Summary
L'obiettivo generale del presente protocollo è quello di misurare le emissioni di gas serra da risaie utilizzando la tecnica di statico camera chiusa. Il sistema di misurazione ha bisogno di regolazioni specifiche per la presenza di entrambi uno strato di acqua permanente nel campo e delle piante all'interno dello spazio di testa della camera.
Abstract
Questo protocollo descrive la misurazione emissioni di gas serra (GHG) da suoli di risaia utilizzando la tecnica di statico camera chiusa. Questo metodo si basa sulla teoria di diffusione. Un volume noto di aria sovrapponendo un'area definita del suolo è racchiuso all'interno di una copertura di parallelepipedo (denominata "camera"), per un periodo di tempo definito. Durante questo periodo di custodia, gas (metano (CH4) e protossido di azoto (N2O)) spostare da aria dei pori del suolo vicino alla loro origine microbica (cioè, methanogens, nitrificatori, Denitrificatore) per lo spazio di testa camera, seguendo un naturale gradiente di concentrazione. Flussi sono poi stimati dalle variazioni di concentrazione di camera headspace campionata a intervalli regolari per tutta la recinzione e poi analizzati con gascromatografia. Tra le tecniche disponibili per la misura di gas a effetto serra, il metodo statico camera chiusa è adatto per gli esperimenti di trama, come non richiede grandi zone di suolo omogeneamente trattata. Inoltre, è gestibile con risorse limitate e può identificare le relazioni tra proprietà dell'ecosistema, processi e flussi, soprattutto se combinato con gas serra guida misure di forza. Tuttavia, per quanto riguarda il metodo micrometeorologiche, provoca un minimo ma dispersione di terreno ancora inevitabile e permette una minore risoluzione temporale. Diverse fasi sono la chiave per l'implementazione del metodo: i) camera di progettazione e distribuzione, ii) la gestione e analisi del campione e iii) stima di disossidante. Successo di implementazione tecnica nei campi di risaia richiede regolazioni per campo inondazioni durante gran parte del ciclo del ritaglio e per la manutenzione di pianta di riso entro lo spazio di testa camera durante le misurazioni. Pertanto, gli elementi aggiuntivi da considerare rispetto alla domanda di solito dei terreni agricoli non allagato costituite da dispositivi per: i) evitando qualsiasi disturbo di acqua non intenzionali che potrebbe sovrastimare disossidanti e ii) tra cui piante di riso all'interno spazio di testa camera di considerare pienamente gas emessi attraverso il trasporto aerenchyma.
Introduction
L'agricoltura è un settore produttivo che, insieme ai forestali e altri uso del territorio, produce circa il 21% del globale le emissioni di gas a effetto serra1. Accurata misurazione delle emissioni di gas serra del suolo agricolo è fondamentale non solo per stabilire la determinazione del giusto ruolo di agroecosistemi come origine e lavandino in cambiamento climatico2, ma anche per definire le strategie di mitigazione adeguate ed efficaci all'interno il quadro degli obiettivi di accordo di Parigi.
Flussi di emissione dei due gas serra più importanti prodotti da suoli agricoli (cioè, N2O e CH4) sono misurabili da metodi micrometeorologiche o la tecnica di camera chiusa3. La stragrande maggioranza degli studi che riferiscono dati sulle emissioni di gas serra dai terreni durante le tre decadi scorse applicato la tecnica di camera chiusa4,5 che è stato descritto nel 19266. Hanno diversi sforzi per mettere a punto la tecnica e superare tutte le fonti di artefatto sperimentale e bias7,8,9,10,11,12 ,13,14. Protocolli specifici, compilati in tempi diversi, si proponeva di standardizzare le metodologie15,16,17,18,19, e tentativi scientifici sono ancora in corso per stabilire le migliori pratiche per impiegando la tecnica e minimizzare bias nelle stime di flusso.
La tecnica di camera chiusa statico, cui applicazione ai suoli di risaia è descritto in questo documento, si basa sulla teoria di diffusione e fornisce il recinto di un volume noto di aria sopra una porzione di superficie del terreno per un periodo preciso. Durante il recinto, CH4 e N2O molecole migrano per diffusione lungo un gradiente di concentrazione naturale da aria dei pori del suolo, dove vengono prodotti da microrganismi specifici (methanogens in caso di CH4; nitrificatori e Denitrificatore per N2O), per l'aria racchiusa all'interno dello spazio di testa camera, infine attraverso l'acqua allagamento o aerenchyma la pianta. Le concentrazioni dei due gas entro lo spazio di testa camera aumentano nel tempo, e occorrenza di questi aumenti fornisce per le stime di flusso.
Per quanto riguarda i metodi micrometeorologiche, camera chiusa misure sono spesso preferite per gli ecosistemi e differenti tipi di uso di terra quando studiare GHG flussi presso la scala di stampa, perché non sono costituiti in garanzia di un grande campo omogeneo2 o alta logistico e investimenti requisiti20. Inoltre, permettono l'analisi simultanea di esperimenti, manipolati, come diverse pratiche agronomiche o altri campo trattamenti12,21. Infine, la tecnica permette l'identificazione delle relazioni tra proprietà dell'ecosistema, processi e flussi. In alternativa, due principali svantaggi della tecnica includono l'esplorazione relativamente inefficiente di eterogeneità spaziale e temporale e gli effetti della dispersione del suolo dovuto camera distribuzione22. Tuttavia, questi detrimenti possono, almeno in parte, essere superati con: disegno della camera adeguata (per ridurre al minimo la dispersione del terreno), l'adozione di un numero sufficiente di ripetizioni (per esplorare variabilità spaziale) e automatizzato di utilizzo del sistema che permette di intensificazione della la frequenza delle misurazioni giornaliere (per rappresentare la variabilità giornaliera) o misura regolare (stessa ora del giorno) (di omettere l'effetto della temperatura nella variabilità residua).
Una prima applicazione del metodo per un campo di risaia fa risalire i primi anni ' 8023e le principali peculiarità del suo uso per quanto riguarda campi montane sono la presenza di acqua sul suolo e la necessità di includere le piante all'interno di spazio di testa durante la camera di inondazione recinzione. Come accuratamente descritto in questo documento, il primo tratto implica la necessità di sistemi specifici prevenire la dispersione di acqua durante gli eventi di misurazione, per evitare la sopravvalutazione di flusso causate da potenziamento indotto da turbolenza di diffusione del gas attraverso l'acqua allagamento. La seconda caratteristica essenziale è rendere conto per il trasporto di gas attraverso aerenchyma di riso, che rappresentano fino al 90% di emessa CH424, che richiede adeguati dispositivi per includere piante durante gli eventi di misurazione.
Protocol
1. disegno della camera
- Montare ogni camera con tre elementi principali: un punto di ancoraggio, un coperchio e almeno quattro estensioni.
- Costruire l'ancora nella forma di un 75 cm x 36 cm x 25 cm (L x W x H) scatola rettangolare in acciaio inox. Saldare un canale d'acqua-compilabili 10-13 mm (l) x 13-20 mm (h) per il perimetro rettangolare superiore dell'ancoraggio. Praticare due fori (1 cm di diametro) su ciascuno dei quattro lati dell'ancoraggio 5cm dal canale d'acqua superiore.
Nota: Gli ancoraggi isolare la colonna di terreno sotto la camera e prevenire la diffusione laterale. Il canale è necessario per conseguire un'efficace tenuta tra l'ancoraggio e il coperchio. I fori garantiscono uno scarico veloce di ristagni d'acqua all'interno della camera durante gli eventi di drenaggio del campo. - Costruire un coperchio a forma di scatola rettangolare in acciaio inox e dimensioni 75 x 36 cm x 20 cm (L x W x H) con un volume interno di 54 L. assicurare che esso si inserisce il canale acqua-compilabili perfettamente.
- Coprire il coperchio con una schiuma a cellule chiuse spessore 4 cm, che a sua volta, coperto da un leggero strato riflettente (alluminio-come).
Nota: È necessario attrezzare la camera con un sistema di controllo di temperatura per non promuovere attività microbica artificialmente, conseguente ad un aumento di temperatura non intenzionale durante la chiusura della camera. - Dotare ogni coperchio con una valvola di sfogo, fatta di un pezzo curvo di tubazione di plastica (1,5 cm x 24 cm, D x L) dimensionato per la camera volume e vento circostanze25. Collegare la valvola di sfiato sul coperchio di un foro di 1,5 cm al centro di una delle due facce laterali 36 cm del coperchio. Fissare il tubo di plastica con un connettore a vite.
Nota: La valvola di sfogo è consigliabile per la trasmissione di eventuali modifiche barometriche il racchiudere volume d'aria e compensare variazioni di volume che si verificano durante recinto da camera e aria ritiro di campionamento e/o connesso con l'aria incontrollata, racchiuso variazioni di temperatura. Lo sfiato deve essere un tubo e non semplicemente un buco, affinché l'aria aspirata da recinto durante una caduta della pressione esterna è catturato all'interno del tubo e quindi restituito al recinto nel caso in cui la pressione aumenta ancora. La forma curva riduce al minimo il potenziale di depressurizzazione camera a causa di flusso del vento sul suo esterno apertura, vale a dire, l' effetto Venturi26. - Fornire una porta di campionatura per il prelievo di campioni di gas. Fare un foro di 1 cm al centro della parte superiore del coperchio in una nicchia di 7 cm x 7 cm scavata la schiuma a cellule. Chiudere il foro con un tappo di gomma che si inserisce un tubo in Teflon (diametro interno 3 mm, lunghezza 20 cm). Assicurarsi che il tubo di Teflon le estrusioni di 3 cm e si intromette 17cm quando il tappo viene inserito nella sua nicchia. Collegare la parte verso l'esterno del tubo ad un rubinetto unidirezionale per gestire l'apertura/chiusura della porta di campionamento.
- Dotare ogni coperchio con un fan di PC 12V alimentato da una batteria 12V-7Ah ricaricabile e portatile, per garantire la miscelazione di aria. Situare la ventola PC sul lato interno superiore del coperchio per mezzo di due dispositivi di fissaggio in acciaio imbullonati al lato interno della camera.
Nota: Miscelazione di aria è necessario evitare qualsiasi stratificazione di gas all'interno dello spazio di testa della camera durante il recinto, soprattutto in presenza di grandi quantità di vegetazione. - Costruire un numero di estensioni per includere le piante all'interno della camera quando essi sono completamente sviluppati. Ad esempio, se le piante non supererà 80cm Altezza al loro formato finale, costruire 4 estensioni per ogni camera. Accertarsi che ciascuno sia una scatola rettangolare in acciaio inox e 75 x 36 x 25 cm (L x W x H) in dimensioni e con un canale di acqua-compilabili superiore, come descritto per l'ancoraggio. Aggiungere queste estensioni tra un ancoraggio e coperchio durante il recinto della camera, a seconda della fase di raccolto.
2. distribuzione e la disposizione del sistema per impedire la dispersione del terreno di ancoraggio
- Inserire i tasselli nel terreno dopo la preparazione del campo (cioè, dopo tutte le operazioni di aratura) e prima della semina del riso. Se possibile, rimuovere le ancore per tutta la durata del periodo di misurazione se non strettamente necessario, ad esempio per operazione di lavorazione del terreno tra due successive stagioni colturali. Inserire le ancore pochi giorni (minimo 2 giorni) prima dell'inizio di misurazione di flusso, in modo che il terreno ri-equilibra dopo dispersione durante l'installazione.
- Prima di distribuire qualsiasi ancoraggio su terreno nudo, posto 30 cm x 3 m (W x L) legno Listoni (nel campo e a piedi esclusivamente su di loro durante le seguenti operazioni per evitare il compattamento del suolo. Posizionare le tavole di almeno 0,5 m da ciascun ancoraggio.
- Inserire i tasselli ad una profondità di 40 cm nella padella Arata per garantire l'ancoraggio ed evitare accidentali flessione laterale dopo l'allagamento del campo, specialmente quando l'estensione viene utilizzata. Dopo le ancore sono state posizionate sul terreno nella zona di campo assegnata, è possibile posizionare una cornice di acciaio assemblati personalizzati in cima l'ancoraggio, mantenendo il corretto allineamento di entrambe le componenti. Martello l'ancoraggio nel terreno e prestare attenzione a colpire il telaio e non l'ancoraggio, per evitare di danneggiare l'ancoraggio. Dopo l'inserimento, assicurarsi che gli ancoraggi siano perfettamente piani utilizzando una livella a bolla.
- Inserire almeno tre ancoraggi per ogni trattamento monitorato (cioè, repliche). Rispettare una distanza minima tra le camere adiacenti di 1 m, nel caso in cui più di un alloggiamento all'interno della stessa unità sperimentale deve essere utilizzato.
- Una volta inserite tutte le ancore, rimuovere temporaneamente le assi di legno a piedi e poi riorganizzare il campo con un sistema di passerelle che proviene dalle sponde laterali del campo. In dettaglio, posto i campo nei blocchi in calcestruzzo di almeno 0,5 m lontano le ancore, in numero sufficiente per contenere un sistema di assi di legno.
Nota: Sfilate sono necessarie per impedire la dispersione del terreno durante successivi eventi di misurazione di gas a effetto serra. Il numero di blocchi di cemento dipenderà la distanza degli ancoraggi da sponde laterali del campo. Ogni plancia lunga 3 m richiederà due blocchi di cemento per la stabilità.
3. camera di chiusura e le misure di gas a effetto serra
- Eseguire la misurazione eventi sempre allo stesso tempo ogni giorno, per ridurre al minimo la variabilità giornaliera.
Nota: Il momento migliore che rappresenta il flusso giornaliero medio è quando le temperature si trovano anche la media giornaliera, vale a dire, alle 10 Questo è il modo migliore per stimare il valore cumulativo giornaliero da una misurazione unica nel giorno27. - Quando siamo arrivati nel campo, è possibile posizionare plance di legno sui blocchi di cemento per raggiungere ancore. In seguito, riempire i canali posizionati sul perimetro superiore delle ancore con acqua. Attentamente aggiungere estensioni necessarie per racchiudere tutte le piante all'interno dello spazio di testa della camera.
Nota: Questa operazione deve essere eseguita da due operatori al fine di evitare eventuali danni alle colture. Riempire con acqua il canale di ogni estensione utilizzata come bene. - Chiudere ogni camera, mettere il coperchio nel canale pieno d'acqua dell'estensione superiore. Durante il periodo di chiusura (in genere 15-20 min, ma modificabile per soddisfare esigenze sperimentali), prelevare almeno tre campioni di gas a uguali intervalli di tempo (ad es., appena dopo la chiusura, dopo 10 min e dopo 20 min). Alle campionature, collegare una siringa da 50 mL con un rubinetto unidirezionale per la porta di campionatura, quindi aprire il rubinetto di due arresto (uno nella siringa) e uno alla porta di campionatura, "sciacquare" la siringa spostando lo stantuffo su e giù tre volte prima di ritirarsi da 35 mL di spazio di testa della camera e infine chiudere i due rubinetti di arresto. Scollegare la siringa dalla porta campionamento e memorizzarlo apart.
Nota: Quando si lavora vicino a sezioni durante le inondazioni del campo, evitare qualsiasi dispersione o turbolenza di ristagni d'acqua come può produrre bolle di gas atipica e alterare le stime di flusso di gas a effetto serra. - Aggiungere diverse estensioni adatte a contenere piante di riso. Interporre estensioni tra l'ancoraggio e il coperchio, riempire tutti i canali di acqua-compilabili. Utilizzare un'estensione quando il riso è 20-40 cm sopra la superficie del terreno (come misurato con un righello pieghevole); utilizzare due estensioni quando il riso è 40-60 cm e così via.
- Durante la chiusura di camera, misurare la temperatura dello spazio di testa ogni 3-5 minuti con un datalogger di temperatura.
- Considera l'evento di campionamento completo dopo il periodo di chiusura. Togliere il coperchio e successivamente tutti utilizzato le estensioni.
Nota: Per ridurre il tempo necessario per monitorare parecchi alloggiamenti ed evitare bias di variabilità giornaliera, è possibile misurare contemporaneamente più di una camera. Ad esempio, con un team di due operatori, è possibile gestire campionamento da fino a 10 camere adiacenti in 30 min. - Dopo ogni evento di campionamento, misurare l'altezza dello spazio di testa di ogni alloggiamento dal terreno (quando il campo viene drenato) o da ristagni d'acqua (quando il campo è allagato) utilizzando un metro pieghevole.
4. gestione e analisi del campione
- Prima di ogni campo di risaia visitare, evacuare tre (o più) fiale di vetro da 12 mL chiuse con setti di gomma butilica per alloggiamento di campo in laboratorio.
Nota: Fiale possono essere riutilizzati. Prima di ogni riutilizzo, è necessario sostituire il setto di gomma e ripristinare il vuoto. - In seguito al ritiro di gas dallo spazio di testa camera, trasferire i campioni siringa-archiviato per le fiale evacuate rapidamente perché siringhe di plastica, anche con rubinetto chiuso, non possono garantire alcuna perdita28. Eseguire il trasferimento con un ago ipodermico calibro 25. In primo luogo, inserire l'ago nel rubinetto, quindi aprirlo e sciacquare l'ago con 5 mL di campione. Successivamente, inserire l'ago nel setto e spingere il restante 30 mL di campione in una fiala pre-evacuata e poi ritirare l'ago.
Nota: Il campione all'interno del flacone è > 2 atm pressurizzato per fornire gas per analisi multiple e per evitare qualsiasi flusso di massa dall'ambiente esterno verso il campione, che modificherebbe la sua concentrazione di gas serra. Il filo di 5 mL di campione dell'ago permette di essere riutilizzato per altri campioni. - Alla fine di ogni evento di campionamento, è necessario trasferire le fiale al laboratorio per l'analisi.
Nota: Anche se la conservazione del campione è garantita a 20 ° C per più di quattro mesi28, è sempre preferibile eseguire procedure analitiche più presto possibile. - Determinare le concentrazioni di gas in campioni raccolti utilizzando un cromatografo a gas automatico dotato di un rivelatore a cattura di elettroni per N2O determinazione e un rivelatore a ionizzazione di fiamma per CH4 determinazione29. Oltre agli esempi, è necessario misurare le concentrazioni di un numero di CH4 campioni (standard) e noto N2O al fine di effettuare una calibrazione accurata.
Nota: La concentrazione delle norme dovrebbe coprire la gamma di concentrazioni prevedibili dei campioni.
5. flusso stima
- Il modello scelto per la stima del flusso dovrebbe prevedere il flusso al momento della distribuzione di camera, cioè, il momento ideale in cui il vero tasso di cambio è influenzato dalla presenza di camera.
- Dopo aver determinato la concentrazione di gas in un volume di base tramite gas analisi cromatografica e successiva calibrazione, calcolare la quantità assoluta di sostanza (N2O o CH4) presente all'interno di spazio di testa, secondo il volume molare di aria derivato dalla legge dei Gas perfetti.
Nota: È altamente consigliabile per produrre una curva di calibrazione associata a ogni evento di campionamento, poiché cromatografo a gas possono subire alterazioni lievi del segnale in funzione delle temperature, che può portare a errori. - Scegliere tra un modello lineare o non lineare, a seconda del modello di emissione. Tra i modelli non-lineari disponibili, selezionare il HM modello25, affidandosi alla fine l'HMR pacchetto9. Se si hanno tre punti di tempo (tempo 0, 1 e 2) sceglie basato sul versante dei due segmenti: nel caso in cui il pendio tra tempo 0 e 1 è maggiore in valore assoluto il pendio tra ora 1 e ora 2 e piste sono Concorde , utilizzare il modello HM. in tutti gli altri casi, utilizzare un modello lineare. Se avete più di tre intervalli di tempo, i due modelli utilizzando HMR in forma, ma in seguito scegliere sul proprio basato su valutazione visiva del modello migliore raccordo la tendenza.
- Impostare su zero fondenti sotto il minimo rilevabile cambiamento continuo, calcolato in base al limite di rilevamento del cromatografo a gas e le condizioni (temperatura, pressione, volume dello spazio di testa).
- Per descrivere adeguatamente la variabilità stagionale dei flussi, fornire almeno 40 eventi durante tutto l'anno (entrambi i cicli di monitoraggio ed intercropping periodi) di campionamento, intensificando la frequenza di campionamento vicino eventi epocali del ciclo del ritaglio, come aratura, concimazioni, drenaggio, istituzione di inondazioni condizioni, affioramento di piantine da ristagni d'acqua di riso e così via. Transizione da una frequenza massima di tutti i giorni (ad esempio, a periodi di drenaggio, concimazioni, ecc.) per un minimo di una volta bi-settimanale (ad es., durante l'inverno).
Representative Results
Ogni evento di misurazione produce una serie di concentrazioni di gas a effetto serra nel corso del tempo per ciascuna delle sezioni monitorati che costituisce la base per stimare i flussi di gas a effetto serra. Fondamentalmente, non c'è alcuna necessità particolare per eliminare i dati, ma un'alta incidenza di situazioni che non rientrano il modello teorico di funzione monotona (rigorosamente aumentando o diminuendo) merita attenzione l'esattezza dell'applicazione del protocollo e le possibili errori imprevisti (ad es., perdita di fiale).
Figura 1 riporta un intero anno di flussi di esempio corretto CH4 . Come dimostrato con barre di errore, tali risultati possono variare notevolmente, principalmente come conseguenza all'eterogeneità spaziale dei processi microbici responsabili per la produzione di gas a effetto serra. Per gli utenti che sperimentano un'elevata variabilità, tali risultati non necessariamente segnale cattivi risultati. Per un'elevata variabilità di indirizzo che le differenze di trattamento Impossibile rilevare, semplicemente aumentare il numero delle ripetizioni.
Nella Figura 2, è riportato un esempio di scarsa esplorazione della variabilità stagionale: il numero insufficiente di misura eventi ha condotto ad una sottovalutazione dei flussi annuali.
Flussi giornalieri possono essere successivamente combinati per calcolare le emissioni cumulative più di un anno solare, nel corso di una stagione di ritaglio o sopra le specifiche fasi colturali. In genere, il calcolo dei flussi cumulativi si basa sul cambiamento dei flussi tra due eventi successivi di misura lineare. Nella Figura 3 è riportato un esempio dei flussi cumulativi per CH4.
Figura 1. Esempio di variazione stagionale di CH4 flussi giornalieri da una risaia allagata nel corso di un anno intero, compreso sia un ritaglio di ciclo (da maggio a settembre) e inter-ritaglio periodi. Barre di errore rappresentano gli errori standard. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Nella figura 2. Esempio di variazione stagionale di CH4 flussi giornalieri da una risaia allagata in un anno intero, con un numero insufficiente di misurazione eventi non ben che coprono tutti i momenti cardine per le emissioni di gas a effetto serra. Barre di errore rappresentano gli errori standard. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Nella figura 3. Esempio di emissioni cumulative di4 CH nel corso di una stagione agricola. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Nella figura 4. Principali fasi di applicazione del metodo con corrispondenti punti critici e indicatori di successo. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Discussion
L'applicazione della tecnica camera chiusa statica in risone è costituito da cinque fasi essenziali, corrispondenti alle sezioni principali descritte nel protocollo. Ogni fase contiene punti critici di cui essere consapevoli e indicatori per verificare il successo dell'implementazione della fase, come sintetizzato nella Figura 4.
Punti più critici, designati nella Figura 4 sono già affrontati nel protocollo e potrebbe essere facilmente risolto seguendo le raccomandazioni incluse. Il punto critico più delicato del presente protocollo è il calcolo dei flussi basato sulla variazione di concentrazione di gas a effetto serra durante la custodia di alloggiamento. Anche quando si utilizza il pacchetto HMR per calcoli, è opportuno scegliere il modello migliore da applicare, indipendente del suggerimento HMR, basato sulla valutazione visiva. Questo è ancora più importante quando le concentrazioni nel tempo deviano dal comportamento previsto del consistente aumento o diminuiscono.
Diverse varianti della tecnica descritta sono possibili all'interno della struttura dei principi fondamentali, soprattutto legati alla geometria di camera (la camera può anche essere cilindrica), materiali di camera (ogni non-permeabile, non reattivo, non-source/sink di gas molecole in esame e materiale facile da usare, come il Teflon che è adatto, ma più costosi) e il tipo di analizzatore di gas a effetto serra (sistemi portatili sono disponibili che non richiedono trasferimento di gas in siringhe e fiale). Tuttavia, flussi di gas serra dai terreni di misura è un passo fondamentale necessaria per monitorare le fonti di cambiamento climatico, per comprendere i processi che portano alle emissioni, per studiare l'efficacia di strategie di mitigazione possibili e di informare modelli per predire il futuro scenari. È più importante che mai per adottare protocolli comuni che costruiranno un corpo uniforme della conoscenza per monitorare agroecosistemi per il budget globale di gas serra.
La legge dei Gas perfetti è qui utilizzata per calcolare il volume molare dei gas reali. Questa applicazione è ampiamente usata e accettata nel corpo specifico della letteratura, e l'approssimazione di gas ideale può essere utilizzato con ragionevole accuratezza30.
Infine, a seconda le domande sperimentale da affrontare nell'ambito delle misure di gas a effetto serra, considerare i principali driver di CH4 di misura ed emissioni di N2O, come la temperatura del suolo, potenziale redox, terreno dei pori organici disciolti Concentrazioni di carbonio, nitrati poro del terreno e la concentrazione di ammonio.
Disclosures
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Acknowledgments
Gli autori sono grati a Marco Romani ed Eleonora Francesca Miniotti e il personale di ricerca centro dell'Ente Nazionale Risi, che ha ospitato la prova sperimentale dove il video è stato creato. Vogliamo anche ringraziare Francesco Alluvione per il primo flash scientifico che porta alla realizzazione di protocollo e a Joan Leonard per il suo prezioso lavoro di editing inglese del manoscritto.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Anchor/Chamber | - | - | Self-produced |
| 5 cm thick closed cell foam | - | - | It is an insulating material, to be found in a store of building materials. |
| Light reflective (aluminum-like) coating | - | - | We use a shiny blanket, but it is possible to use aluminium foil for food. |
| Curved piece of plastic tubing (1.5 cm and 24 cm, DxL) | - | - | We use an electrical duct, to be found in a hardware store. |
| Screw connector | - | - | We use a connector for electrical ducts, to be found in a hardware store. |
| Rubber stopper (1 cm D) | - | - | To be found in a store for laboratory equipments. |
| Teflon tube (3 mm internal D) | - | - | To be found in a store for laboratory equipments. |
| One-way stopcock | - | - | We use stopcock for drip, to be found in a store for medical equipments. |
| 12V PC fan | - | - | To be found in a PC store. |
| 12V-7Ah rechargeable and portable battery | - | - | To be found in a store for electrical material. |
| Steel fasteners | - | - | To be found in a hardware store. |
| 30 cm X 3 m (WxL) wood planks | - | - | To be found in a store of building materials. |
| Steel frame | - | - | Self-produced |
| Bubble level | - | - | To be found in a hardware store. |
| Concrete blocks | - | - | To be found in a store of building materials. |
| 50 ml syringe | - | - | To be found ina store for medical/veterinary equipments. |
| Folding Ruler | - | - | To be found in a hardware store. |
| Temperature datalogger | Onset | HOBO U23 Pro v2 External Temperature Data Logger | |
| Exetainer 12ml Vial - Flat Bottom | Labco UK | 736 W | |
| Butil rubber septa for vials | Labco UK | VW101 | |
| 25-gauge hypodermic needle | - | - | To be found in a store for medical equipments. |
| CH4 and N2O standards | - | - | To be found at a supplier of gas bottles. |
References
- Tubiello, F. N., et al. Agriculture, Forestry and Other Land Use Emissions by Sources and Removals by Sinks. , Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations. 4-89 (2014).
- Oertel, C., Matschullat, J., Zurba, K., Zimmermann, F., Erasmi, S. Greenhouse gas emissions from soils-A review. Chemie der Erde. 76, 327-352 (2016).
- Hutchinson, G. L., Livingston, G. P. Soil-atmosphere gas exchange. Methods of soil analysis. Dane, J. H., Topp, G. C. , Soil science society of America. Madison, WI. 1159-1182 (2002).
- Nakano, T., Sawamoto, T., Morishita, T., Inoue, G., Hatano, R. A comparison of regression methods for estimating soil-atmosphere diffusion gas fluxes by a closed-chamber technique. Soil Biol. Biochem. 36, 107-113 (2004).
- Rochette, P., Eriksen-Hamel, N. S. Chamber Measurements of Soil Nitrous Oxide Flux: Are Absolute Values Reliable? Soil Sci. Soc. Am. J. 72 (2), 331-342 (2008).
- Lundegardh, H. Carbon dioxide evolution of soil and crop growth. Soil Sci. 23 (6), 417-450 (1926).
- Buendia, L. V., et al. An efficient sampling strategy for estimating methane emission from rice field. Chemosphere. 36, 395-407 (1998).
- Khalil, M. A. K., Butenhoff, C. L. Spatial variability of methane emissions from rice fields and implications for experimental design. J Geophys. Res. 113, 1-11 (2008).
- Pedersen, A. R., Petersen, S. O., Schelde, K. A comprehensive approach to soil-atmosphere trace-gas flux estimation with static chambers. Eur. J. Soil Sci. 61, 888-902 (2010).
- Christiansen, J. R., Korhonen, J. F. J., Juszczak, R., Giebels, M., Pihlatie, M. Assessing the effects of chamber placement, manual sampling and headspace mixing on CH4 fluxes in a laboratory experiment. Plant Soil. 343, 171-185 (2011).
- Minamikawa, K., Tokida, T., Sudo, S., Padre, A., Yagi, K. Guidelines for measuring CH4 and N2O emissions from rice paddies by a manually operated closed chamber method. , National Institute for Agro-Environmental Sciences. Tsukuba, Japan. (2015).
- Parkin, T. B., Venterea, R. T., Hargreaves, S. K. Calculating the detection limits of chamber-based soil greenhouse gas flux measurements. J. Environ. Qual. 41, 705-715 (2012).
- Pihlatie, M. K., et al. Comparison of static chambers to measure CH4 emissions from soils. Agr. Forest. Meteorol. 171-172, 124-136 (2013).
- Sander, B. O., Wassmann, R. Common practices for manual greenhouse gas sampling in rice production: a literature study on sampling modalities of the closed chamber method. Greenhouse Gas Meas. Manage. 4, 1-13 (2014).
- IAEA. Manual on measurement of methane and nitrous oxide emissions from agriculture. , International Atomic Energy Agency. Vienna, Austria. (1992).
- IGAC. Global Measurement Standardization of Methane Emissions from Irrigated Rice Cultivation: A Report of the Rice Cultivation and Trace Gas Exchange Activity (RICE) of the International Global Atmospheric Chemistry (IGAC) Project. , IGAC Core Project Office, Massachusetts Institute of Technology. Cambridge, USA. (1994).
- Parkin, T. B., Venterea, R. T. Chapter 3. Chamber-Based Trace Gas Flux Measurements. Sampling Protocols. Follett, R. F. , 3.1-3.39 (2010).
- Minamikawa, K., Tokida, T., Sudo, S., Padre, A., Yagi, K. Guidelines for measuring CH4 and N2O emissions from rice paddies by a manually operated closed chamber method. , National Institute for Agro-Environmental Sciences. Tsukuba, Japan. (2015).
- Firbank, L. G., et al. Towards the co-ordination of terrestrial ecosystem protocols across European research infrastructures. Ecol Evol. 7 (11), 3967-3975 (2017).
- FAO,, IFA, Global estimates of gaseous emissions of NH3, NO and N2O from agricultural land. , ISBN 92-5-104689-1 (2001).
- Denmead, O. T. Approaches to measuring fluxes of methane and nitrous oxide between landscapes and the atmosphere. Plant Soil. 309, 5-24 (2008).
- Cleemput, O. V., Boeckx, P. Greenhouse gas fluxes: measurement. Encyclopedia of Soil Science. Lal, R. , Second Edition, CRC Press. (2005).
- Cicerone, R. J., Shetter, J. D. Sources of atmospheric methane: Measurements in rice paddies and a discussion. J Geophys. Res. 86, 7203-7209 (1981).
- Le Mer, R., Roger, J. Production, oxidation, emission and consumption of methane by soils: A review. Eur. J. Soil Biol. 37, 25-50 (2001).
- Hutchinson, G. L., Mosier, A. R. Improved soil cover method for field measurement of nitrous oxide fluxes. Soil Sci. Soc. Am. J. 45, 311-316 (1981).
- Conen, F., Smith, K. A. A re-examination of closed flux chamber methods for the measurement of trace gas emissions from soils to the atmosphere. Eur. J. Soil Sci. 49, 701-707 (1998).
- Minamikawa, K., Yagi, K., Tokida, T., Sander, B. O., Wassmann, R. Appropriate frequency and time of day to measure methane emissions from an irrigated rice paddy in Japan using the manual closed chamber method. Greenhouse Gas Meas. Manage. 2, 118-128 (2012).
- Rochette, P., Bertrand, N. Soil air sample storage and handling using polypropylene syringes and glass vials. Can. J. Soil Sci. 83, 631-637 (2003).
- Peyron, M., et al. Greenhouse gas emissions as affected by different water management practices in temperate rice paddies. Agr. Ecosyst. Environ. 232, 17-28 (2016).
- Ussiri, D., Lal, R. Soil Emission of Nitrous Oxide and its Mitigation. , Springer Science & Business Media. (2012).
