CO₂ מתקן מפל ריכוזים לבדיקה CO₂ העשרה וקרקע השפעות על תפקוד המערכת האקולוגית גראסלאנד

ריכוז פחמן דו חמצני באטמוספרה (C) לאחרונה גדל L 400 μl עבר ^-1 מכ 270 L μl ^-1 לפני המהפכה התעשייתית. C צפוי להגיע לפחות 550 L μl ^-1 עד 2100 ^1. שיעור גידול זה עולה על כל שינויים C נצפו על פני 500,000 השנים האחרונות. השיעור חסר תקדים של השינוי ב- C מעלה את האפשרות של תגובות שאינן ליניארי או סף של מערכות אקולוגיות להגדלת C. רוב C המערכת האקולוגית בקנה מידת ניסויי העשרה יחולו רק שני טיפולים, רמה אחת של C מועשר ושליטה. ניסויים אלה התרחבו מאוד ההבנה של ההשפעות האקולוגיות של C העשרה שלנו. עם זאת, גישה חלופית שיכול לגלות את נוכחותם של תגובות מערכת אקולוגית שאינו ליניארי להגדלת C היא ללמוד מערכות אקולוגיות על פני מגוון רציף של subambient לsuperambient C. Subambient C הוא קשה לשמור בתחום, ולרוב נחקר באמצעות תאי צמיחה ^2. Superambient C נחקר באמצעות תאי גידול, תאים פתוחים העליון, וטכניקות להעשרה חופשית-אוויר ^{3, 4.}

C העשרה מתרחשת על פני נופים המכילים סוגים רבים אדמה. מאפייני קרקעות יכולים מאוד להשפיע תגובות למערכת אקולוגיות C העשרה. לדוגמא, מרקם קרקע קובע את השמירה של מים וחומרים מזינים בפרופיל הקרקע ^5, הזמינות שלהם לצמחים ^6, ואת הכמות ואיכות של חומר אורגני ^7-9. הזמינות של לחות קרקע היא מתווך מכריע של תגובות מערכת אקולוגית לC העשרה במערכות מים מוגבלים, כוללים רוב המרעה ^10. C שדה העבר ניסויי העשרה יש בדרך כלל נבדקים רק בסוג קרקע אחת, ושליטה מלאה של בדיקות ברציפות נ 'סוגי arying C על פני כמה אדמת העשרה חסרות. אם השפעות של C העשרה על תהליכים אקולוגיים שונות עם סוג הקרקע, יש סיבה חזקה לצפות וריאציה המרחבית בתגובות מערכת אקולוגית לC העשרה ושינויים שהתפתחו באקלים ^{11, 12.}

דו Lysimeter פחמן צבע מתקן (LYCOG) נועד לענות על שאלות של וריאציה המרחבית בתגובות שאינן ליניארי וסף של מערכות אקולוגיות לרמות C החל ~ 250 עד 500 ^-1 L μl. LYCOG יוצר שיפוע הקבוע של C על קהילות צמח מרעה רב שנתית גדלו בקרקעות המייצגות את מגוון הרחב של מרקם, תוכן N ו- C, ומאפיינים ההידרולוגיים של מרעה בחלק הדרומי של ארה"ב המישורים המרכזי. סדרת קרקעות ספציפית המשמשת במתקן היא חימר יוסטון שחור (32 פסלים), Vertisol (Udic Haplustert) אופייני לשפלה; אוסטין (32 פסלים), Carbo גבוהנייט, חימר בוצי Mollisol (Udorthentic Haplustol) אופייני לרמות גבוהות; וBastsil (16 פסלים), טיט חולי Alfisol סחף (Udic Paleustalf).

העיקרון המבצעי מועסק בLYCOG הוא לרתום את יכולת הפוטוסינתזה של צמחים לרוקן C מחבילות של אוויר עברו directionally באמצעות התאים סגורים. מטרת הטיפול היא לשמור על שיפוע יום יניארי קבוע בC 500-250 ^-1 L μl. כדי להשיג זאת, LYCOG מורכב משני תאים ליניארי, קאמרי superambient שמירה על החלק של השיפוע 500-390 (סביבה) μl L ^-1 C, ותא subambient שמירת L ^-1 חלק 390-250 μl של מִדרוֹן. שני תאים נמצאים זה לצד זה, אוריינטציה על ציר צפון-דרום. שיפוע C נשמר במהלך החלק מהשנה, כאשר יכולת פוטוסינתזה צמחייה היא נאותה; בדרך כלל מבסוף אפריל לתחילת נובמבר.

התאים מכילים חיישנים ומכשור דרושים כדי להסדיר את C שיפוע, לשלוט בטמפרטורת אוויר (T) ליד ערכי הסביבה, ויחול כמויות משקעים אחידות לכל הקרקעות. קרקעות הן פסלים שלמים שנאספו מערבת Blackland הסמוכה המותקנת בהידרולוגי-מבודד lysimeters משקל instrumented לקבוע את כל המרכיבים של תקציב המים. מים מיושמים באירועים של נפח ועיתוי משוער העונתיות של אירועי גשם ומסתכם בשנה ממוצעת משקעים. לפיכך, LYCOG מסוגל להעריך את ההשפעות ארוכת הטווח של subambient לsuperambient C וסוג קרקע על תפקוד מערכת אקולוגית מרעה כולל תקציבי מים ופחמן.

LYCOG הוא הדור השלישי של ניסויי שיפוע C שנערכו על ידי משרד החקלאות האמריקאי ARS קרקע כר הדשא ומעבדה לחקר מים. הדור הראשון היה subambient אב טיפוס לשיפוע הסביבה שהוקם הכדאיות של גישת שיפוע ¹³ וקידם את ההבנה של תגובות פיסיולוגיות ברמת העלה של צמחים שלנו לsubambient וריאציה בC ^14-20. הדור השני היה יישום שדה בקנה מידה של מושג לרב שנתי C ₄ עשב, עם השיפוע הוארך עד 200-550 μL L ^{-1 21.} ניסוי שדה בקנה מידה זה סיפק את ההוכחה הראשונה שמגביר את הפרודוקטיביות כר דשא עם C העשרה רשאי להרוות ליד ריכוזי הסביבה הנוכחיים ^20, בין שאר משום שזמינות חנקן עלולה להגביל את תפוקת מפעל בsuperambient C ^22. LYCOG משתרע ניסוי דור שני זו על ידי שילוב קרקעות המשוכפלות של משתנה מרקם, המאפשר בדיקה חזקה להשפעות אינטראקטיביות של קרקעות על C תגובה של קהילות כר דשא.