Meting van Greenhouse Gas Flux uit landbouwgrond met statisch Chambers

1. Chamber Bouw en Installatie Anker Ontwerp en constructie kamers – elk bestaande uit een anker dat in de bodem en een deksel dat in flux meting bovenop het anker geplaatst wordt ingebracht – experimentele behoeften. Bij het ontwerpen van vorm en grootte kamer, overweeg ruimtelijke factoren zoals gewas rijenafstand, kunstmest of mest banding en planthoogte. Omdat uitstulping van ankers boven het maaiveld kan bijdragen aan microklimaat effecten en water plassen, overweeg dan om de deksels zitten zo laag bij de grond oppervlak mogelijk. Omdat afwegingen bestaan ​​tussen kamerhoogte en detectiegevoeligheid, ontwerp deksels zo kort mogelijk voor het bestudeerde systeem zijn. Bouw kamers van stevig, reactief materiaal zoals roestvrij staal of PVC, en een mechanisme voor het afdichten van het deksel op het anker. Isoleer deksels en bedek met licht-gekleurde of reflecterend materiaal om de warmte opbouw te voorkomentijdens de meting. Onder andere een septum te monster collectie en een buisje laten druk verstoringen te voorkomen tijdens kamer implementatie en sample verwijderen. Voor aanvullende informatie wordt verwezen naar het Materials tafel, Parkin en Venterea 8 en Clough et al. 10. Tenminste vóór 1 dag tot bemonstering, installeren kamer ankers in de grond op de gewenste plaatsen. De installatie methode zal afhangen van kamer-ontwerp, maar in het algemeen, van toepassing zelfs druk over alle punten, zodat het anker niet kromtrekken of vervormen de bodemstructuur. Sink het anker tot een diepte van 2,5-13 cm, afhankelijk van de grondsoort, de implementatietijd en kamervolume 6,11. Voeg zo weinig mogelijk (niet meer dan 5 cm) uitsteken boven het bodemoppervlak. 2. Kalibratie en ontwerp van experimenten Opmerking: Voorafgaand aan het begin van het experiment, de volgende stappen uit om een ​​passende steekproef tijdsverloop waarmee bepalen datate passen om een geschikte lineaire of niet-lineaire flux model (zie Parkin et al.. 12). Dit zal het gebruik van technieken die in de stappen 3-5 (Veldbemonstering, Sample Analysis, en Data-analyse) zijn beschreven, vereisen. Optimale timing is een functie van zowel het bestudeerde systeem en de afmetingen van de kamers wordt gebruikt. Wat trial and error kan worden betrokken. Zie Venterea 13 voor alternatieve benaderingen. Kalibratie monsterneming en analyse Onder milieu of het beheer omstandigheden naar verwachting relatief hoog spoorgas fluxen te genereren, een intensieve bemonstering volgende technieken beschreven in hoofdstuk 3. Gebruik van dicht op elkaar monsternemingstijdstippen, bevolken een tijdreeks van langere duur dan de typische zou worden beschouwd. Begin met bemonstering van enkele representatieve kamers 5-10 gelijkmatig verdeelde tijdstippen in de loop van een uur. Analyseer de monsters door gaschromatografie volgende hoofdstuk 4. Kalibratie tolken;op Voor elke kalibratie tijdreeksen en elk gas van belang, plot tijd-voor-concentratie. Controleer of flux tarieven zijn aan de hoge kant van het verwachte bereik. Zie hoofdstuk 5 voor flux berekening. Zie paragraaf 2.3 voor tips voor probleemoplossing. Inspecteer grafieken op tekenen van niet-lineariteit, of specifieker, een plateau gasconcentraties tijd. Opmerking: Het punt waarop concentratie begint te verschilt plateau per type gas, en is een functie van de snelheid van gasproductie-of verbruik in de bodem, de concentratie van het gas in de kamer vrije ruimte, en diffusie tussen de twee zones. Het wordt daarom sterk beïnvloed door de kamer hoogte, met kortere kamers waardoor kortere tijd voordat plateau. Gebruik de kalibratie sets te bepalen optimale kamer implementatietijd voor het experimenteel systeem. Als lineaire regressie wordt gebruikt in data-analyse (zoals hier beschreven in deel 5), selecteert timing die zo dicht mogelijk bij een lineaire re onderhoudtlationship mogelijk tussen tijd en concentratie voor alle gassen / systemen plaats, terwijl ten minste drie, bij voorkeur vier, bemonsteringstijdstip binnen de tijdreeks 6. Voor kamers 10-30 cm hoog gebruikt voor CO 2 en N 2 O-metingen, tijdreeksen doorgaans variëren 20-60 min 8,14. Kalibratie Problemen oplossen Als er slechte differentiatie en / of moeilijkheden veeleisende lineariteit of plateau, gebruik strakker kalibratie tijdstippen of langere kalibratie tijdreeksen en controleer dat de concentraties binnen detectielimieten. Voor lage tarieven van flux, kan een verlaging van het tarief van de accumulatie niet worden waargenomen binnen de geteste tijdsbestek. Dit moet geen aanleiding tot bezorgdheid. Als de stromen niet aan de hoge kant van de verwachte experimentele bereik, herhaal de kalibratie, het veranderen van de behandeling of milieu-omstandigheden tot hogere flux (door toepassing van kunstmest of irrigatie, bijvoorbeeld) induceren. Afwisselend, onse ten minste vier tijdstippen in experimenteel ontwerp, zodat als experimentele fluxen zijn significant hoger dan die waargenomen bij de kalibratie en plateauing optreedt, kan latere tijdstippen worden uitgesloten terwijl ten minste drie tijdstippen voor lineaire regressie behouden. Kromlijnige regressie benaderingen kunnen ook worden toegepast. Experimental Design Op basis van de optimale timing bepaald in punt 2.2.4, bedenken een totale steekproef regeling die aan alle relevante sites, behandelingen en / of herhalingen vangt, en laat personeel om efficiënt te verplaatsen door kamer sites. Indien nodig, verdelen de kamer plaatsen in verschillende "ronden" te bemonsteren na elkaar. Als de metingen worden genomen als vertegenwoordiger van een hele dag, monster in een tijd van de dag wanneer de temperaturen gematigd ten opzichte van de dagelijkse extremen. In typische gematigde teeltsystemen, het ideale venster is midden-tot laat-ochtend. Indien monsters worden verzameldin opeenvolgende ronden, pas een voorspanning in te voeren door herhaaldelijk bemonsteren dezelfde behandelingen op hetzelfde tijdstip. Construct rondes uit blokken herhalingen in plaats van behandeling-by-behandeling. Omvatten tijd voor een eventueel noodzakelijke aanvullende maatregelen, hetzij binnen rondes of voor / na worden genomen, naargelang het geval. (Zie paragraaf 3.3 voor typische bijkomende maatregelen.) Eventueel omvatten de tijd voor het verzamelen van lucht monsters voor gebruik bij niet-lineaire modellen flux, of als een benadering van het starten (tijdstip nul, "T 0") concentratie (hier niet beschreven). Optioneel zijn onder andere tijd voor het laden van referentie gas in flesjes op het moment van bemonstering mogelijke steekproef degradatie tussen bemonstering en analyse te beoordelen. Zie Parkin en Venterea 8 voor opslag van monsters overwegingen. Bepaal de frequentie van de flux metingen die geschikt is voor onderzoeksdoelen is. Dit kan variëren van een enkele meting to dagelijkse, wekelijkse of periodieke metingen in de loop van maanden of jaren. Raadpleeg Rochette et al.. 14 voor een grondige bespreking van experimenteel ontwerp overwegingen. Indien monsters worden verzameld in koude omstandigheden, plannen voor opname van een warming-apparaat, zoals een hot pack met flesjes naar septa voorkomen broos. 3. Veldbemonstering Opmerking: Bij elke staalname datum, volgt de in paragraaf 2.4 vastgestelde bemonsteringsschema, met de hieronder beschreven technieken. Apparatuur en monster volume kan variëren, afhankelijk van de collectie en de overdracht methoden die worden toegepast en de hoeveelheid monster nodig voor GC-analyse 8. Dit protocol maakt gebruik van 5,9 ml verzameling flesjes en 30 ml spuiten, met een spoeling wijze van steekproef overdracht. Zie Overleg voor alternatieve benaderingen. Voorbereiding Als de bemonstering van meerdere kamers per ronde, bereiden een tijdstip reference rooster (zie figuur 2) om gemakkelijk bijhouden waar en wanneer te proeven. Afwisselend, regelingen treffen om elke keer vast te leggen tijdens de bemonstering. Pre-label en regelen collectie flesjes voor maximale efficiëntie en minimale gevaar van verwarring tijdens de bemonstering. Om tijd te besparen tijdens de bemonstering, bereiden alle materialen en apparatuur op voorhand. Voorzien van extra's van alles wat kan breken of wordt gemakkelijk verloren (naalden, spuiten, kranen, enz.), en plaats in een carry zak, emmer of een andere houder. Wees bereid om eventuele latere starttijd punten die kunnen gebeuren als gevolg van storing in de apparatuur of andere onvoorziene omstandigheden, en die gemakkelijk kunnen worden gecorrigeerd tijdens de data-analyse door het aanpassen van de tijd in verband met een bepaald monster te nemen. Sample Collection Bevestig en sluit de kamer deksel om de vooraf geïnstalleerde kamer anker, en beginnen met een stopwatch. Dit is T 0. Onmiddellijk na het afdichten van de schroefdekselsollect een monster van de lucht vanaf een locatie grenzend aan de kamer, op de geschatte hoogte van de ruimte geplaatst: een lege 30 ml injectiespuit voorzien van een naald en een kraan in de geopende stand trekken een 30 ml luchtmonster en sluit de kraan. Dit is het T 0 monster. Of neem de T 0 monster uit de kamer 6. Opmerking: Afwegingen bestaan ​​tussen de twee benaderingen – evalueren ruimtelijke (afstand van site of externe microklimaat voor buiten monsters) vs timing (vertraging tussen deksel sluiting en de monstername voor de binnenkant monsters) overwegingen en bepalen van de meest geschikte techniek voor de gebruikte apparatuur en het systeem onder studie. Met de naald, prik de septum van een 5,9 ml flacon collectie die al een andere naald prikte door de buurt van de rand van het septum. Open de kraan spuit en injecteer ongeveer 20 ml van het monster in de flacon (dit zorgt ervoor dat de vorige inhoud van deflacon te worden uitgezet door de extra naald, vervangen door steekproef). In een vloeiende beweging, verwijdert de extra naald terwijl zij zoveel mogelijk van de resterende monster (ongeveer 10 ml) mogelijk te injecteren, wat over-druk de injectieflacon monster deugdelijk en laat analyse van meerdere monsters eventueel 8. Sluit de kraan en de naald van de spuit terugtrekken uit het septum. Zet de gevulde flacon ondersteboven te onderscheiden van ongevulde flacons. Ga door naar de volgende kamer, herhaalt u de stappen 3.2.1-3.2.6, het afdichten van de deksel op de juiste vooraf bepaalde T 0 tijdstip. Blijven stappen herhalen 3.2.1-3.2.7 totdat alle kamers in de ronde zijn verzegeld en T 0 monsters zijn verzameld. Keer terug naar de eerste kamer. Naarmate de tijd nadert 10 seconden ingedrukt totdat de T 1, doorboren het septum in de kamer top met de naald. Binnen een 10 tweede reeks van T 1, withdraw een 30 ml monster van lucht uit de kamer en sluit de kraan. Verwijder de naald uit de kamer septum. Breng het monster op een verzameling flacon volgende stappen 3.2.3-3.2.6. Blijven om monsters volgende stappen 3.2.10-3.2.12, volgens de in paragraaf 2.4 opgericht bemonsteringsschema. Bijkomende maatregelen Om gasconcentratie te zetten om de massa, het meten van de luchttemperatuur op het moment van de bemonstering. Afhankelijk van onderzoeksdoelstellingen, opnemen of andere ondersteunende maatregelen, zoals bodemtemperatuur en bodemvocht op elke locatie en / of tijd, dagelijkse neerslag, bodem bulkdichtheid, bodem nitraat en ammonium concentraties, enz. voeren verschillende middelen bestaan ​​om deze maatregelen te verkrijgen – volgen standaardprotocollen. Optioneel verzamelen omgevingslucht monsters en / of last veldnormen van bekende concentraties in flesjes om omgevings broeikasgasconcentraties en mogelijke opslag-flacon degradatie i beoordelenn de periode tussen monsterneming en analyse (zie paragraaf 2.4.1.4 en 2.4.1.5). 4. Sample Analysis Bepaal de concentratie van gassen van belang zijn voor elk monster met behulp van gaschromatografie met behulp van apparatuur voorzien van een electron capture detector voor N 2 O, een infrarood gas analyser of thermische geleidbaarheid detector voor CO 2, en een vlam ionisatie detector voor CH 4. Opmerking: Het is essentieel om de toegang tot een instrument dat goed is geconfigureerd voor GHG analyse en heeft voldoende run time kan beschikken. Principes en methodes van gaschromatografie worden elders 5,15,16 beschreven. Converteren trace gasconcentratie van volumetrische massa met behulp van de algemene gaswet: PV = nRT Waarbij P = druk, V = volume, n = mol gas, R = gaswet constant, en T = temperatuur. Dus: <img alt="Vergelijking 1"fo: content-width = "4in" src = "/ files/ftp_upload/52110/52110eq1.jpg" width = "400" /> 5. Data Analysis Voor elke tijdreeks, plot tijd-voor-concentratie en evalueren voor lineariteit. Evalueert met de goodness of fit of door visuele inspectie, met uitzondering van latere tijdstippen tekenen van plateau van verdere analyse. Gebruik ten minste drie tijdstippen waaronder T 0 voor flux berekening (T 0, T1, T2 …). Opzet van een consistente protocol, en alle tijdreeksen die niet voldoen aan de normen van dat protocol voor lineariteit weigeren. Zie Parkin en Venterea 8 voor een grondige bespreking van fouten, bias, en variantie in beweging berekening. Voer lineaire regressie. Gebruik de helling van de regressielijn voor flux berekenen: F = S • V • Een -1 Wanneer F = flux, S = helling van de regressielijn, V = kamervolume en A = kamergebied. Dus: Opmerking: Raadpleeg de Discussie en Parkin et al. 12 voor niet-lineaire benadering van de berekening flux..