Headspace के भीतर पौधों को बनाए रखने के स्थैतिक बंद कक्षों के माध्यम से धान क्षेत्र से मीथेन और नाइट्रस ऑक्साइड प्रवाह का आकलन

Environment
 

Summary

इस प्रोटोकॉल के समग्र लक्ष्य को धान के खेतों से ग्रीनहाउस गैस के उत्सर्जन को मापने के लिए स्थिर बंद चैंबर तकनीक का उपयोग कर रहा है । मापन प्रणाली के क्षेत्र में दोनों एक स्थाई पानी की परत और पौधों के चैंबर headspace के भीतर की उपस्थिति के कारण विशिष्ट समायोजन की जरूरत है ।

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Bertora, C., Peyron, M., Pelissetti, S., Grignani, C., Sacco, D. Assessment of Methane and Nitrous Oxide Fluxes from Paddy Field by Means of Static Closed Chambers Maintaining Plants Within Headspace. J. Vis. Exp. (139), e56754, doi:10.3791/56754 (2018).

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Abstract

यह प्रोटोकॉल स्थिर बंद चैंबर तकनीक का उपयोग कर धान की मिट्टी से ग्रीनहाउस गैस (जीएचजी) उत्सर्जन की माप का वर्णन करता है । यह विधि प्रसार सिद्धांत पर आधारित है । एक परिभाषित मिट्टी क्षेत्र ओवरले हवा का एक ज्ञात मात्रा एक parallelepiped कवर के भीतर संलग्न है ("चैंबर" नाम), समय की एक निर्धारित अवधि के लिए । इस संलग्नक अवधि के दौरान, गैसों (मीथेन (CH4) और नाइट्रस ऑक्साइड (एन2ओ)) अपने माइक्रोबियल स्रोत के पास मिट्टी ताकना हवा से कदम (यानी, methanogens, nitrifiers, denitrifiers) चैंबर headspace के लिए, एक प्राकृतिक निंनलिखित एकाग्रता ढाल । प्रवाह तो चैंबर headspace एकाग्रता से अनुमानित है संलग्नक में नियमित अंतराल पर नमूना और फिर गैस क्रोमैटोग्राफी के साथ विश्लेषण किया । जीएचजी माप के लिए उपलब्ध तकनीक के अलावा, स्थिर बंद चैंबर विधि साजिश प्रयोगों के लिए उपयुक्त है, के रूप में यह बड़े homogenously इलाज मिट्टी क्षेत्रों की आवश्यकता नहीं है । इसके अलावा, यह सीमित संसाधनों के साथ प्रबंधनीय है और पारिस्थितिकी तंत्र संपत्तियों, प्रक्रियाओं के बीच संबंधों की पहचान कर सकते हैं, और फ्लक्स, विशेष रूप से जब जीएचजी ड्राइविंग बल माप के साथ संयुक्त । फिर भी, micrometeorological विधि के संबंध में, यह एक ंयूनतम लेकिन अभी तक अपरिहार्य मिट्टी अशांति का कारण बनता है, और एक मामूली लौकिक संकल्प की अनुमति देता है । कई चरणों विधि कार्यांवयन के लिए महत्वपूर्ण हैं: i) चैंबर डिजाइन और तैनाती, द्वितीय) नमूना हैंडलिंग और विश्लेषण, और iii) फ्लक्स अनुमान । धान के खेतों में तकनीक कार्यांवयन सफलता फसल चक्र के बहुत दौरान क्षेत्र बाढ़ के लिए समायोजन की मांग, और माप के दौरान चैंबर headspace के भीतर चावल संयंत्र रखरखाव के लिए । इसलिए, अतिरिक्त तत्वों गैर के सामांय आवेदन के संबंध में विचार किया जा कृषि मिट्टी बाढ़ के लिए उपकरणों से मिलकर बनता है: i) किसी भी अवांछित पानी अशांति है कि अनुमान लगा सकता है प्रवाह से बचने, और द्वितीय) चावल संयंत्रों के भीतर सहित चैंबर headspace पूरी तरह से aerenchyma परिवहन के माध्यम से उत्सर्जित गैसों पर विचार करने के लिए ।

Introduction

कृषि एक उत्पादक क्षेत्र है, जो वानिकी और अंय भूमि उपयोग के साथ, वैश्विक जीएचजी उत्सर्जन1के लगभग 21% पैदा करता है । कृषि मिट्टी जीएचजी उत्सर्जन का सही माप न केवल दोनों स्रोत और जलवायु परिवर्तन2में सिंक के रूप में agroecosystems के उचित भूमिका दृढ़ संकल्प स्थापित करने के लिए महत्वपूर्ण है, लेकिन यह भी उचित और प्रभावी शमन रणनीतियों के भीतर परिभाषित करने के लिए पेरिस समझौते के लक्ष्य की रूपरेखा ।

दो सबसे महत्वपूर्ण कृषि मिट्टी (यानी, एन2ओ और CH4) द्वारा उत्पादित आत्मघात के उत्सर्जन प्रवाह या तो micrometeorological तरीकों या बंद चैंबर तकनीक3द्वारा मापने योग्य हैं । अध्ययन के विशाल बहुमत मिट्टी से जीएचजी उत्सर्जन पर पिछले तीन दशकों में डेटा रिपोर्टिंग बंद-चैंबर4तकनीक,5 कि पहले १९२६6में वर्णित किया गया था लागू होता है । कई प्रयास करने के लिए किया गया है ठीक धुन तकनीक,और प्रायोगिक विरूपण साक्ष्य और पूर्वाग्रह7,8,9,10,11,12 के सभी स्रोतों पर काबू पाने ,13,14. विशिष्ट प्रोटोकॉल, विभिंन समय में संकलित, के तरीके को मानकीकृत करने के उद्देश्य से15,16,17,18,19, और वैज्ञानिक प्रयास अभी भी कर रहे है चल तकनीक को रोजगार और फ्लक्स अनुमान में पूर्वाग्रह को कम करने के लिए सर्वोत्तम प्रथाओं की स्थापना ।

स्थैतिक बंद चैंबर तकनीक, धान मिट्टी के लिए जिसका आवेदन इस पत्र में वर्णित है, प्रसार सिद्धांत पर निर्भर करता है और एक सटीक अवधि के लिए मिट्टी की सतह के एक हिस्से के ऊपर हवा की एक ज्ञात मात्रा के बाड़े प्रदान करती है । बाड़े के दौरान, ch4 और N2हे अणुओं मिट्टी ताकना हवा से एक प्राकृतिक एकाग्रता ढाल के साथ प्रसार द्वारा विस्थापित, जहां वे विशिष्ट सूक्ष्मजीवों द्वारा उत्पादित कर रहे है (CH4के मामले में methanogens; nitrifiers और एन2ओ के लिए denitrifiers), हवा चैंबर headspace के भीतर संलग्न करने के लिए, अंततः बाढ़ पानी या संयंत्र aerenchyma के माध्यम से । समय के साथ चैंबर headspace वृद्धि के भीतर दो गैसों की सांद्रता, और इन वृद्धि की घटना फ्लक्स अनुमान के लिए प्रदान करता है ।

micrometeorological तरीकों के संबंध में, बंद चैंबर मापन अक्सर भूमि का उपयोग प्रकार और पारिस्थितिकी प्रणालियों जब भूखंड के पैमाने पर जीएचजी प्रवाह का अध्ययन भिंन के लिए पसंद कर रहे हैं, क्योंकि वे एक बड़े समरूप क्षेत्र से भारग्रस्त नहीं कर रहे है2 या उच्च साजो-सामान और निवेश की आवश्यकताएं20। इसके अलावा, वे इस तरह के विभिंन कृषीय प्रथाओं या अंय क्षेत्र के उपचार के रूप में हेरफेर प्रयोगों, के एक साथ विश्लेषण की अनुमति12,21। अंत में, तकनीक पारिस्थितिकी तंत्र संपत्तियों, प्रक्रियाओं, और प्रवाह के बीच संबंधों की पहचान की अनुमति देता है । वैकल्पिक रूप से, तकनीक के दो मुख्य कमियां स्थानिक और लौकिक विविधता के अपेक्षाकृत अकुशल अंवेषण शामिल हैं, और मिट्टी की अशांति के प्रभाव के कारण चैंबर तैनाती22। हालांकि, इन हानिकारक, कम आंशिक रूप से कर सकते हैं, के साथ दूर हो: उचित चैंबर डिजाइन (मिट्टी अशांति को कम करने के लिए), दोहराने की एक पर्याप्त संख्या के दत्तक ग्रहण (स्थानिक परिवर्तनशीलता का पता लगाने के लिए), और स्वचालित प्रणाली का उपयोग करें कि परमिट गहनता के दैनिक माप की आवृत्ति (प्रतिदिन परिवर्तनशीलता के लिए खाते में) या नियमित (दिन के एक ही समय) माप (अवशिष्ट परिवर्तनशीलता में तापमान के प्रभाव को छोड़) ।

एक धान क्षेत्र के लिए विधि का पहला आवेदन जल्दी है 8023को वापस तारीख, और अंतर्देशीय क्षेत्रों के संबंध में इसके उपयोग की मुख्य ख़ासियत मिट्टी पर बाढ़ पानी की उपस्थिति और चैंबर के दौरान headspace के भीतर पौधों को शामिल करने की आवश्यकता है बाड़े. के रूप में ध्यान से इस पत्र में वर्णित है, पहली विशेषता का तात्पर्य विशिष्ट प्रणालियों के लिए माप की घटनाओं के दौरान पानी अशांति को रोकने के लिए की जरूरत है, प्रवाह बाढ़ पानी के माध्यम से गैस प्रसार के अशांति प्रेरित वृद्धि की वजह से आंक से बचने के लिए । दूसरी आवश्यक विशेषता चावल aerenchyma के माध्यम से गैस परिवहन के लिए खाते में है,424उत्सर्जित की ९०% करने के लिए प्रतिनिधित्व, जो उचित उपकरणों की आवश्यकता है माप की घटनाओं के दौरान पौधों को शामिल करने के लिए ।

Protocol

1. चैंबर डिजाइन

  1. तीन मुख्य तत्वों के साथ प्रत्येक चैंबर को इकट्ठा: एक लंगर, एक ढक्कन, और कम से चार एक्सटेंशन ।
  2. एक ७५ सेमी x ३६ सेमी x 25 सेमी (एल एक्स डब्ल्यू एक्स एच) आयताकार स्टेनलेस स्टील के बने बॉक्स के आकार में लंगर का निर्माण । वेल्ड एक पानी भरने वाली चैनल 10-13 mm (डब्ल्यू) x 13-20 mm (एच) लंगर के ऊपरी आयताकार परिधि के लिए । दो छेद ड्रिल (व्यास में 1 सेमी) ऊपरी जल चैनल से लंगर 5 सेमी के चार पक्षों में से प्रत्येक पर ।
    नोट: लंगर चैंबर के नीचे मिट्टी स्तंभ अलग और पार्श्व प्रसार को रोकने के । चैनल लंगर और ढक्कन के बीच एक प्रभावी मुहर हासिल करने के लिए आवश्यक है । छेद क्षेत्र जल निकासी की घटनाओं के दौरान चैंबर के भीतर तालाब के पानी का एक तेजी से निर्वहन सुनिश्चित करते हैं ।
  3. स्टेनलेस स्टील के एक आयताकार बॉक्स आकार में एक ढक्कन का निर्माण और ५४ एल की एक आंतरिक मात्रा के साथ ७५ सेमी x ३६ सेमी x 20 सेमी (एल एक्स डब्ल्यू एक्स एच) आकार सुनिश्चित करें कि यह पानी भरने वाली चैनल पूरी तरह फिट बैठता है ।
  4. एक 4-सेमी मोटी बंद सेल फोम कि, बारी में, एक प्रकाश चिंतनशील (एल्यूमीनियम की तरह) कोटिंग द्वारा कवर के साथ ढक्कन कवर ।
    नोट: यह चैंबर बंद करने के दौरान एक अनपेक्षित तापमान वृद्धि के फलस्वरूप, कृत्रिम रूप से माइक्रोबियल गतिविधि को बढ़ावा देने के लिए नहीं के रूप में एक तापमान नियंत्रण प्रणाली के साथ चैंबर लैस करने के लिए आवश्यक है ।
  5. एक वेंट वाल्व के साथ एक ढक्कन लैस, प्लास्टिक टयूबिंग (१.५ cm x 24 सेमी, डी एक्स एल) के एक घुमावदार टुकड़ा से बना चैंबर की मात्रा और हवा की स्थिति के लिए25आकार । ढक्कन के २ ३६ सेमी पार्श्व चेहरे में से एक के केंद्र में एक १.५ सेमी छेद ड्रिलिंग द्वारा ढक्कन के लिए वेंट वाल्व कनेक्ट । फिर एक पेंच संबंधक के साथ प्लास्टिक ट्यूब सुरक्षित ।
    नोट: वेंट वाल्व संलग्न हवा की मात्रा और मात्रा परिवर्तन है कि चैंबर बाड़े और हवा नमूना वापसी के दौरान होने के लिए क्षतिपूर्ति के लिए किसी भी बैरोमीटर का परिवर्तन हस्तांतरित करने के लिए सिफारिश की है, और/या अनियंत्रित, संलग्न हवा के साथ जुड़े तापमान में परिवर्तन । वेंट एक ट्यूब और नहीं बस एक छेद होना चाहिए, इसलिए है कि बाहरी दबाव में एक बूंद के दौरान बाड़े से थक हवा ट्यूब के भीतर कब्जा कर लिया है और फिर बाड़े को लौट मामले में दबाव फिर से बढ़ जाती है । घुमावदार आकार अपने बाहरी खोलने, यानी, Venturi प्रभाव26पर हवा के प्रवाह के कारण चैंबर depressurization की क्षमता को कम करता है ।
  6. गैस के नमूने लेने के लिए एक नमूना बंदरगाह प्रदान करते हैं । एक 7 सेमी x 7 सेमी आला सेल फोम में खोदा में ढक्कन के शीर्ष के केंद्र में एक 1 सेमी छेद बनाओ । एक रबर डाट कि एक Teflon ट्यूब (3 मिमी आंतरिक व्यास, 20 सेमी लंबाई) फिट बैठता है के साथ छेद बंद करो । Teflon ट्यूब 3 सेमी बाहर निकालना और डाट इसके आला में रखा जाता है जब 17 सेमी घुसपैठ सुनिश्चित करें । एक-तरफ़ा टोंटी के लिए ट्यूब के बाहर के हिस्से को कनेक्ट करने के लिए नमूना बंदरगाह के उद्घाटन/बंद करने का प्रबंधन करने के लिए ।
  7. हवा मिश्रण सुनिश्चित करने के लिए, एक 12v-7Ah recharge और पोर्टेबल बैटरी के द्वारा संचालित एक 12v पीसी प्रशंसक के साथ प्रत्येक ढक्कन लैस । उपकररों दो इस्पात फास्टनरों के माध्यम से ढक्कन के आंतरिक ऊपरी ओर पीसी प्रशंसक चैंबर के आंतरिक पक्ष को बोल्ट ।
    नोट: एयर मिश्रण बाड़े के दौरान चैंबर headspace के भीतर किसी भी गैस स्तरीकरण को रोकने के लिए आवश्यक है, खासकर जब वनस्पति की बड़ी मात्रा में मौजूद हैं ।
  8. एक्सटेंशन के एक नंबर का निर्माण चैंबर के अंदर पौधों को शामिल करने के लिए जब वे पूरी तरह से उगाया जाता है । उदाहरण के लिए, यदि पौधों उनके अंतिम आकार में ८० cm ऊंचाई से अधिक नहीं होगा, प्रत्येक चैंबर के लिए 4 एक्सटेंशन का निर्माण । सुनिश्चित करें कि प्रत्येक एक आयताकार स्टेनलेस स्टील और ७५ x ३६ x 25 सेमी (एल एक्स डब्ल्यू एक्स एच) के आकार में बनाया बॉक्स है, और एक ऊपरी पानी भरने वाली चैनल के साथ, के रूप में लंगर के लिए वर्णित है । एक लंगर और ढक्कन के बीच चैंबर बाड़े के दौरान इन एक्सटेंशन जोड़ें, फसल मंच पर निर्भर करता है ।

2. मिट्टी की गड़बड़ी रोकने के लिए लंगर तैनाती और व्यवस्था की व्यवस्था

  1. क्षेत्र की तैयारी के बाद मिट्टी में लंगर डालें (यानी, सभी जुताई के संचालन के बाद) और चावल बोने से पहले । यदि संभव हो, तो माप अवधि की अवधि के लिए एंकर्स को तब तक न निकालें जब तक कि सख्ती से आवश्यक न हो, जैसे दो बाद के क्रॉपिंग सीज़न के बीच जुताई कार्रवाई के लिए. फ्लक्स माप शुरू होने से पहले कुछ दिनों (2 दिन की ंयूनतम) लंगर डालें, ताकि स्थापना के दौरान अशांति के बाद मिट्टी पुनः equilibrates ।
  2. नंगे मिट्टी पर किसी भी लंगर वितरण से पहले, जगह 30 सेमी x 3 एम (डब्ल्यू एक्स एल) लकड़ी शबाना (क्षेत्र में और मिट्टी के संकुचन से बचने के लिए निंनलिखित आपरेशनों के दौरान उन पर विशेष रूप से चलते हैं । शबाना को प्रत्येक एंकर से कम से ०.५ मीटर की जगह रखें ।
  3. लंगर सुरक्षित और क्षेत्र बाढ़ के बाद आकस्मिक पार्श्व झुकने से बचने के लिए हल पैन में ४० सेमी की गहराई पर लंगर डालें, विशेष रूप से जब विस्तार किया जाता है । लंगर के बाद आवंटित क्षेत्र क्षेत्र में मिट्टी पर तैनात किया गया है, एक कस्टम जगह लंगर के ऊपर इकट्ठा स्टील फ्रेम, जबकि दोनों घटकों के उचित संरेखण बनाए रखने । मिट्टी में लंगर हथौड़ा, और ध्यान देने के लिए फ्रेम और नहीं लंगर मारा, लंगर को नुकसान को रोकने के लिए । सम्मिलन के बाद, यह सुनिश्चित करें कि एंकर बबल स्तर का उपयोग करके पूरी तरह से सपाट हैं.
  4. प्रत्येक मॉनिटर उपचार (यानी, प्रतिकृति) के लिए कम से कम तीन लंगर डालें । एक ही प्रायोगिक इकाई के भीतर एक से अधिक चैंबर के मामले में, 1 मीटर के आसंन कक्षों के बीच एक ंयूनतम दूरी का संमान करने के लिए इस्तेमाल किया जाना चाहिए ।
  5. एक बार सभी लंगर डाला जाता है, अस्थाई रूप से लकड़ी घूमना शबाना हटा दें, और फिर मैदान के पार्श्व बैंकों से उद्भव कैटवॉक की एक प्रणाली के साथ क्षेत्र को पुनर्व्यवस्थित । विस्तार में, क्षेत्र ठोस ब्लॉकों में जगह कम से ०.५ मीटर लंगर से दूर, पर्याप्त संख्या में लकड़ी के शबाना की एक प्रणाली पकड़ ।
    नोट: कैटवॉक के बाद जीएचजी माप की घटनाओं के दौरान मिट्टी की अशांति को रोकने के लिए आवश्यक हैं । कंक्रीट ब्लॉकों की संख्या क्षेत्र के पार्श्व बैंकों से लंगर की दूरी पर निर्भर करेगी । प्रत्येक 3 मीटर लंबी मुद्दा स्थिरता के लिए दो ठोस ब्लॉकों की आवश्यकता होगी ।

3. चैंबर बंद करने और जीएचजी माप

  1. प्रतिदिन परिवर्तनशीलता को कम करने के लिए, प्रत्येक दिन हमेशा एक ही समय में माप ईवेंट चलाएं ।
    नोट: पल सबसे अच्छा प्रतिनिधित्व औसत दैनिक प्रवाह है जब तापमान दैनिक मतलब के करीब हैं, यानी, 10 बजे यह दिन27में एक अद्वितीय माप से दैनिक संचई मान का अनुमान लगाने का सबसे अच्छा तरीका है ।
  2. मैदान में पहुंचने पर, ठोस ब्लॉकों पर लकड़ी के शबाना लंगर तक पहुंचने के लिए जगह है । बाद में, पानी के साथ लंगर के ऊपरी परिधि पर रखा चैनलों को भरें । चैंबर headspace के भीतर सभी संयंत्रों को संलग्न करने के लिए आवश्यक के रूप में ध्यान से एक्सटेंशन जोड़ें ।
    नोट: यह कार्रवाई दो ऑपरेटरों द्वारा किया जाना चाहिए ताकि किसी भी फसल क्षति से बचने के लिए । पानी के साथ प्रत्येक इस्तेमाल किया विस्तार के चैनल के रूप में अच्छी तरह से भरें ।
  3. प्रत्येक चैम्बर को बंद करें, ऊपरी विस्तार के पानी से भरे चैनल में ढक्कन रखकर. समापन अवधि के दौरान (आमतौर पर 15-20 मिनट, लेकिन प्रयोगात्मक जरूरतों को पूरा करने के लिए परिवर्तनीय), बराबर समय-अंतराल (उदा., बंद होने के बाद, 10 मिनट के बाद, और 20 मिनट के बाद) में कम से कम तीन गैस नमूने वापस ले लें । पर नमूना, एक ५०-मिलीलीटर नमूना बंदरगाह के लिए एक तरह से टोंटी से सुसज्जित सिरिंज कनेक्ट करें, तो दो stopcocks (सिरिंज में एक और नमूना बंदरगाह में एक) खुला, "कुल्ला" सिरिंज के ऊपर और नीचे तीन बार से बाहर ले जाने से पहले ३५ मिलीलीटर की चैंबर headspace, और फिर अंत में दो stopcocks बंद । नमूना बंदरगाह से सिरिंज डिस्कनेक्ट करें, और यह अलग दुकान.
    नोट: जब क्षेत्र बाढ़ के दौरान कक्षों के पास संचालन, किसी भी अशांति या तालाब के पानी की अशांति से बचने के रूप में यह असामान्य गैस बुलबुले का उत्पादन और जीएचजी फ्लक्स अनुमान बदल सकते हैं.
  4. चावल के पौधों को शामिल करने के लिए उपयुक्त कई एक्सटेंशन जोड़ें । सभी जल-भरण चैनल भरना, एंकर और ढक्कन के बीच एक्सटेंशन को लागू करना. एक विस्तार का प्रयोग करें जब चावल मिट्टी की सतह के ऊपर 20-40 सेमी है (के रूप में एक तह शासक के साथ मापा); चावल 40-60 सेमी, और इतने पर है जब दो एक्सटेंशन का उपयोग करें ।
  5. चैंबर बंद करने के दौरान, एक तापमान डेटा लकड़हारा के साथ headspace तापमान हर 3-5 मिनट को मापने ।
  6. बंद अवधि के बाद पूरी सैंपलिंग घटना पर विचार करें । ढक्कन निकालें और बाद में सभी उपयोग किए गए एक्सटेंशन ।
    नोट: कई कक्षों की निगरानी करने के लिए आवश्यक समय को छोटा करने के लिए, और प्रतिदिन परिवर्तनशीलता बायस से बचने के लिए, यह एक से अधिक कक्ष contemporaneously को मापने के लिए संभव है । उदाहरण के लिए, दो ऑपरेटरों की एक टीम के साथ, यह 30 मिनट में अप करने के लिए 10 आसंन कक्षों से नमूने का प्रबंधन संभव है ।
  7. प्रत्येक नमूना घटना के बाद, मिट्टी से प्रत्येक चैंबर के headspace ऊंचाई को मापने (जब क्षेत्र सूखा है) या पानी से तालाब (जब क्षेत्र में बाढ़ आ गई है) एक तह शासक का उपयोग कर ।

4. नमूना हैंडलिंग और विश्लेषण

  1. प्रत्येक धान क्षेत्र यात्रा करने से पहले, तीन (या अधिक) खाली 12 मिलीलीटर कांच शीशियों प्रयोगशाला में फील्ड चैंबर प्रति butyl-रबर सेपता के साथ बंद कर दिया ।
    नोट: शीशियों फिर से इस्तेमाल किया जा सकता है । प्रत्येक पुनः उपयोग करने से पहले, यह रबर पट स्थानापन्न और निर्वात को बहाल करने के लिए आवश्यक है.
  2. चैंबर headspace से गैस की निकासी के बाद, सिरिंज-दायर नमूनों को खाली शीशियों से जल्दी हस्तांतरण क्योंकि प्लास्टिक सीरिंज, यहां तक कि बंद टोंटी के साथ, कोई रिसाव28गारंटी नहीं दे सकता. एक 25 गेज hypodermic सुई के साथ स्थानांतरण प्रदर्शन करते हैं । सबसे पहले, टोंटी में सुई फिट है, तो इसे खोलने के लिए और नमूने के 5 मिलीलीटर के साथ सुई फ्लश । अगले, पट में सुई डालें और एक पूर्व खाली शीशी में शेष 30 मिलीलीटर नमूना धक्का, और फिर सुई वापस ले लो ।
    नोट: शीशी के अंदर नमूना है > 2 एटीएम कई विश्लेषण के लिए गैस प्रदान करने के लिए दबाव और नमूना है, जो अपनी जीएचजी एकाग्रता को बदल जाएगा की ओर बाहरी वातावरण से किसी भी बड़े पैमाने पर प्रवाह से बचने के लिए । 5-एमएल सुई का नमूना फ्लश इसे अन्य नमूनों के लिए पुनः उपयोग करने की अनुमति देता है ।
  3. प्रत्येक नमूना घटना के अंत में, विश्लेषण के लिए प्रयोगशाला में शीशियों हस्तांतरण.
    नोट: हालांकि नमूने का संरक्षण 20 डिग्री सेल्सियस से अधिक चार महीने28के लिए गारंटी है, यह हमेशा के रूप में संभव के रूप में जल्द ही विश्लेषणात्मक प्रक्रियाओं प्रदर्शन करने के लिए बेहतर है.
  4. एक स्वचालित गैस N2हे दृढ़ संकल्प और CH4 निर्धारण29के लिए एक लौ ionization डिटेक्टर के लिए एक इलेक्ट्रॉन कब्जा डिटेक्टर से सुसज्जित chromatograph का उपयोग कर एकत्र नमूनों में गैस सांद्रता निर्धारित करें । नमूनों के अलावा, ज्ञात N2ओ और CH4 नमूनों की एक संख्या की सांद्रता उपाय (मानक) एक सटीक अंशांकन करने के लिए ।
    नोट: मानकों की एकाग्रता नमूनों की उंमीद की सांद्रता की सीमा को कवर करना चाहिए ।

5. फ्लक्स अनुमान

  1. फ्लक्स अनुमान के लिए चुना मॉडल चैंबर तैनाती, यानी, आदर्श क्षण है जिस पर सच विनिमय दर चैंबर उपस्थिति से अप्रभावित है के क्षण में प्रवाह की भविष्यवाणी करनी चाहिए ।
  2. गैस क्रोमेटोग्राफिक विश्लेषण और बाद में अंशांकन के माध्यम से एक आधार मात्रा पर गैस की एकाग्रता का निर्धारण करने के बाद, पदार्थ की निरपेक्ष राशि की गणना (एन2ओ या CH4) headspace के भीतर मौजूद, हवा दाढ़ मात्रा के अनुसार आदर्श गैस कानून से व्युत्पंन ।
    नोट: यह उच्च एक अंशांकन प्रत्येक नमूना घटना के साथ जुड़े वक्र का उत्पादन करने के लिए सलाह दी जाती है, के बाद से गैस chromatograph तापमान का एक समारोह है, जो त्रुटियों के लिए नेतृत्व कर सकते है के रूप में मामूली संकेत परिवर्तन पीड़ित कर सकते हैं ।
  3. एक रैखिक या गैर रेखीय मॉडल के बीच चुनें, उत्सर्जन पैटर्न के आधार पर । उपलब्ध गैर रेखीय मॉडल के बीच, एचएम मॉडल25का चयन करें, अंततः HMR पैकेज9पर निर्भर । यदि आप तीन समय-अंक (समय 0 है, समय 1 और समय 2) दोनों खंडों की ढलान के आधार पर चुनें: घटना में है कि समय 0 और समय 1 के बीच ढलान समय 1 और समय के बीच ढलान से निरपेक्ष मूल्यों में अधिक है 2 और ढलानों है बेताल , एचएम मॉडल का उपयोग करें; अंय सभी मामलों में, एक रेखीय मॉडल का उपयोग करें । यदि आप तीन से अधिक समय अंक है, दो मॉडल HMR का उपयोग कर फिट है, लेकिन बाद में अपने दम पर मॉडल के दृश्य मूल्यांकन के आधार पर सबसे अच्छा फिटिंग प्रवृत्ति का चयन करें ।
  4. ंयूनतम पता लगाने के प्रवाह के तहत शूंय प्रवाह के लिए सेट, गैस chromatograph और ऑपरेटिंग (तापमान, दबाव, headspace मात्रा) की स्थिति का पता लगाने की सीमा के अनुसार गणना ।
  5. प्रवाहों की मौसमी परिवर्तनशीलता का वर्णन ठीक तरह से, वर्ष भर में कम से ४० नमूना घटनाओं प्रदान (दोनों चक्रों और अवधियों की निगरानी), फसल चक्र की निर्णायक घटनाओं के पास नमूना आवृत्ति तेज, जैसे जुताई, निषेचन, जल निकासी, बाढ़ की स्थिति की स्थापना, तालाब पानी से चावल अंकुरों की सरफेसिंग, और इतने पर । दैनिक की एक अधिकतम आवृत्ति से संक्रमण (जैसे, जल निकासी के समय, निषेचन, आदि) एक बार की एक ंयूनतम करने के लिए द्वि-साप्ताहिक (जैसे, सर्दियों के दौरान) ।

Representative Results

हर माप घटना मॉनिटर कक्षों कि जीएचजी प्रवाह का आकलन करने के लिए आधार है में से प्रत्येक के लिए समय के साथ जीएचजी सांद्रता की एक श्रृंखला का उत्पादन । असल में, वहां कोई विशेष डेटा को त्यागने की जरूरत है, लेकिन स्थितियों की एक उच्च घटना है कि monotonic समारोह के सैद्धांतिक मॉडल के बाहर गिर (कड़ाई से बढ़ती या कम) प्रोटोकॉल आवेदन और संभव की सटीकता पर ध्यान वारंट अप्रत्याशित त्रुटियां (जैसे, शीशियों रिसाव) ।

चित्रा 1 सही उदाहरण CH4 प्रवाह का एक पूरा साल रिपोर्ट । के रूप में त्रुटि सलाखों के साथ प्रदर्शन किया, ऐसे परिणाम बहुत भिंन हो सकते हैं, मुख्य रूप से माइक्रोबियल जीएचजी उत्पादन के लिए जिंमेदार प्रक्रियाओं के स्थानिक विविधता के परिणाम के रूप में । उपयोगकर्ताओं को जो उच्च परिवर्तनशीलता का अनुभव करने के लिए, इस तरह के परिणाम जरूरी बुरा परिणाम संकेत नहीं है । उच्च परिवर्तनशीलता है कि उपचार के लिए असंभव का पता लगाने के मतभेदों को पता है, बस दोहराने की संख्या में वृद्धि ।

चित्रा 2में, मौसमी परिवर्तनशीलता के गरीब अन्वेषण का एक उदाहरण दिखाया गया है: वार्षिक प्रवाहों का एक आकलन करने के लिए नेतृत्व की घटनाओं को मापने की अपर्याप्त संख्या.

दैनिक प्रवाहों को बाद में एक सौर वर्ष से अधिक संचई उत्सर्जन की गणना करने के लिए, एक फसल के मौसम पर, या विशिष्ट फसल चरणों पर संयुक्त किया जा सकता है । सामान्यतया, संचयी प्रवाहों की गणना दो बाद मापने घटनाओं के बीच प्रवाह के रेखीय परिवर्तन पर निर्भर करता है । संचई प्रवाह का एक उदाहरण CH4के लिए चित्रा 3 में दिखाया गया है ।

Figure 1

चित्र 1. एक पूर्ण वर्ष से अधिक एक बाढ़ धान क्षेत्र से CH4 दैनिक प्रवाह के मौसमी बदलाव का उदाहरण, दोनों एक फसल चक्र सहित (मई से सितंबर तक) और अंतर फसल अवधि । त्रुटि पट्टियां मानक त्रुटियां दर्शाती हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्र 2. एक पूरे साल में एक बाढ़ आ गई धान क्षेत्र से CH4 दैनिक प्रवाहों के मौसमी बदलाव का उदाहरण है, जीएचजी उत्सर्जन के लिए सभी निर्णायक क्षणों को नहीं अच्छी तरह से कवर की घटनाओं को मापने की एक अपर्याप्त संख्या के साथ । त्रुटि पट्टियां मानक त्रुटियां दर्शाती हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्र 3. एक फसल के मौसम पर संचई CH4 उत्सर्जन का उदाहरण । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्र 4. इसी महत्वपूर्ण अंक और सफलता के संकेतक के साथ विधि आवेदन के मुख्य चरणों । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Discussion

धान के चावल में स्थिर बंद-चैंबर तकनीक के आवेदन पांच आवश्यक चरणों के होते हैं, प्रोटोकॉल में वर्णित मुख्य वर्गों के लिए इसी । प्रत्येक चरण के महत्वपूर्ण अंक है जिनमें से पता होना करने के लिए, और संकेतक चरण कार्यांवयन की सफलता की जांच करने के लिए, के रूप में 4 चित्रामें संक्षेप ।

4 चित्रा में वर्णित सबसे महत्वपूर्ण अंक पहले से ही प्रोटोकॉल में संबोधित कर रहे है और आसानी से शामिल सिफारिशों का पालन करके हल किया जा सकता है । वर्तमान प्रोटोकॉल के trickiest महत्वपूर्ण बिंदु प्रवाह की गणना चैंबर बाड़े के दौरान जीएचजी एकाग्रता भिन्नता पर आधारित है । इसके अलावा जब गणना के लिए HMR पैकेज का उपयोग कर, यह सबसे अच्छा मॉडल को लागू करने के लिए, HMR सुझाव के स्वतंत्र दृश्य मूल्यांकन के आधार पर, का चयन करने के लिए सलाह दी जाती है । यह और भी महत्वपूर्ण है जब समय में सांद्रता लगातार वृद्धि या कमी की उंमीद व्यवहार से विचलित ।

वर्णित तकनीक के कई रूपों मुख्य सिद्धांतों की संरचना के भीतर संभव हो रहे हैं, विशेष रूप से चैंबर ज्यामिति से संबंधित (चैंबर भी बेलनाकार जा सकता है), चैंबर सामग्री (किसी भी गैर पारगंय, गैर प्रतिक्रियाशील, गैस के गैर स्रोत/ विचार के तहत अणुओं, और इस तरह के Teflon जो उपयुक्त है के रूप में सामग्री, का उपयोग करने के लिए आसान है, लेकिन अधिक महंगा), और जीएचजी विश्लेषक के प्रकार (पोर्टेबल सिस्टम उपलब्ध हैं कि सीरिंज और शीशियों में गैस हस्तांतरण की आवश्यकता नहीं है). फिर भी, मिट्टी से जीएचजी प्रवाह को मापने के लिए जलवायु परिवर्तन के सूत्रों पर नजर रखने की आवश्यकता है एक निर्णायक कदम है, उत्सर्जन के लिए अग्रणी प्रक्रियाओं को समझने के लिए, संभव शमन रणनीतियों की प्रभावशीलता का अध्ययन, और भविष्य की भविष्यवाणी के लिए मॉडल को सूचित परिदृश्य. यह पहले से कहीं ज्यादा महत्वपूर्ण है कि आम प्रोटोकॉल है कि ज्ञान की एक समान शरीर का निर्माण करने के लिए वैश्विक जीएचजी बजट के लिए agroecosystems की निगरानी करेंगे अपनाने ।

आदर्श गैस कानून यहां असली गैसों की दाढ़ मात्रा की गणना करने के लिए लागू किया जाता है । इस आवेदन व्यापक रूप से इस्तेमाल किया और साहित्य के विशिष्ट शरीर में स्वीकार कर लिया है, और आदर्श गैस संनिकटन उचित सटीकता30के साथ इस्तेमाल किया जा सकता है ।

अंत में, प्रयोगात्मक प्रश्नों के आधार पर जीएचजी माप के संदर्भ में संबोधित किया जा करने के लिए, CH4 और N के मुख्य ड्राइवरों मापने पर विचार2हे उत्सर्जन, जैसे मिट्टी के तापमान, redox क्षमता, मिट्टी ताकना भंग कार्बनिक कार्बन सांद्रता, मिट्टी ताकना नाइट्रेट, और अमोनियम एकाग्रता ।

Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgements

लेखक मार्को रोमाणि और Eleonora फ्रांसिस्का Miniotti और मैन्यु Nazionale रिसि, जो प्रयोगात्मक परीक्षण की मेजबानी की जहां वीडियो बनाया गया था के अनुसंधान केंद्र के स्टाफ के लिए आभारी हैं । हम भी पहले वैज्ञानिक प्रोटोकॉल बोध के लिए अग्रणी फ्लैश के लिए फ्रांसेस्को Alluvione धंयवाद और Joan लियोनार्ड को पांडुलिपि के अंग्रेजी संपादन के अपने अनमोल काम के लिए शुक्रिया अदा करना चाहता हूं ।

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.

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