一个外线₂浓度梯度用于测试CO₂浓度与土壤对草地生态系统功能的影响

大气中的二氧化碳浓度_（C A）最近增加了近400微升^L -1约270微升^L-1之前的工业革命。 _C A预计2100年¹至少要达到550微升^L-1。增加这个比率超过观察，在过去50万年的任何_C A的变化。改变_C A的前所未有的速度提出了生态系统的非线性或阈值响应增加_C A的可能性。大多数生态系统规模的_C A浓缩试验只适用两种处理中，丰富了_C A和控制单级。这些实验已经极大地扩展了我们的C _的丰富的生态系统影响的认识。然而，这可以揭示非线性的生态系统的响应的存在，以增加_C A的替代方法是，跨到一个连续范围低于环境的生态系统的研究superambient _C A。低于环境_C A是很难在现场维护，并且最经常被使用生长室²研究。 Superambient _C A一直用生长箱，开顶式气室，并提供免费空气富集技术^3，4研究。

_C A富集操作通过含有多种土壤类型的景观。土属性可以强烈地影响生态系统的反应_，C A富集。例如，土壤质地确定的水和养分的土壤剖面⁵的保留，其可用性植物^6，和有机物^7-9的数量和质量。土壤水分的有效性是生态系统的反应时在水中有限的系统，包括最草原^{₁₀ A}富集的关键调解人。近场_C A浓缩试验通常都检查只有一种土壤类型，以及控制不断诉测试arying _C A富集在几个土壤类型所缺乏的。如果_C A丰富的生态系统过程的影响具有不同土壤类型，有足够的理由期待空间变化的生态系统响应_C A富集和气候^11,12随之而来的变化。

的蒸渗仪二氧化碳梯度（LYCOG）设施的目的是要解决的空间变化的生态系统中的至C _A水平范围从〜250到500微升^L -1的非线性和阈值响应的问题。 LYCOG创建_C A对多年生草地植物群落上代表广泛的质地，N和C的含量，以及水文美国中原南部的部分草原的性质土壤中生长的规定的梯度。在设施中使用的特定的土壤系列是休斯敦黑粘土（32巨石），一个变性土（城投Haplustert）典型的低地;奥斯汀（32巨石），高碳氮内特，粉质粘土软土（Udorthentic Haplustol）典型的高地;和Bastsil（16巨石），冲积砂壤土淋溶土（城投Paleustalf）。

在LYCOG采用的工作原理是利用植物的光合能力耗尽_C A从包裹空气的定向移动通过封闭室。治疗目标是保持在_C A的恒定线性白天梯度从500到250微升^L-1。要做到这一点，LYCOG由两个线性腔室，一个腔室superambient保持梯度从500至390（环境）的部分微升^L-1 _C A，和低于环境室保持的390到250微升^L-1部梯度。这两个腔室并排放置，面向上的南北轴。当植物光合能力是足够的一年中部分中的_C A梯度维持;通常四月下旬至十一月初。

该室含有调节_C A梯度，控制空气温度_（T A）接近环境值，并应用统一的降水量所有的土壤需要的传感器和仪器。土壤是从安装在仪表以确定水预算的所有组分水文隔离称量渗漏池附近黑土大草原收集完好整料。水的量和时间，即近似的降雨事件的季节性和期间的平均年降水量达事件的应用。因此，LYCOG能够评估低于环境来superambient _C A和土壤类型对草地生态系统功能的长期影响，包括水和碳预算。

LYCOG是第三代的美国农业部ARS草地水土保持研究实验室进行的_C A梯度实验。第一代是一个雏形低于环境来所建立的梯度法¹³的活力和提高了我们的植物叶级生理反应的认识，以低于室温的_C A ^14-20变化的环境梯度。第二代是概念的油田规模的应用程序，以常年_的 C 4草原，与延伸至^{200〜550μLL} -1 ²¹梯度。该油田规模试验首次提供了证据表明，用C草地生产力_增加了浓缩可能饱和电流环境浓度²⁰附近，部分原因是因为氮的可用性可能会限制植物生产力superambient _C A ^22。 LYCOG扩展了第二代实验通过将不同的纹理，让强大的测试在C草地群落_的响应土壤的互动效应的复制的土壤。