dans les systèmes d'eau limitée, y compris la plupart des prairies 10. Passé champ C A expériences d'enrichissement ont généralement examiné un seul type de sol, et contrôlée en continu des tests de vtypes arying C Un enrichissement du sol sur plusieurs font défaut. Si les effets de C Un enrichissement sur les processus des écosystèmes diffèrent du type de sol, il ya de bonnes raisons de s'attendre à la variation spatiale dans les réponses des écosystèmes à C Un enrichissement et les changements qui en résultent dans le climat 11, 12.
Le dioxyde de carbone Lysimètre Gradient (LYCOG) installation a été conçue pour répondre aux questions de la variation spatiale dans les réponses non-linéaires et le seuil des écosystèmes aux niveaux C A allant de ~ 250 à 500 pi L -1. LYCOG crée le gradient prescrite de C A sur les communautés de plantes des prairies vivaces qui poussent sur des sols représentant la vaste gamme de texture, N et C, le contenu et les propriétés hydrologiques des prairies dans la partie sud de la Plaine centrale des États-Unis. Spécifique série des sols utilisés dans l'installation sont l'argile Houston Noir (32 monolithes), un Vertisol (udique Haplustert) typique des plaines; Austin (32 monolithes), un haut carboNate, argile limoneuse Mollisol (Udorthentic Haplustol) typique des hautes terres; et Bastsil (16 monolithes), un alluviale loam sableux alfisol (udique Paleustalf).
Le principe de fonctionnement utilisé dans LYCOG est d'exploiter la capacité photosynthétique des plantes à épuiser C A partir de parcelles d'air déplacés directionnelle à travers les chambres fermées. L'objectif du traitement est de maintenir un gradient linéaire constante de jour en C A 500-250 ul L -1. Pour ce faire, LYCOG compose de deux chambres linéaires, une chambre superambient maintenir la partie du gradient de 500 à 390 (température ambiante) -1 ul L C A, et une chambre de maintien de la sous-ambiante à 250 ul de 390 L -1 de la partie pente. Les deux chambres sont situées côte à côte, orientée sur un axe nord-sud. Le gradient A C est maintenue pendant la partie de l'année où la capacité photosynthétique de la végétation est adéquate; typiquement defin Avril à début Novembre.
Les chambres contiennent des capteurs et de l'instrumentation nécessaires pour réguler le C Un gradient, contrôler la température de l'air (T A) proches des valeurs ambiantes, et appliquer des quantités de précipitations uniformes à tous les sols. Les sols sont monolithes intacts prélevés à proximité de la prairie de Blackland installé dans lysimètres pesant hydrologique isolées instrumentés afin de déterminer toutes les composantes du budget de l'eau. L'eau est appliquée à des événements de volume et le calendrier qui se rapprochent de la saisonnalité des épisodes de pluie et élève au cours d'une année moyenne des précipitations. Ainsi, LYCOG est capable d'évaluer les effets à long terme de subambiante à superambient C A et le type de sol sur la fonction de l'écosystème des prairies, y compris les budgets de l'eau et de carbone.
LYCOG est la troisième génération de C un gradient expériences menées par l'USDA ARS Grassland sols et Laboratoire de recherche de l'eau. La première génération était un prototype pour subambiantegradient de température ambiante qui a établi la viabilité de l'approche de gradient 13 et progresser notre compréhension des réactions physiologiques au niveau des feuilles de plantes à subambiante variation de C A 14-20. La deuxième génération était une application échelle du champ de la notion d'vivace C 4 prairies, avec le gradient étendu à 200-550 pi L -1 21. Cette expérience l'échelle du champ fourni la première preuve que l'augmentation de la productivité des prairies avec C Un enrichissement peut saturer près concentrations ambiantes actuelles 20, en partie parce que la disponibilité de l'azote peut limiter la productivité de l'usine de superambient C A 22. LYCOG étend cette deuxième expérience de génération en intégrant les sols de texture répliquées variable, permettant des tests robuste pour les effets interactifs des sols sur le C Une réponse des communautés de prairies.
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Protocol
1. Les monolithes de sol recueillons pour être utilisés comme Lysimètres pesage
- Construire des boîtes en acier ouvertes 1 x 1 m carrés de 1,5 m de profondeur de 8 mm d'épaisseur en acier.
- Appuyez sur les boîtes ouvertes verticalement dans le sol, à l'aide de presses hydrauliques montés sur les ancres hélicoïdales foré 3 m de profondeur dans le sol.
- Creuser le monolithe enfermé à l'aide d'une pelle rétrocaveuse ou un équipement similaire.
- Placer une mèche en fibre de verre en contact avec le sol à la base du monolithe. Faire passer la mèche à travers la base d'acier dans un réservoir de 10 L pour drainer le monolithe, puis souder la base d'acier sur le bas de la boîte.
- Tuer la végétation existante sur les monolithes en appliquant un herbicide non résiduel, comme le glyphosate.
2. Établir des communautés végétales sur des monolithes de sol
- Plantez les monolithes avec huit plants chacune des sept espèces de prairie à herbes hautes herbes et de plantes herbacées, pour une densité totale de 56 plants par m 2.
- Plantez les forbes des suivants: azurea Salvia (lanceur de sauge), Solidago canadensis (or du Canada), (Illinois la bundleflower, une légumineuse) de Desmanthus.
3. Chambre design
- Construire deux chambres, chacune 1,2 m de large, 1,5 m de haut et 60 m de long, divisé en dix sections 5 m de long. Construire sections en acier lourd de dimensions 5 mx 1,2 mx 1,6 m de profondeur, enfoui à 1,5 m.
- Installez quatre monolithes dans chaque section, deux monolithes chacun de deux des types de sol, dans un ordre aléatoire. Installez chaque monolithe au sommet d'un équilibre de la capacité de 4540 kg.
- Inclure monolithes Bastsil dans les appariements dans les sections paires.
- Rejoignez sections adjacentes hors sol avec 1 m de long x 1 m de large x 0,3 m de hauteur de conduit de tôle pour fournir une voie pour le flux d'air.
- Approvisionnement en fluide de refroidissement à 10 ° C à partir d'une unité de réfrigération 161,4 kW à un serpentin de refroidissement à l'intérieur de chaque canal.
- Joindre la végétation avec un film à effet de serre clair (épaisseur 0,006 "/. 15 mm), comme utilisé dans d'autresexpériences de manipulation du climat 23.
- Monter chaque couvercle avec une ouverture zippée soutenu par un projet de rabat pour permettre l'accès à des monolithes pour l'échantillonnage.
- Retirez le polyéthylène couvre à la fin de la saison de croissance.
4. CO 2 et Air Mesure de la température; Contrôle de la température
- L'entrée et la sortie échantillon C Un des deux chambres toutes les 2 min à travers les lignes de prélèvement d'air filtré situés à l'entrée et la sortie des superambient et subambiante chambres. Ces données informent injection de CO 2 et d'un ventilateur de contrôle de vitesse.
- Un échantillon C et la teneur en vapeur d'eau, et la température de l'air de mesure (T A) à l'entrée et la sortie de chaque section 5 m à 20 minutes d'intervalle.
- Mesurer tous les échantillons d'air pour le CO 2 et la teneur en vapeur d'eau en temps réel en utilisant des analyseurs de gaz à infrarouge selon le protocole du fabricant.
- Mesurer T A à l'entrée, milieu, und sortie de chaque section avec des thermocouples de fil fin blindés.
- Réguler le flux de fluide de refroidissement à travers le serpentin de refroidissement à l'entrée de chaque section de maintenir une moyenne cohérente (mi-section) T A d'une section à proximité de la température ambiante T A.
- Placez un capteur quantique d'avoir une vue dégagée du ciel et de mesurer la densité de flux photosynthétique de photons selon le protocole du fabricant. Niveau de lumière est une entrée à l'algorithme de contrôle du ventilateur.
5. C Une demande de traitement
- Jour
- Mélanger pur dioxyde de carbone (CO 2) avec l'air ambiant entrant à 500 ul -1 L A C, en utilisant un régulateur de débit massique dans le conduit d'entrée de la jambe superambient. Voir la section 4 pour C A détails de mesure.
- Advection l'air enrichi à travers les chambres à l'aide de ventilateurs soufflants à l'entrée de la section 1 et dans les sections en aval.
- MAINTENIR la sortie souhaitée C A de 390 pi L -1 (air ambiant) en ajustant la vitesse du ventilateur.
- Augmenter la vitesse du ventilateur si la sortie C A est en dessous du point de consigne. Cela permet moins de temps pour l'absorption de l'usine de CO 2, ce qui entraîne la sortie plus élevée C A.
- Diminuer la vitesse du ventilateur si la sortie C A est au-dessus du point de consigne.
- Utilisez la même approche dans la chambre de subambiante sauf introduire de l'air ambiant et de contrôle pour atteindre la sortie C A de 250 pi L -1.
- Nuit
- Inverser la direction d'écoulement de l'air.
- Injecter de CO 2 dans l'extrémité de sortie de la journée de la chambre de superambient pour atteindre 530 pi L -1 C A, et les taux de contrôle d'advection de maintenir 640 pi L -1 à la sortie de nuit (entrée diurne.
- Introduire de l'air ambiant à ~ 390 pi L -1 CO 2 dans l'entrée de nuit(sortie le jour) du taux d'advection de chambre et de contrôle subambiante de maintenir 530 pi L -1 à la sortie nocturne.
6. Entrées Précipitations
- Appliquer la saison de croissance quantité de pluie moyenne à chaque monolithe.
- Fournir de l'eau à chaque monolithe à partir d'une source d'eau domestique par un système de goutte à goutte. Planifier les événements d'irrigation et les montants d'application de rapprocher la pluviométrie saisonnière pour l'emplacement de l'expérience. Le calendrier exact dépend du climat local.
- Contrôler moment de l'application avec un enregistreur de données et mesurer les volumes d'application avec des débitmètres.
7. Échantillonnage
- Mesurer les profils verticaux de volumétrique teneur en eau du sol (vSWC) par semaine pendant la période de CO 2 de contrôle, avec une jauge à neutrons d'atténuation ou d'une autre sonde appropriée.
- Incréments de profil recommandé sont incréments de profondeur de 20 cm à 1 m dePTH, et l'un de 50 cm en dessous d'un minimum de 1 m.
- Mesure monolithe hors sol productivité primaire nette (ANPP) en récoltant toutes la biomasse sur pied à la fin de la saison de croissance.
- Tous biomasse aérienne est retiré chaque année, par conséquent debout biomasse représente la production primaire actuelle.
- Trier la biomasse échantillonnée par espèces, sèches à masse constante, et peser.
- Utiliser la biomasse des espèces individuelles de quantifier les espèces végétales contributions à ANPP.
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Representative Results
Les parties de sous-ambiante et superambient du gradient sont maintenues dans des chambres séparées (Figure 1). Cependant, plus de sept années de fonctionnement (2007 - 2013), les chambres maintenues un dégradé linéaire en C Une concentration de 500 à 250 pi L -1 (figure 2) avec seulement une petite discontinuité dans C A entre la sortie des chambres enrichies (Monolithe 40) et l'entrée de la partie de sous-ambiante du gradient (Monolithe 41).
Température de l'air et le déficit de pression de vapeur sont restés constants d'une section à la fois dans les superambient et subambiante chambres, sauf à l'article 10 de la chambre de superambient, et les articles 19 et 20 de la chambre de subambiante, où la température de l'air moyenne de ~ 3 ° C plus chaud que les autres sections (figure 2). Cependant, il peut être prononcé hausses de température de 5 - 7 ° C au sein de chaque section, et corresponding augmente en déficit de pression de vapeur.
En moyenne sur les 2 007 - 2 013 saisons de croissance, vSWC varie linéairement le long de la C Un gradient sur deux des trois sols (Figure 3). vSWC dans les 20 cm supérieurs du profil du sol a augmenté de 3,1% par 100 pi L -1 augmentation de C A sur le loam sableux (série Bastsil) sol (R 2 = 0,34, p = 0,01), et de 1,7% pour 100 ul L -1 C A sur le sol d'argile (série Houston). Cependant il n'y avait pas de changement dans 0-20 vSWC dans l'argile limoneuse (série Austin) sol (p = 0,13).
La productivité des plantes varie également linéairement avec par C A, et l'ampleur de la C une réponse diffère selon les sols. ANPP (figure 4A) de monolithes avec Blackland communautés végétales de la prairie avait la plus petite réponse à C A sur le sol d'argile, en hausse de 59 gm -2 par 100 pi L -1 augmentation de C A(R 2 = 0,22, p = 0,02). La réponse ANPP à C Un enrichissement était intermédiaire sur le sol limono-argileux, en hausse de 76 gm -2 par 100 pi L -1 de CO 2 (R 2 = 0,22, p = 0,02), et le plus grand sur le sol limoneux-sableux, où ANPP a gagné 131 gm -2 par 100 pi L -1 de CO 2 (R 2 = 0,55, p <0,001).
Ces réponses spécifiques sol de l'ANPP à C Un correspondaient étroitement aux réponses d'un C mésiques 4 herbes hautes-sol spécifique, Sorghastrum nutans, espèces de graminées les plus abondants dans les communautés de plantes expérimentales. La biomasse aérienne de S. nutans a augmenté le plus fortement augmenté avec un C sur le sol limoneux-sableux, gagnant plus de 200 gm -2 pour chaque 100 pi L -1 augmentation de C A (R 2 = 0,40, p = 0,005). En revanche, S. nutans a gagné seulement 100 g -1 par 100 pi L -1 augmentation de C A sur le sol limono-argileux (R 2 = 0,50, p <0,0001), tandis que S. nutans répondu marginalement à C A sur le sol d'argile (R 2 = 0,12, p = 0,07; figure 4B).
L'augmentation spécifique-sol dans ANPP avec C A l'enrichissement est survenue malgré une baisse de la productivité sur les deux sols plus sensibles par la C xeric 4 mi-herbe Bouteloua curtipendula (figure 4C). B. curtipendula était la deuxième espèce la plus abondante dans les communautés expérimentales. Sur le sol limono-argileux, B. curtipendula était l'herbe dominante au subambiante concentrations C A mais a diminué plus fortement avec C A l'enrichissement sur le sol limono-argileux (69 gm -2, par 100 pi L -1 augmentation de C A; R 2 = 0,36, p <0,008), diminué moins fortement sur le sol limoneux-sableux (44 gm -2 L -1 augmentation de C A; R 2 = 0,36, p = 0,008), et ne varie pas avec C A l'enrichissement sur le sol d'argile (p = 0,46).
Figure 1. Disposition des chambres et des sols. Les deux séquences linéaires de chambres contenant la végétation des prairies de plus en plus sur des monolithes de sol intactes (photo), et schématique de la distribution des trois types de sols le long du gradient de CO 2. Numéros de parcelles de 1 à 40 sont situés le long de la 500 à 380 pi L -1 partie de la pente, et les numéros 41 à 80 sur la 380 à 250 pi L -1 partie. Photo: Philip Fay.
Figure 2. microclimat le long de la C A gradient. Daytime saison de croissance de dioxyde de carbone (CO 2) la concentration, de la température de l'air, et le déficit de pression de vapeur pour les 80 monolithes dans les chambres enrichies et subambiante. Les valeurs sont mesurées à l'entrée d'air et la sortie de chaque section, et estimées à partir de l'interpolation linéaire pour d'autres postes. Les points de données représentent un moyen pour les 2007 à 2013 la saison de croissance. Les barres d'erreur omises pour plus de clarté; signifier erreurs types ont été de 3,5 pour le CO 2, 0,82 pour la température de l'air, et de 0,18 pour le déficit de pression de vapeur.
Figure humidité 3. du sol sur chaque type de sol le long de la CO 2 gradient saison de croissance volumétriques de la teneur en eau du sol (vSWC) pour 0 -. 20 cm dans le profil de sol pour chaque type de sol, tracées par la position le long de la concentration gradien CO 2t. Régressions linéaires sont tracées pour les sols avec des relations significatives de vSWC à la concentration de CO 2. Les points de données représentent des moyens de 2007 à 2013 la saison de croissance. Les barres d'erreur omises pour plus de clarté; signifie erreurs standard sur les trois sols à distance 0,74 à 0,99.
Figure 4. La productivité des plantes sur chaque type de sol le long de la CO 2 gradient. (A) hors sol moyenne de la productivité primaire nette (ANPP), la somme de la biomasse de l'année courante de toutes les espèces dans les 60 monolithes avec les communautés végétales Blackland Prairies; et la biomasse de l'année de (B) l'Mesic de C 4 à herbes hautes, Sorghastrum nutans, et (C) l'xeric C 4 midgrass Bouteloua curtipendula tracée en position le long du gradient de concentration de CO 2 en cours.Régressions linéaires sont tracées pour les sols avec des relations significatives de ANPP ou espèces biomasse pour la concentration de CO 2. Les points de données représentent des moyens de 2007 à 2013 la saison de croissance. Les barres d'erreur omises pour plus de clarté; signifier erreurs standard sur les trois sols variaient de 34,9 à 42,5 pour ANPP, de 21,8 à 34,4 pour S. nutans, et de 7,4 à 24,8 pour B. curtipendula.
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Discussion
L'installation LYCOG atteint son objectif opérationnel de maintien d'un 250 à 500 pi L -1 gradient continu des concentrations C A sur les communautés des prairies expérimentales établies sur trois types de sol. Le changement de C A est linéaire sur la plage prescrite. Température de l'air a augmenté au sein de chaque section, mais a été remis à zéro par les bobines entre-section de refroidissement dans la plupart des sections. En conséquence, l'objectif opérationnel de maintenir une température moyenne cohérente d'une section à été atteint au cours de la majeure partie du gradient. Température et C Un contrôle sont facilement maintenus pendant le printemps et début de l'été lorsque l'humidité du sol est relativement élevé et les plantes sont à leur capacité photosynthétique le plus élevé.
Étapes critiques dans le Protocole
Contrôle de la vitesse du ventilateur est l'aspect le plus critique de maintien de la prescrite CO 2 gradient. Le contrôle est basé sur une combinaisondes techniques de rétroaction et de feed-forward pour correspondre à flux d'air à l'absorption de carbone de la végétation. La technique de rétroaction ajuste la vitesse du ventilateur en fonction de la différence entre la concentration mesurée et la sortie cible CO 2. Feed-forward commande prévoit des changements dans le taux de photosynthèse et rapidement (temps de réponse de 5 sec) ajuste la vitesse du ventilateur, en fonction des changements dans le rayonnement photosynthétiquement actif mesurées avec le capteur quantique. Feed-forward de contrôle améliore considérablement le contrôle de celui obtenu par le contrôle de rétroaction seul. Le débit d'air maximal à travers les chambres est de l'ordre de 1 m sec -1, soit environ 3,6 km h -1, qui est sur le bas de gamme de vitesses de vent ces plantes voir sur le terrain. Ainsi, la vitesse du ventilateur variable est peu susceptible d'affecter les réactions des plantes.
Un autre aspect critique de maintenir le gradient de CO 2 est la présence de capacité photosynthétique adéquate. Plus la pente, plus le re de la capacité photosynthétique de la canopéecessaires pour dessiner en bas de la concentration de CO 2. Espèces ou communautés avec plus de surface foliaire, les taux photosynthétiques plus élevés ou plus longueur de la chambre tous augmentent le CO 2 tirage vers le bas qui peut être atteint. Des précautions doivent également être prises le volume de monolithe et la profondeur est choisi pour fournir un volume d'enracinement réaliste pour les communautés végétales établies. Les espèces utilisées ici ont des profondeurs d'enracinement sur 1 - 1.5 m, mais d'autres espèces peuvent être moins profonde ou profonde, et le volume de monolithe doivent être ajustés en conséquence. Le dernier aspect critique est l'importance de fournir de façon fiable et à commander l'écoulement de l'eau réfrigérée pour les serpentins de refroidissement entre chaque section, afin de correspondre à des températures de chambre à l'extérieur de variation diurne et saisonnière en dehors de la température ambiante.
Modifications à la technique
La première année de fonctionnement a révélé que la végétation de prairie était légèrement capable de CO 2 adéquate Panicum virgatum. Le panic raide est une herbes hautes natif hautement productif, et est bien arrosé tout au long de la saison de croissance, qui assure capacité d'absorption suffisante C le long du gradient, même pendant les mois chauds de l'été. La première année a également révélé supérieur à la résistance aérodynamique prévu dans les chambres, qui dégradent les débits dans les chambres en aval, conduisant à une surchauffe. Ce problème a été résolu par l'installation de ventilateurs soufflants aval supplémentaires pour augmenter les débits. Nous vous recommandons d'installer un nouveau polyéthylène couvre chaque saison de croissance pour maintenir transmission de lumière maximum.
Limites de la technique
Le système pose certains problèmes opérationnels qui créent des opportunités et des limites sur les questions de recherche de l'installation peut supporter. Escroqueriecontrôle de la pente devient plus difficile de la mi-été jusqu'à la fin de la saison de croissance, en raison des températures estivales plus élevées inférieures d'humidité du sol, l'augmentation du stress hydrique de la plante et en abaissant la capacité photosynthétique. Cela exige plus lents débits d'air pour atteindre le C un prélèvement nécessaire pour atteindre les cibles des concentrations C A, qui à son tour soulève d'autres températures. Cette dynamique illustre la capacité limitée de ce système pour les études d'interactions de sécheresse avec la concentration de CO 2. Les hausses de température au sein de chaque section de 5 mètres sont inévitables en raison de la conception d'écoulement linéaire de l'expérience. L'énergie à ondes longues accumule dans chaque chambre jusqu'à ce que l'air passe à travers le serpentin de refroidissement et de pénétrer dans la chambre à côté. Dans la section température augmente sont d'une ampleur similaire à certaines des estimations plus élevées pour les futures augmentations de température attendus avec quelques scénarios de changement climatique. Ainsi, au sein de la section-variation de température represents l'occasion d'analyser les réponses des prairies aux interactions entre A et C le réchauffement. Enfin, les dimensions de la chambre de limiter la végétation à une hauteur maximale d'environ un mètre, et la zone limite le monolithe de végétation espèces herbacées avec des zones plus petites de base. L'utilisation d'espèces d'arbres, par exemple pour étudier l'empiètement ligneuse en prairies, ne serait pas pratique au-delà du stade de plantule.
Importance par rapport à d'autres techniques
LYCOG est beaucoup plus économique à exploiter par rapport à des techniques telles que la FACE et OTC. LYCOG utilise environ 3,700 litres par mois de CO 2, qui est supérieure à l'utilisation de CO 2 dans les systèmes miniface 24, mais beaucoup moins que le CO 2 de la consommation du visage et OTC se rapproche de 3, 12. La plus grande dépense de maintenir l'expérience vient de contrôle de la température, qui coûte environ 30 000 $ par année, comparable des estimations de la dépense pour le CO 2 supérieure ouverte chambre C A des coûts d'enrichissement mais toujours beaucoup moins que celle du CO 2 détriment de gratuit Air CO 2 systèmes d'enrichissement 3. Les avantages économiques sont en plus de la capacité unique des études de support à deux sous-ambiante et CO le long d'un gradient continu de CO 2.
Applications actuelles et futures
La recherche actuelle se penche sur les réponses autres que ANPP de l'écosystème, y compris CO 2 du sol efflux, et l'évapotranspiration, qui élargir notre compréhension de la variation spécifique sol effets C A sur prairies cycle du carbone et de l'eau. Possibilités futures pour la recherche comprennent la température et le CO 2 traitements combinant, par exemple en actionnant les deux chambres que superambient mais le maintien d'une chambre à une différence de température plus élevée par rapport à ambiante. Vegetat actuelion peut facilement être remplacé par d'autres espèces ou communautés d'étudier comment la variation de structure de la communauté influence CO 2 effets sur la fonction de l'écosystème. D'autres constituants de l'atmosphère écologiquement importants tels que le méthane ou l'ozone peuvent être ajoutés pour tester les interactions avec le CO 2.
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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
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