Summary
Il lisimetro Anidride carbonica gradiente strumento crea un 250-500 microlitri L -1 anidride carbonica sfumatura lineare nella comunità vegetali camere abitazioni prateria a temperatura controllata in argilla, argilla limosa, e monoliti di sabbia del suolo. L'impianto viene utilizzato per determinare come i livelli di biossido di carbonio passati e futuri influenzano ciclo del carbonio pascoli.
Abstract
I continui aumenti delle concentrazioni atmosferiche di anidride carbonica (C A) tecniche di mandato per l'esame impatti sugli ecosistemi terrestri. La maggior parte degli esperimenti di esaminare solo due o alcuni livelli di C Una concentrazione e un solo tipo di terreno, ma se C A può essere variata come un gradiente da subambient a superambient concentrazione su più terreni, siamo in grado di capire se le risposte degli ecosistemi ultimi possono continuare linearmente nel future e se le risposte possono variare attraverso il paesaggio. Il lisimetro Anidride carbonica gradiente strumento applica un 250-500 microlitri L -1 C Un gradiente di Blackland comunità vegetali prateria stabiliti lisimetri contenenti argilla, argilla limosa, e terreni sabbiosi. Il gradiente viene creato come la fotosintesi da vegetazione racchiusa in in camere a temperatura controllata esaurisce progressivamente l'anidride carbonica dall'aria che fluisce direzionale attraverso le camere. Mantenere una corretta portata d'aria, adeguato photosycapacità di nthetic, e il controllo della temperatura sono fondamentali per superare le principali limitazioni del sistema, che sono in calo i tassi fotosintetici e aumento dello stress idrico durante l'estate. La struttura è un'alternativa economica ad altre tecniche di C A arricchimento, discerne con successo la forma delle risposte degli ecosistemi a subambient a superambient C A arricchimento, e può essere adattato per testare le interazioni di anidride carbonica con altri gas serra come il metano o l'ozono.
Introduction
Concentrazione di anidride carbonica atmosferica (C A) ha recentemente aumentato passato 400 microlitri L -1 da circa 270 microlitri L -1 prima della rivoluzione industriale. C A si prevede che raggiungerà almeno 550 ml L -1 entro il 2100 1. Questo tasso di crescita supera qualsiasi modifica C A osservati nel corso degli ultimi 500.000 anni. Il tasso di cambiamento senza precedenti in C A solleva la possibilità di risposte non lineari o soglia degli ecosistemi ad accrescere C A. Più ecosistema scala C A esperimenti di arricchimento applica solo due trattamenti, un solo livello di arricchito C A e un controllo. Questi esperimenti hanno notevolmente ampliato la nostra comprensione degli impatti sugli ecosistemi di C A arricchimento. Tuttavia, un approccio alternativo che può rivelare la presenza di risposte dell'ecosistema non lineari crescenti C A è studiare ecosistemi attraverso un intervallo continuo di subambient asuperambient C A. Subambient C A è difficile da mantenere in campo, ed è stato il più delle volte studiata utilizzando camere di crescita 2. Superambient C A è stata studiata utilizzando camere di crescita, aperto-camere superiori, e le tecniche di arricchimento senza aria 3, 4.
C A arricchimento avviene attraverso paesaggi che contengono molti tipi di terreno. Suoli proprietà possono influenzare fortemente le risposte degli ecosistemi a C A arricchimento. Ad esempio, la struttura del terreno determina la ritenzione di acqua e nutrienti nel profilo del suolo 5, la loro disponibilità a piante 6, e la quantità e qualità di materia organica 7-9. La disponibilità di umidità del suolo è un mediatore cruciale della risposta degli ecosistemi alla C A di arricchimento nei sistemi idrici limitati, tra cui la maggior parte delle praterie 10. Campo Passato C A esperimenti di arricchimento sono in genere esaminato un solo tipo di terreno, e controllato prove di continuo vtipi arying C Un arricchimento su più suolo sono carenti. Se gli effetti di C A arricchimento sui processi ecosistemici differenziano il tipo di suolo, vi è una forte ragione di aspettarsi variazione spaziale nelle risposte degli ecosistemi a C Un arricchimento e cambiamenti conseguenti climatici 11, 12.
Il biossido di carbonio lisimetro Gradient (LYCOG) impianto è stato progettato per rispondere alle domande di variazione spaziale nelle risposte non lineari e soglia degli ecosistemi a livelli C A che vanno da ~ 250 a 500 microlitri L -1. LYCOG crea il gradiente prescritto di C A sulle comunità vegetali praterie perenni che crescono su terreni che rappresentano la vasta gamma di texture, N e C, i contenuti e le proprietà idrologiche di praterie nella parte meridionale degli Stati Uniti Pianure Centrali. Serie terreni specifici utilizzati nella struttura sono di Houston nero argilla (32 monoliti), un Vertisol (udico Haplustert) tipico della pianura; Austin (32 monoliti), un alto carbonate, argilla limosa mollisol (Udorthentic Haplustol) tipico di altipiani; e Bastsil (16 monoliti), un alluvionali terriccio sabbioso Alfisol (udico Paleustalf).
Il principio operativo impiegato in LYCOG è quello di sfruttare la capacità fotosintetica delle piante di esaurire C A da particelle d'aria si muovevano direzionale attraverso le camere chiuse. L'obiettivo di trattamento è mantenere una pendenza costante diurna lineare C A da 500 a 250 microlitri L -1. Per fare questo, LYCOG consiste di due camere lineari, una camera superambient mantenendo la porzione del gradiente da 500 al 390 (ambiente) microlitri L -1 C A, e una camera di subambient mantenendo il 390 al 250 microlitri L -1 porzione pendenza. Le due camere sono situate una accanto all'altra, orientato su un asse nord-sud. Il C Un gradiente viene mantenuta durante la parte dell'anno quando la capacità fotosintetica vegetazione è adeguata; tipicamente dafine aprile ai primi di novembre.
Le camere contengono sensori e strumentazione necessari per regolare la C Un gradiente, il controllo della temperatura dell'aria (T A) nei pressi di valori ambientali, e applicare importi precipitazione uniforme per tutti i terreni. I suoli sono monoliti intatte raccolti dalla vicina prateria Blackland installato in lisimetri pesatura idrologicamente isolate strumentati per determinare tutte le componenti del bilancio idrico. L'acqua viene applicato a eventi di volume e tempistica che approssimano la stagionalità degli eventi di pioggia e ammonta nel corso di un anno medio di precipitazione. Così, LYCOG è in grado di valutare gli effetti a lungo termine di subambient per superambient C A e tipo di suolo sulla funzione degli ecosistemi prateria tra cui bilanci idrici e del carbonio.
LYCOG è la terza generazione di C A esperimenti gradiente condotti da USDA ARS Grassland suolo e delle acque Research Laboratory. La prima generazione era un prototipo di subambientgradiente ambientale che ha stabilito la fattibilità dell'approccio pendenza 13 e avanzato la nostra comprensione delle risposte fisiologiche a livello foglia di piante a subambient variazione C A 14-20. La seconda generazione è stato un campo di applicazione scala del concetto di perenne C 4 prati, con il gradiente esteso a 200-550 ml L -1 21. Questo esperimento campo scala fornito la prima evidenza che la produttività aumenta pascoli con C A arricchimento può saturare vicino concentrazioni nell'ambiente attuali 20, in parte perché la disponibilità di azoto può limitare la produttività degli impianti a superambient C A 22. LYCOG estende questo esperimento di seconda generazione, incorporando terreni replicate di varia consistenza, permettendo robusta prova per effetti interattivi dei suoli sul C Una risposta delle comunità prateria.
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Protocol
1. Monoliti suolo Raccogliere da utilizzare come un peso lisimetri
- Costruire scatole d'acciaio a tempo indeterminato 1 x 1 m quadrati di 1,5 metri di profondità da 8 millimetri in acciaio di spessore.
- Premere le caselle aperte verticalmente nel terreno, con presse idrauliche montate su ancoraggi ad elica forato 3 metri di profondità nel terreno.
- Scavare il monolito incassato utilizzando un escavatore o di apparecchiature simili.
- Inserire uno stoppino in fibra di vetro in contatto con il suolo alla base del monolito. Passare lo stoppino attraverso la base di acciaio in un serbatoio 10 L per drenare il monolito, e poi saldare la base di acciaio sul fondo della scatola.
- Uccidi vegetazione esistente sui monoliti applicando un erbicida non residua, come glifosato.
2. Stabilire comunità vegetali su monoliti del suolo
- Pianta i monoliti con otto piantine ciascuna di sette specie di Tallgrass Prairie erbe e forbs, per una densità totale di 56 piante per m 2.
- Pianta i seguenti forbs: azurea Salvia (lanciatore salvia), Solidago canadensis (Canada verga d'oro), Desmanthus illinoensis (Illinois bundleflower, un legume).
3. Camera design
- Costruire due camere ogni 1,2 m di larghezza, 1,5 m di altezza e 60 m di lunghezza, diviso in dieci sezioni lunghe 5 m. Costruire sezioni da pesante acciaio di dimensioni 5 mx 1,2 mx 1,6 m di profondità, sepolto a 1,5 m.
- Installare quattro monoliti in ogni sezione, due monoliti ciascuno dei due tipi di suolo, in ordine casuale. Installare ogni monolite in cima ad una capacità di 4.540 kg equilibrio.
- Includere monoliti Bastsil nelle abbinamenti nelle sezioni pari.
- Unitevi sezioni adiacenti in superficie con 1 m di lunghezza x 1 m di larghezza x 0,3 m condotto lamiera alto per fornire un percorso per il flusso d'aria.
- Alimentazione refrigerante a 10 ° C da una unità di refrigerazione 161,4 kW ad una serpentina di raffreddamento all'interno di ogni canale.
- Racchiudere la vegetazione con pellicola trasparente serra (spessore 0,006 "/. 15 mm), come ad esempio utilizzato in altriesperimenti di manipolazione climatica 23.
- Montare ogni coperchio con apertura zip sostenuta da un progetto di falda per consentire l'accesso ai monoliti di campionamento.
- Rimuovere il polietilene copre al termine della stagione di crescita.
4. CO 2 e Air misura di temperatura; Controllo della temperatura
- L'ingresso e l'uscita del campione C A su entrambe le camere ogni 2 minuti attraverso linee di campionamento aria filtrata situati all'entrata e all'uscita di superambient e subambient camere. Questi dati informano iniezione di CO 2 e ventilatore controllo della velocità.
- Esempio C A e tenore di vapore acqueo, e la temperatura dell'aria misura (T A) all'entrata e all'uscita di ciascuna sezione 5 m ad intervalli di 20 min.
- Misurare tutti i campioni di aria per il CO 2 e il contenuto di vapore acqueo in tempo reale utilizzando analizzatori di gas infrarossi secondo il protocollo del produttore.
- Misurare T A all'ingresso, punto medio, und uscita di ogni sezione con schermati termocoppie filo sottile.
- Regolare il flusso di refrigerante attraverso la serpentina di raffreddamento all'ingresso di ogni sezione di mantenere una media costante (sezione centrale) T A da sezione a sezione vicino alla T ambiente A.
- Posizionare un sensore di quantum di avere una visione chiara del cielo e misurare fotosintetica fotone densità di flusso secondo il protocollo del produttore. Livello di luce è un input per l'algoritmo di controllo del ventilatore.
5. C Un'applicazione Trattamento
- Giorno
- Mescolare anidride carbonica pura (CO 2) con aria ambiente in ingresso a 500 microlitri L -1 C A utilizzando un controllore di flusso di massa nel condotto di ingresso della gamba superambient. Vedere la Sezione 4 per C A misura dei particolari.
- Advect l'aria arricchita attraverso le camere utilizzano ventole all'ingresso al punto 1 e nelle sezioni a valle.
- Mantenere il desiderato uscita C A di 390 microlitri L -1 (aria ambiente) regolando la velocità della ventola.
- Aumentare la velocità del ventilatore, se l'uscita C A è al di sotto del set point. Questo permette meno tempo per la pianta l'assorbimento di CO 2, con conseguente uscita superiore C A.
- Diminuire la velocità del ventilatore se uscita C A è al di sopra del set point.
- Utilizzare lo stesso approccio nella camera subambient tranne introdurre e il controllo dell'aria ambiente per raggiungere l'uscita C A di 250 microlitri L -1.
- Ore notturne
- Invertire la direzione del flusso d'aria.
- Iniettare CO 2 in fine di uscita diurna della camera superambient per ottenere 530 microlitri L -1 C A, ei tassi di controllo di avvezione di mantenere 640 microlitri L -1 all'uscita notte (ingresso diurno.
- Introdurre all'aria libera a ~ 390 microlitri L -1 CO 2 in ingresso notturno(uscita di giorno) del tasso di avvezione da camera e di controllo subambient mantenere 530 microlitri L -1 all'uscita notte.
6. precipitazione Ingressi
- Applicare la quantità delle precipitazioni stagione di crescita media per ogni monolite.
- Fornire acqua ad ogni monolite da una fonte di acqua per uso domestico attraverso un sistema di irrigazione a goccia. Pianificare gli eventi di irrigazione e gli importi delle applicazioni per approssimare il modello di pioggia stagionale per la posizione esperimento. Il calendario esatto dipende dal clima locale.
- Controllare i tempi di applicazione con un data logger e misurare i volumi di applicazioni con misuratori di portata.
7. Campionamento
- Misura profili verticali di volumetrica contenuto idrico del suolo (vSWC) settimanale durante il periodo di CO 2 di controllo, con un calibro attenuazione di neutroni o altra sonda appropriata.
- Incrementi profilo consigliati sono 20 cm di profondità con incrementi di 1 m depth, e una 50 cm incremento inferiore a 1 m.
- Misura monolite fuori terra produttività primaria netta (ANPP) raccogliendo tutti in piedi biomassa epigea alla fine della stagione di crescita.
- Tutti biomassa epigea è stato rimosso ogni anno, quindi in piedi la biomassa rappresenta la produzione primaria corrente.
- Ordina la biomassa campionato da specie e asciutto per massa costante e pesare.
- Utilizzare biomassa delle singole specie di quantificare specie vegetali contributi al ANPP.
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Representative Results
I superambient e subambient porzioni del gradiente sono mantenute in camere separate (Figura 1). Tuttavia, in sette anni di funzionamento (2007 - 2013), le camere di mantenuto un gradiente lineare C Una concentrazione da 500 al 250 microlitri L -1 (Figura 2), con solo una piccola discontinuità C A tra l'uscita delle camere arricchite (Monolith 40) e l'ingresso della porzione subambient del gradiente (monolito 41).
Temperatura dell'aria e deficit di pressione di vapore è rimasto costante da una sezione all'altra in entrambe le camere superambient e subambient, tranne nella sezione 10 della camera superambient, e le sezioni 19 e 20 della camera subambient, dove la temperatura dell'aria in media ~ 3 ° C più caldo rispetto agli altri sezioni (Figura 2). Tuttavia non ci può essere pronunciata aumenti di temperatura di 5-7 ° C all'interno di ogni sezione, e corring aumenta di deficit di pressione di vapore.
Media sulla 2007 - stagioni 2.013 crescenti, vSWC variare linearmente lungo la C Un gradiente su due delle tre suoli (Figura 3). vSWC nei primi 20 cm del profilo del terreno è aumentato del 3,1% per 100 ml L -1 aumento di C A sul terriccio sabbioso (serie Bastsil) del suolo (R 2 = 0,34, p = 0.01), e del 1,7% per 100 microlitri L -1 C A sul terreno argilloso (serie Houston). Tuttavia non vi è stato alcun cambiamento di 0-20 vSWC nella creta limosa (serie Austin) del suolo (p = 0,13).
Produttività dell'impianto anche variare linearmente con da C A, e l'entità del C una risposta differiva tra i terreni. ANPP (Figura 4A) di monoliti con Blackland comunità vegetali prateria ha avuto la risposta più piccolo di C A sul terreno argilloso, con un incremento del 59 gm -2 per 100 ml L -1 aumento di C A(R 2 = 0,22, p = 0,02). La risposta ANPP a C Un arricchimento stato intermedio sul terreno argilloso limosa, con un incremento del 76 gm -2 per 100 ml L -1 di CO 2 (R 2 = 0,22, p = 0,02), e il più grande sul suolo argilloso sabbioso, dove ANPP guadagnato 131 gm -2 per 100 microlitri L -1 di CO 2 (R 2 = 0.55, p <0.001).
Queste risposte specifiche del suolo di ANPP a C A corrispondevano strettamente alle risposte specifiche del suolo di un Mesic C 4 tallgrass, Sorghastrum nutans, più abbondanti specie erbacee nelle comunità vegetali sperimentali. Biomassa epigea di S. nutans aumentato più fortemente con maggiore C A sul terreno argilla sabbiosa, guadagnando oltre 200 gm -2 per ogni 100 microlitri L -1 aumento C A (R 2 = 0,40, p = 0,005). Al contrario, S. nutans guadagnato solo 100 g -1 per 100 microlitri L -1 aumento C A sul terreno argilloso limoso (R 2 = 0.50, p <0,0001), mentre S. nutans risposto marginalmente C A sul terreno argilloso (R 2 = 0,12, p = 0,07; Figura 4B).
L'aumento di specifiche terreno in ANPP con C A arricchimento si è verificato nonostante una diminuzione della produttività sui due terreni più reattivi dal xerico C 4 metà erba Bouteloua curtipendula (Figura 4C). B. curtipendula era la seconda specie più abbondanti nelle comunità sperimentali. Sul terreno limo-argilla, B. curtipendula era l'erba dominante a subambient concentrazioni C A ma è diminuito più fortemente con C A arricchimento sul suolo argilloso limosa (69 gm -2, per 100 ml L -1 aumento di C A; R 2 = 0,36, p <0,008), diminuito meno fortemente sul suolo argilla sabbiosa (44 gm -2 -1 aumento C A; R 2 = 0,36, p = 0,008), e non si modifica con C A arricchimento sul terreno argilloso (p = 0,46).
Figura 1. Disposizione di camere e suoli. Le due sequenze lineari di camere contenenti vegetazione erbacea cresce su monoliti suolo intatte (foto), e schematica della distribuzione dei tre tipi di suolo lungo il gradiente CO 2. Numeri delle rappresentazioni 1-40 si trovano lungo la 500 - 380 ml L -1 porzione del gradiente, e numeri 41-80 sul 380 - L -1 parte 250 ml. Foto: Philip Fay.
Figura 2. Microclima lungo la C A gradiente. Daytime stagione di crescita di anidride carbonica (CO 2) la concentrazione, temperatura dell'aria, e deficit di pressione di vapore per le 80 monoliti nelle camere arricchito e subambient. I valori sono misurati all'ingresso dell'aria e l'uscita di ogni sezione, e stimato da interpolazione lineare per altre posizioni. I punti dati rappresentano mezzi per le 2007 fino 2013 stagioni di crescita. Le barre di errore asportate per chiarezza; significare errori standard sono stati 3,5 per il CO 2, 0,82 per la temperatura dell'aria, e 0,18 per deficit di pressione di vapore.
Figura 3. umidità del terreno su ogni tipo di terreno lungo il gradiente di CO 2 volumetrici contenuto di acqua del suolo stagione di crescita (vSWC) per 0 -. 20 cm nel profilo del suolo per ogni tipo di terreno, tracciati dal posizione lungo la concentrazione di CO 2 gradient. Regressioni lineari sono tracciate in terreni con relazioni significative di vSWC di concentrazione di CO 2. I punti dati rappresentano mezzi di 2007 fino 2013 stagioni di crescita. Le barre di errore asportate per chiarezza; significare errori standard sui tre terreni a distanza 0,74-0,99.
Figura 4. produttività delle piante su ogni tipo di terreno lungo il gradiente di CO 2. (A) Media aboveground produttività netta primaria (ANPP), la somma della corrente anno biomassa di tutte le specie nei 60 monoliti con le comunità vegetali Blackland Prairie; e l'anno in corso di biomassa (B) il Mesic C 4 tallgrass, Sorghastrum nutans, e (C) il xerico C 4 midgrass Bouteloua curtipendula tracciata dalla posizione lungo il gradiente di concentrazione di CO 2.Regressioni lineari sono tracciate in terreni con relazioni significative di ANPP o di una specie di biomassa di concentrazione di CO 2. I punti dati rappresentano mezzi di 2007 fino 2013 stagioni di crescita. Le barre di errore asportate per chiarezza; significare errori standard sui tre terreni variavano 34,9-42,5 per ANPP, 21,8-34,4 per S. nutans, e 7,4-24,8 per B. curtipendula.
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Discussion
L'impianto LYCOG raggiunge il suo obiettivo operativo di mantenere un 250-500 microlitri L -1 gradiente continuo delle concentrazioni C A sulle comunità praterie sperimentali stabilite su tre tipi di suolo. La variazione C A è lineare nell'intervallo prescritto. Temperatura dell'aria aumenta all'interno di ogni sezione, ma è stato azzerato dalle spire tra sezione di raffreddamento nella maggior parte delle sezioni. Come risultato, l'obiettivo operativo di mantenere una temperatura media costante da una sezione all'altra è stato raggiunto su gran parte del gradiente. Temperatura e C Controllo A sono facilmente mantenuti durante la primavera e all'inizio dell'estate, quando l'umidità del suolo è relativamente alta e le piante sono al loro capacità fotosintetica massima.
Fasi critiche nel protocollo
Controllo della velocità del ventilatore è l'aspetto più critico del mantenimento della prescritta CO 2 gradiente. Il controllo si basa su una combinazionedi feedback e tecniche di feed-forward per abbinare il flusso d'aria per l'assorbimento di carbonio della vegetazione. La tecnica di feedback regola la velocità della ventola in base alla differenza tra la concentrazione misurata e l'uscita di destinazione di CO 2. Controllo feed-forward anticipa i cambiamenti nel tasso di fotosintesi e rapidamente (5 sec il tempo di risposta) regola la velocità della ventola, in base alle modifiche di radiazione fotosinteticamente attiva misurata con il sensore quantistica. Feed-forward controllo migliora sensibilmente il controllo su quello ottenuto con il controllo di feedback da solo. Il tasso massimo flusso d'aria attraverso le camere è dell'ordine di 1 m sec -1, o circa 3,6 km h -1, che è sulla fascia bassa di velocità del vento queste piante vedere in campo. Così, variando la velocità della ventola è improbabile che possa influenzare le risposte delle piante.
Un altro aspetto critico mantenere il gradiente CO 2 è la presenza di un'adeguata capacità fotosintetica. La più ripida la pendenza, maggiore è la capacità fotosintetica baldacchino reRICHIESTO per disegnare giù la concentrazione di CO 2. Specie o comunità con più superficie fogliare, i tassi più elevati fotosintetici, o la lunghezza della camera più a lungo tutti aumentano la CO 2 draw-down che può essere raggiunto. Si deve anche essere presa il volume monolite e la profondità viene scelta per fornire un volume radicamento realistico per le comunità vegetali stabiliti. Le specie utilizzate presentano profondità radicazione di 1-1,5 m, ma altre specie possono essere meno profondo o più in profondità, e il volume monolite devono essere adeguati di conseguenza. L'ultimo aspetto critico è l'importanza di fornire in modo affidabile e controllare il flusso di acqua refrigerata alle serpentine di raffreddamento tra ciascuna sezione, al fine di corrispondere la temperatura nella camera di fuori variazioni diurne e stagionali della temperatura ambiente esterna.
Modifiche al Tecnica
Il primo anno di attività ha rivelato che la vegetazione prateria era marginalmente capace di adeguata CO 2 Panicum virgatum. Verga è un tallgrass nativo altamente produttiva, ed è ben irrigato, per tutta la stagione di crescita, che assicura un'adeguata capacità di assorbimento C lungo il gradiente anche durante i caldi mesi estivi. Il primo anno anche rivelato maggiore di quella prevista resistenza aerodinamica nelle camere, che degradarono portate in camere a valle, con conseguente surriscaldamento. Questo problema è stato risolto per l'installazione di ulteriori ventole a valle per aumentare le portate. Si consiglia l'installazione di nuovo polietilene copre ogni stagione di crescita per mantenere la massima trasmissione della luce.
LIMITI DELLA TECNICA
Il sistema pone alcuni problemi operativi che creano sia opportunità che le limitazioni sulle domande di ricerca della struttura in grado di supportare. Controcontrollo del gradiente diventa più difficile da metà estate fino alla fine della stagione di crescita, perché le temperature estive più alte più basse di umidità del suolo, aumentando stress idrico delle piante e l'abbassamento della capacità fotosintetica. Ciò a sua volta richiede più lenti portate d'aria per raggiungere la C A disegnare-down necessaria per raggiungere l'obiettivo concentrazioni C A, che a sua volta ulteriormente rilanci temperature. Questa dinamica illustra la capacità limitata di questo sistema per gli studi di interazione di siccità con concentrazione di CO 2. Aumenti di temperatura all'interno di ogni sezione 5 metro sono inevitabili a causa del disegno flusso lineare di questo esperimento. Energia onde lunghe accumula all'interno di ogni camera finché l'aria passa attraverso la serpentina di raffreddamento e di entrare nella camera successiva. All'interno della sezione aumenti di temperatura sono di grandezza simile ad alcuni dei stime più elevate per i futuri aumenti di temperatura previsti con alcuni scenari di cambiamento climatico. Così, la sezione all'interno-variazione di temperatura represents l'occasione per analizzare le risposte praterie alle interazioni tra C A e il riscaldamento. Infine, le dimensioni della camera limitano la vegetazione ad una altezza massima di circa un metro, e la zona monolite limita la vegetazione di specie erbacee con piccole aree basali. L'utilizzo di specie arboree, per esempio per studiare invasione legnoso in pascoli, sarebbe pratico oltre la fase piantina.
Importanza rispetto ad altre tecniche
LYCOG è molto più economico da usare rispetto alle tecniche come FACE e OTC. LYCOG utilizza circa 3.700 L al mese di CO 2, che è maggiore della CO 2 uso in sistemi MiniFACE 24, ma molto meno rispetto al consumo di CO 2 di FACE e OTC avvicina 3, 12. Il principale spese di mantenimento dell'esperimento proviene il controllo della temperatura, che costa circa $ 30.000 all'anno, comparabilitàble le stime della spesa di CO 2 per parte superiore aperta camera C Il costo di arricchimento, ma ancora molto inferiore a quella della CO 2 scapito di aria libera di CO 2 impianti di arricchimento 3. I vantaggi economici si aggiungono alla capacità unica di studi di supporto al subambient CO 2 e lungo un continuo CO 2 gradiente.
Applicazioni attuali e future
La ricerca attuale sta esaminando le risposte degli ecosistemi diversi ANPP, tra cui il suolo di CO 2 efflusso, e evapotraspirazione, che amplieranno la nostra comprensione di variazione specifiche terreno in effetti C A sul carbonio prati e ciclismo acqua. Le future possibilità di ricerca comprendono combinare temperatura e CO 2 trattamenti, ad esempio operando entrambe le camere come superambient ma mantenendo una camera con un differenziale di temperatura più calda rispetto alla temperatura ambiente. Vegetat attualeion può essere facilmente sostituito con altre specie o comunità per studiare come variazione nella struttura della comunità influenza di CO 2 effetti sulla funzione degli ecosistemi. Altri ecologicamente importanti costituenti atmosferici come il metano o l'ozono potrebbe essere aggiunto per verificare le interazioni con 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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