Valutazione di metano e protossido di azoto flussi da risaia per mezzo di statica chiuso Chambers mantenendo piante all'interno dello spazio di testa
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
Representative Results
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
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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
| 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
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