A CO

Bu deneyin genel amacı, atmosferik karbondioksitteki geçmiş ve gelecekteki artışların mera ekosistemi üretkenliği, su dengesi ve karbon döngüsü üzerindeki etkilerini belirlemektir. Çalışma, karbondioksitin farklı toprak tipleri üzerindeki etkisinin izlenmesini içermektedir. Deneyimiz, yükselen atmosferik etkileri dengeleme potansiyelleri de dahil olmak üzere, iklim değişikliğinin meralar üzerindeki etkilerine dair temel ekolojik soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir.

CO2 Yaklaşımımızın temel avantajı, sanayi devriminin başlangıcından bu yana CO2 zenginleşmesinin etkilerini belirleyebilmek ve CO2 etkilerinin gelecekte nasıl değişebileceğini saptayabilmektir. CO2 başlangıç yöntemimiz, incelediğimiz bitkilerin kendi CO2 gradyanlarını oluşturmalarına dayanmaktadır. CO2 manipülasyonu ve bunun mera ekosistemleri üzerindeki etkilerine yönelik bu yaklaşım, 1980'lerin sonlarında laboratuvarımızda geliştirilmiştir.

Burada belgelenen deney, CO2 gradyan deneylerinin üçüncü neslidir. Toprak monolitlerini toplamak için, bir metre kare genişliğinde ve bir metre derinliğinde, açık uçlu bir çelik kutu kullanın. Çelik en az sekiz milimetre kalınlığında olmalıdır.

Daha sonra bir taban kaynakla eklenecektir. Kutuyu, toprağa üç metre derinliğindeki hele ankrajlarla sabitlenmiş bir hidrolik pres kullanarak istenen toprağa doğru bastırın. Kutuyu toprağa bastırdıktan sonra, etrafındaki toprağı bir ekskavatör yardımıyla kazın.

Monolit tabanını aşağıdaki topraktan ayırarak kesin ve monoliti çıkarın. Toprağa bir fiberglas fitil yerleştirin. Kutunun tabanında fitil, burada halihazırda kaynaklanmış olarak gösterilen çelik kutunun tabanına bağlı 10 literlik bir rezervuara tahliye olur.

Rezervuar, deney sırasında monolit boyunca süzülebilecek suyu toplar ve aynı zamanda suyun kimyasal analizler için örneklendirilmesine olanak sağlar. İncelenecek türleri, çalışma türlerinize uygun yoğunluklarda monitlitlere dikin. Gerekiyorsa, monolitlerdeki mevcut bitki örtüsünü glifosat gibi kalıntı bırakmayan bir herbisit ile yok edin.

Uzun çimenler ve prairie türleri için metrekare başına 56 bitki uygundur. Yedi türün sekizer fidili, her bir monolith çimen türü için benzersiz bir randomizasyon kullanılarak Latin karesi düzeninde yerleştirilmiştir; burada kullanılan türler side oes, grandma, little blue stem, Indian grass ve white Tritons'u içerir. Kullanılan Forbes türleri ise pitcher, Sage Canada, golden rod ve Illinois bundle flower'dır.

Bitkilerin kuruluş aşamasında yeterince sulanmasını sağlamak için baklagile damlama veya üstten sulama uygulayın. Amaç, çalışma türü için uygun miktarlarda ve sıklıklarda sulama yaparak bitkiler yerleşirken su stresini minimize etmektir. Bitki kuruluş aşamasından sonra, oda inşası tamamlanana kadar bitkileri ortam yağış koşullarında tutun.

Monolit odalar; yaklaşık yedi metre genişliğinde, 1.5 metre derinliğinde ve 60 metre uzunluğundaki hendeklere yerleştirilir. Her hendek iki odaya ve her oda, her hendekteki 10 birbirine bağlı bölüme uygundur. Her konteyner arasında bir metre mesafe olacak şekilde, ağır çelikten yapılmış 10 konteyner yerleştirin.

Bunlar her bir bölümün tabanını oluşturur ve her biri dört monolit tutacaktır. Hava akışı için bir yol sağlamak amacıyla bitişik bölümleri sac metal kanallarla birleştirin. Her kanalın içerisine bir soğutma bobini yerleştirin.

Bobine, 161 kilowatt'lık bir soğutma ünitesinden 10 degrees Celsius sıcaklığında su sağlanır. Her bir bobine giden soğutulmuş su akışı, oda hava sıcaklığına tepki veren bir kontrol valfi ile düzenlenir. Her beş metrelik bölüme dört adet 4, 540 kilogram kapasiteli terazi yerleştirin; her terazinin üzerine, yerleşik prairie bitkileri içeren bir monolit yerleştirin.

Her beş metrelik bölüm, bölüm içinde rastgele sırada iki toprak tipinden monolitler içermelidir; her bölümdeki toprak tipi eşleşmelerini randomize edin ve her iki bölümde bir eşleşmelere kumlu tınrak toprak ekleyin. Kamerayı tamamlamak için, iklim manipülasyonu deneylerinde yaygın olarak kullanılan 0,15 mm kalınlığındaki sera filmi ile her bölümü örtün. Bitkilere gerektiğinde erişebilmek için örtülerin üzerine hava sızdırmaz kanatçıklı fermuarlı açıklıklar monte edin.

Kapak, örnekleme veya bakım için gerektiğinde çıkarılabilir. Bitki örtüsünün fotosentez kapasitesi CO2 gradyanını korumak için yeterli olduğu sürece, büyüme mevsimi boyunca bitki örtüsünü kapalı tutun. Her odanın giriş ve çıkışındaki havadan her 20 dakikada bir örnek alın.

Havayı, CO2 konsantrasyonunu anlık olarak ölçen kızılötesi gaz analizörlerine filtrelenmiş hava hatları üzerinden yönlendirin. Benzer şekilde, su buharını her 20 dakikada bir ölçün. Ayrıca, her bölüm için hava girişinde, bölüm orta noktasında ve hava çıkışında ortam sıcaklığını her 20 dakikada bir ölçmek üzere zırhlı ince telli termokupllar kullanın.

Örnek sıcaklık verilerini kullanarak, bölümler arasında tutarlı bir orta kısım ortam hava sıcaklığı sağlamak için soğutma bobinlerini düzenleyin. Son olarak, hazneye gelen fotosentetik foton akı yoğunluğunu ölçün. Bir kuantum sensörü kullanılarak, ortam havası hazne girişindeki fanlar aracılığıyla süper ortam haznesine çekilir.

Kaba saf CO2 enjekte etmek ve konsantrasyonu hava başına 500 microliters per liter seviyesinde tutmak için bir kütle akış kontrolörü kullanın. Ayrıca, oda dışına çıkan havadaki CO2 seviyesini 390 microliters per liter yapacak şekilde fanların hızını ayarlayın. Fotosentetik foton akı yoğunluğu ölçümlerinde CO2 kullanın.

Bu parametreyi korumak için düşük hız kontrolü, belirlenen CO2 gradyanını sürdürmenin en kritik yönüdür. Ortam sıcaklığının altındaki oda için ortam havası verin ve gece saatlerinde 250 microliters per liter çıkış CO2 seviyesine ulaşmak için fan hızını ayarlayın. Hava akışını her iki oda için tersine çevirin ve gaz enjeksiyonu ile fanları, ortam sıcaklığının üzerindeki odada aşağıdaki parametreleri karşılayacak şekilde ayarlayın.

Giriş havasını litre başına 530 µL CO2 olacak şekilde zenginleştirin ve akışı, havanın ortam altı odadan litre başına 640 µL CO2 ile çıkacağı şekilde düzenleyin. Çökelme için havayı, CO2 seviyeleri girişte litre başına 390 µL ve çıkışta litre başına 530 µL olacak şekilde ayarlayın. Ortalama büyüme mevsimini uygulayın.

Her bir monolite yağış uygulayın. Mevsimsel yağış modelini taklit etmek için yerel bir su kaynağından beslenen damla sulama sistemi kullanın. Su uygulamalarını dijital bir akış ölçer kullanarak ölçün.

Monolitteki bitkilerin, şiddetli kuraklık stresinden kaçınmak için yeterince sulanması kritik öneme sahiptir. Bu sayede, CO2 gradyanını oluşturmak ve sürdürmek için fotosentez hızları yeterince yüksek kalır. Bazı monolitte yüksek fotosentez hızına sahip bir alıcı (sink) bitkinin dikilmesi bu duruma yardımcı olabilir.

Yedi yıllık çalışma süresi boyunca, çayır otu monolitlerinin odaları, yalnızca küçük kesintilerle doğrusal bir atmosferik CO2 konsantrasyonunda tutulmuştur. Bir bölüm hariç, toprak üst 20 santimetresinde ölçülen sıcaklık ve buhar basıncı açığı da sabit kalmıştır. Hacimsel toprak su içeriği, çalışmadaki üç toprağın ikisinde CA gradyanı boyunca doğrusal olarak değişmiş, sadece siltli killi toprakta farklılık göstermiştir.

Bu parametrede herhangi bir değişiklik görülmemiştir. Bitki üretkenliği, yerüstü net birincil üretkenlik metriği kullanılarak ölçülmüştür. Bu değer, tüm topraklarda CA ile doğrusal olarak değişmiştir.

CA'ya karşı en düşük yanıt killi toprakta görülürken, en yüksek yanıt kumlu tınlı toprakta gözlemlenmiştir. Deneydeki en bol bitki türü Mesic C four Tallgrass Sarga Newan idi. Bu tür, kumlu tınlı toprakta CA'dan en güçlü şekilde etkilenmiş, killi toprakta ise CA'dan yalnızca sınırlı düzeyde etkilenmiştir.

Genel olarak ve düşük ortam sıcaklığındaki milli killi toprakta en yaygın olan ikinci tür Zurich C four Midgrass BTU Lua Kerti Pendula idi. En yaygın tür buydu. Verimliliği, milli killi toprakta düşük ortam sıcaklığından en fazla, killi toprakta ise en az etkilendi.

Bu videoyu izledikten sonra, bir CO2 konsantrasyon gradyanını düzenlemek için deneysel bitki örtüsünün nasıl kurulacağı ve sürdürüleceği konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalı ve bu CO2 gradyanını kontrol etmek için ölçülmesi gereken kritik parametreleri kavramalısınız. Bu tesisin inşa edilmesi yaklaşık iki yıl sürer, ancak bitki tepkilerinin geçmiş ve gelecek CO2 seviyelerine karşı on yıllar süren çalışmalar yapılmasına olanak sağlar. Bu tür uzun vadeli çalışmalar, yükselen atmosferik CO2'nin mera karbon döngüsü üzerindeki etkilerini anlamaya yardımcı olmak açısından kritik öneme sahiptir.

Bu yaklaşım, hazneye sığabilecek her türlü bitki türüne uygulanabilir.