Name: assessment of methane and nitrous oxide fluxes from paddy field by means of static closed chambers maintaining plants within headspace
Uploaded: 2018-09-06T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 3 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Assessment of Methane and Nitrous Oxide Fluxes from Paddy Field by Means of Static Closed Chambers Maintaining Plants Within Headspace at JoVE.com

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.

1. disegno della camera
<ol><li>Montare ogni camera con tre elementi principali: un punto di ancoraggio, un coperchio e almeno quattro estensioni.</li>
	<li>Costruire l'ancora nella forma di un 75 cm x 36 cm x 25 cm (L x W x H) scatola rettangolare in acciaio inox. Saldare un canale d'acqua-compilabili 10-13 mm (l) x 13-20 mm (h) per il perimetro rettangolare superiore dell'ancoraggio. Praticare due fori (1 cm di diametro) su ciascuno dei quattro lati dell'ancoraggio 5cm dal canale d'acqua superiore. Nota: Gli ancoraggi isolare la colonna di terreno sotto la camera e prevenire la diffusione laterale. Il canale è necessario per conseguire un'efficace tenuta tra l'ancoraggio e il coperchio. I fori garantiscono uno scarico veloce di ristagni d'acqua all'interno della camera durante gli eventi di drenaggio del campo.</li>
	<li>Costruire un coperchio a forma di scatola rettangolare in acciaio inox e dimensioni 75 x 36 cm x 20 cm (L x W x H) con un volume interno di 54 L. assicurare che esso si inserisce il canale acqua-compilabili perfettamente.</li>
	<li>Coprire il coperchio con una schiuma a cellule chiuse spessore 4 cm, che a sua volta, coperto da un leggero strato riflettente (alluminio-come). Nota: È necessario attrezzare la camera con un sistema di controllo di temperatura per non promuovere attività microbica artificialmente, conseguente ad un aumento di temperatura non intenzionale durante la chiusura della camera.</li>
	<li>Dotare ogni coperchio con una valvola di sfogo, fatta di un pezzo curvo di tubazione di plastica (1,5 cm x 24 cm, D x L) dimensionato per la camera volume e vento circostanze25. Collegare la valvola di sfiato sul coperchio di un foro di 1,5 cm al centro di una delle due facce laterali 36 cm del coperchio. Fissare il tubo di plastica con un connettore a vite. Nota: La valvola di sfogo è consigliabile per la trasmissione di eventuali modifiche barometriche il racchiudere volume d'aria e compensare variazioni di volume che si verificano durante recinto da camera e aria ritiro di campionamento e/o connesso con l'aria incontrollata, racchiuso variazioni di temperatura. Lo sfiato deve essere un tubo e non semplicemente un buco, affinché l'aria aspirata da recinto durante una caduta della pressione esterna è catturato all'interno del tubo e quindi restituito al recinto nel caso in cui la pressione aumenta ancora. La forma curva riduce al minimo il potenziale di depressurizzazione camera a causa di flusso del vento sul suo esterno apertura, vale a dire, l' effetto Venturi26.</li>
	<li>Fornire una porta di campionatura per il prelievo di campioni di gas. Fare un foro di 1 cm al centro della parte superiore del coperchio in una nicchia di 7 cm x 7 cm scavata la schiuma a cellule. Chiudere il foro con un tappo di gomma che si inserisce un tubo in Teflon (diametro interno 3 mm, lunghezza 20 cm). Assicurarsi che il tubo di Teflon le estrusioni di 3 cm e si intromette 17cm quando il tappo viene inserito nella sua nicchia. Collegare la parte verso l'esterno del tubo ad un rubinetto unidirezionale per gestire l'apertura/chiusura della porta di campionamento.</li>
	<li>Dotare ogni coperchio con un fan di PC 12V alimentato da una batteria 12V-7Ah ricaricabile e portatile, per garantire la miscelazione di aria. Situare la ventola PC sul lato interno superiore del coperchio per mezzo di due dispositivi di fissaggio in acciaio imbullonati al lato interno della camera. Nota: Miscelazione di aria è necessario evitare qualsiasi stratificazione di gas all'interno dello spazio di testa della camera durante il recinto, soprattutto in presenza di grandi quantità di vegetazione.</li>
	<li>Costruire un numero di estensioni per includere le piante all'interno della camera quando essi sono completamente sviluppati. Ad esempio, se le piante non supererà 80cm Altezza al loro formato finale, costruire 4 estensioni per ogni camera. Accertarsi che ciascuno sia una scatola rettangolare in acciaio inox e 75 x 36 x 25 cm (L x W x H) in dimensioni e con un canale di acqua-compilabili superiore, come descritto per l'ancoraggio. Aggiungere queste estensioni tra un ancoraggio e coperchio durante il recinto della camera, a seconda della fase di raccolto.</li>
</ol>2. distribuzione e la disposizione del sistema per impedire la dispersione del terreno di ancoraggio
<ol><li>Inserire i tasselli nel terreno dopo la preparazione del campo (cioè, dopo tutte le operazioni di aratura) e prima della semina del riso. Se possibile, rimuovere le ancore per tutta la durata del periodo di misurazione se non strettamente necessario, ad esempio per operazione di lavorazione del terreno tra due successive stagioni colturali. Inserire le ancore pochi giorni (minimo 2 giorni) prima dell'inizio di misurazione di flusso, in modo che il terreno ri-equilibra dopo dispersione durante l'installazione.</li>
	<li>Prima di distribuire qualsiasi ancoraggio su terreno nudo, posto 30 cm x 3 m (W x L) legno Listoni (nel campo e a piedi esclusivamente su di loro durante le seguenti operazioni per evitare il compattamento del suolo. Posizionare le tavole di almeno 0,5 m da ciascun ancoraggio.</li>
	<li>Inserire i tasselli ad una profondità di 40 cm nella padella Arata per garantire l'ancoraggio ed evitare accidentali flessione laterale dopo l'allagamento del campo, specialmente quando l'estensione viene utilizzata. Dopo le ancore sono state posizionate sul terreno nella zona di campo assegnata, è possibile posizionare una cornice di acciaio assemblati personalizzati in cima l'ancoraggio, mantenendo il corretto allineamento di entrambe le componenti. Martello l'ancoraggio nel terreno e prestare attenzione a colpire il telaio e non l'ancoraggio, per evitare di danneggiare l'ancoraggio. Dopo l'inserimento, assicurarsi che gli ancoraggi siano perfettamente piani utilizzando una livella a bolla.</li>
	<li>Inserire almeno tre ancoraggi per ogni trattamento monitorato (cioè, repliche). Rispettare una distanza minima tra le camere adiacenti di 1 m, nel caso in cui più di un alloggiamento all'interno della stessa unità sperimentale deve essere utilizzato.</li>
	<li>Una volta inserite tutte le ancore, rimuovere temporaneamente le assi di legno a piedi e poi riorganizzare il campo con un sistema di passerelle che proviene dalle sponde laterali del campo. In dettaglio, posto i campo nei blocchi in calcestruzzo di almeno 0,5 m lontano le ancore, in numero sufficiente per contenere un sistema di assi di legno. Nota: Sfilate sono necessarie per impedire la dispersione del terreno durante successivi eventi di misurazione di gas a effetto serra. Il numero di blocchi di cemento dipenderà la distanza degli ancoraggi da sponde laterali del campo. Ogni plancia lunga 3 m richiederà due blocchi di cemento per la stabilità.</li>
</ol>3. camera di chiusura e le misure di gas a effetto serra
<ol><li>Eseguire la misurazione eventi sempre allo stesso tempo ogni giorno, per ridurre al minimo la variabilità giornaliera. Nota: Il momento migliore che rappresenta il flusso giornaliero medio è quando le temperature si trovano anche la media giornaliera, vale a dire, alle 10 Questo è il modo migliore per stimare il valore cumulativo giornaliero da una misurazione unica nel giorno27.</li>
	<li>Quando siamo arrivati nel campo, è possibile posizionare plance di legno sui blocchi di cemento per raggiungere ancore. In seguito, riempire i canali posizionati sul perimetro superiore delle ancore con acqua. Attentamente aggiungere estensioni necessarie per racchiudere tutte le piante all'interno dello spazio di testa della camera. Nota: Questa operazione deve essere eseguita da due operatori al fine di evitare eventuali danni alle colture. Riempire con acqua il canale di ogni estensione utilizzata come bene.</li>
	<li>Chiudere ogni camera, mettere il coperchio nel canale pieno d'acqua dell'estensione superiore. Durante il periodo di chiusura (in genere 15-20 min, ma modificabile per soddisfare esigenze sperimentali), prelevare almeno tre campioni di gas a uguali intervalli di tempo (ad es., appena dopo la chiusura, dopo 10 min e dopo 20 min). Alle campionature, collegare una siringa da 50 mL con un rubinetto unidirezionale per la porta di campionatura, quindi aprire il rubinetto di due arresto (uno nella siringa) e uno alla porta di campionatura, "sciacquare" la siringa spostando lo stantuffo su e giù tre volte prima di ritirarsi da 35 mL di spazio di testa della camera e infine chiudere i due rubinetti di arresto. Scollegare la siringa dalla porta campionamento e memorizzarlo apart. Nota: Quando si lavora vicino a sezioni durante le inondazioni del campo, evitare qualsiasi dispersione o turbolenza di ristagni d'acqua come può produrre bolle di gas atipica e alterare le stime di flusso di gas a effetto serra.</li>
	<li>Aggiungere diverse estensioni adatte a contenere piante di riso. Interporre estensioni tra l'ancoraggio e il coperchio, riempire tutti i canali di acqua-compilabili. Utilizzare un'estensione quando il riso è 20-40 cm sopra la superficie del terreno (come misurato con un righello pieghevole); utilizzare due estensioni quando il riso è 40-60 cm e così via.</li>
	<li>Durante la chiusura di camera, misurare la temperatura dello spazio di testa ogni 3-5 minuti con un datalogger di temperatura.</li>
	<li>Considera l'evento di campionamento completo dopo il periodo di chiusura. Togliere il coperchio e successivamente tutti utilizzato le estensioni. Nota: Per ridurre il tempo necessario per monitorare parecchi alloggiamenti ed evitare bias di variabilità giornaliera, è possibile misurare contemporaneamente più di una camera. Ad esempio, con un team di due operatori, è possibile gestire campionamento da fino a 10 camere adiacenti in 30 min.</li>
	<li>Dopo ogni evento di campionamento, misurare l'altezza dello spazio di testa di ogni alloggiamento dal terreno (quando il campo viene drenato) o da ristagni d'acqua (quando il campo è allagato) utilizzando un metro pieghevole.</li>
</ol>4. gestione e analisi del campione
<ol><li>Prima di ogni campo di risaia visitare, evacuare tre (o più) fiale di vetro da 12 mL chiuse con setti di gomma butilica per alloggiamento di campo in laboratorio. Nota: Fiale possono essere riutilizzati. Prima di ogni riutilizzo, è necessario sostituire il setto di gomma e ripristinare il vuoto.</li>
	<li>In seguito al ritiro di gas dallo spazio di testa camera, trasferire i campioni siringa-archiviato per le fiale evacuate rapidamente perché siringhe di plastica, anche con rubinetto chiuso, non possono garantire alcuna perdita28. Eseguire il trasferimento con un ago ipodermico calibro 25. In primo luogo, inserire l'ago nel rubinetto, quindi aprirlo e sciacquare l'ago con 5 mL di campione. Successivamente, inserire l'ago nel setto e spingere il restante 30 mL di campione in una fiala pre-evacuata e poi ritirare l'ago. Nota: Il campione all'interno del flacone è > 2 atm pressurizzato per fornire gas per analisi multiple e per evitare qualsiasi flusso di massa dall'ambiente esterno verso il campione, che modificherebbe la sua concentrazione di gas serra. Il filo di 5 mL di campione dell'ago permette di essere riutilizzato per altri campioni.</li>
	<li>Alla fine di ogni evento di campionamento, è necessario trasferire le fiale al laboratorio per l'analisi. Nota: Anche se la conservazione del campione è garantita a 20 ° C per più di quattro mesi28, è sempre preferibile eseguire procedure analitiche più presto possibile.</li>
	<li>Determinare le concentrazioni di gas in campioni raccolti utilizzando un cromatografo a gas automatico dotato di un rivelatore a cattura di elettroni per N2O determinazione e un rivelatore a ionizzazione di fiamma per CH4 determinazione29. Oltre agli esempi, è necessario misurare le concentrazioni di un numero di CH4 campioni (standard) e noto N2O al fine di effettuare una calibrazione accurata. Nota: La concentrazione delle norme dovrebbe coprire la gamma di concentrazioni prevedibili dei campioni.</li>
</ol>5. flusso stima
<ol><li>Il modello scelto per la stima del flusso dovrebbe prevedere il flusso al momento della distribuzione di camera, cioè, il momento ideale in cui il vero tasso di cambio è influenzato dalla presenza di camera.</li>
	<li>Dopo aver determinato la concentrazione di gas in un volume di base tramite gas analisi cromatografica e successiva calibrazione, calcolare la quantità assoluta di sostanza (N2O o CH4) presente all'interno di spazio di testa, secondo il volume molare di aria derivato dalla legge dei Gas perfetti. Nota: È altamente consigliabile per produrre una curva di calibrazione associata a ogni evento di campionamento, poiché cromatografo a gas possono subire alterazioni lievi del segnale in funzione delle temperature, che può portare a errori.</li>
	<li>Scegliere tra un modello lineare o non lineare, a seconda del modello di emissione. Tra i modelli non-lineari disponibili, selezionare il HM modello25, affidandosi alla fine l'HMR pacchetto9. Se si hanno tre punti di tempo (tempo 0, 1 e 2) sceglie basato sul versante dei due segmenti: nel caso in cui il pendio tra tempo 0 e 1 è maggiore in valore assoluto il pendio tra ora 1 e ora 2 e piste sono Concorde , utilizzare il modello HM. in tutti gli altri casi, utilizzare un modello lineare. Se avete più di tre intervalli di tempo, i due modelli utilizzando HMR in forma, ma in seguito scegliere sul proprio basato su valutazione visiva del modello migliore raccordo la tendenza.</li>
	<li>Impostare su zero fondenti sotto il minimo rilevabile cambiamento continuo, calcolato in base al limite di rilevamento del cromatografo a gas e le condizioni (temperatura, pressione, volume dello spazio di testa).</li>
	<li>Per descrivere adeguatamente la variabilità stagionale dei flussi, fornire almeno 40 eventi durante tutto l'anno (entrambi i cicli di monitoraggio ed intercropping periodi) di campionamento, intensificando la frequenza di campionamento vicino eventi epocali del ciclo del ritaglio, come aratura, concimazioni, drenaggio, istituzione di inondazioni condizioni, affioramento di piantine da ristagni d'acqua di riso e così via. Transizione da una frequenza massima di tutti i giorni (ad esempio, a periodi di drenaggio, concimazioni, ecc.) per un minimo di una volta bi-settimanale (ad es., durante l'inverno).</li>
</ol>

<ol>
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Gli autori non hanno nulla a rivelare.

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.

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.

<table><tbody><tr><td>Anchor/Chamber</td><td>-</td><td>-</td><td>Self-produced</td></tr><tr><td>5 cm thick closed cell foam</td><td>-</td><td>-</td><td>It is an insulating material, to be found in a store of building materials.</td></tr><tr><td>Light reflective (aluminum-like) coating</td><td>-</td><td>-</td><td>We use a shiny blanket, but it is possible to use aluminium foil for food.</td></tr><tr><td>Curved piece of plastic tubing (1.5 cm and 24 cm, DxL)</td><td>-</td><td>-</td><td>We use an electrical duct, to be found in a hardware store.</td></tr><tr><td>Screw connector</td><td>-</td><td>-</td><td>We use a connector for electrical ducts, to be found in a hardware store.</td></tr><tr><td>Rubber stopper (1 cm D)</td><td>-</td><td>-</td><td>To be found in a store for laboratory equipments.</td></tr><tr><td>Teflon tube (3 mm internal D)</td><td>-</td><td>-</td><td>To be found in a store for laboratory equipments.</td></tr><tr><td>One-way stopcock</td><td>-</td><td>-</td><td>We use stopcock for drip, to be found in a store for medical equipments.</td></tr><tr><td>12V PC fan</td><td>-</td><td>-</td><td>To be found in a PC store.</td></tr><tr><td>12V-7Ah rechargeable and portable battery</td><td>-</td><td>-</td><td>To be found in a store for electrical material.</td></tr><tr><td>Steel fasteners</td><td>-</td><td>-</td><td>To be found in a hardware store.</td></tr><tr><td>30 cm X 3 m (WxL) wood planks</td><td>-</td><td>-</td><td>To be found in a store of building materials.</td></tr><tr><td>Steel frame</td><td>-</td><td>-</td><td>Self-produced</td></tr><tr><td>Bubble level</td><td>-</td><td>-</td><td>To be found in a hardware store.</td></tr><tr><td>Concrete blocks</td><td>-</td><td>-</td><td>To be found in a store of building materials.</td></tr><tr><td>50 ml syringe</td><td>-</td><td>-</td><td>To be found ina store for medical/veterinary equipments.</td></tr><tr><td>Folding Ruler</td><td>-</td><td>-</td><td>To be found in a hardware store.</td></tr><tr><td>Temperature datalogger</td><td>Onset</td><td>HOBO U23 Pro v2 External Temperature Data Logger</td><td></td></tr><tr><td>Exetainer 12ml Vial - Flat Bottom</td><td>Labco UK</td><td>736 W</td><td></td></tr><tr><td>Butil rubber septa for vials</td><td>Labco UK</td><td>VW101</td><td></td></tr><tr><td>25-gauge hypodermic needle</td><td>-</td><td>-</td><td>To be found in a store for medical equipments.</td></tr><tr><td>CH&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt; and N&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O standards</td><td>-</td><td>-</td><td>To be found at a supplier of gas bottles.</td></tr></tbody></table>

assessment of methane and nitrous oxide fluxes from paddy field by means of static closed chambers maintaining plants within headspace

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.

Ogni evento di misurazione produce una serie di concentrazioni di gas a effetto serra nel corso del tempo per ciascuna delle sezioni monitorati che costituisce la base per stimare i flussi di gas a effetto serra. Fondamentalmente, non c'è alcuna necessità particolare per eliminare i dati, ma un'alta incidenza di situazioni che non rientrano il modello teorico di funzione monotona (rigorosamente aumentando o diminuendo) merita attenzione l'esattezza dell'applicazione del protocollo e le possibili errori imprevisti (ad es., perdita di fiale).
Figura 1 riporta un intero anno di flussi di esempio corretto CH4 . Come dimostrato con barre di errore, tali risultati possono variare notevolmente, principalmente come conseguenza all'eterogeneità spaziale dei processi microbici responsabili per la produzione di gas a effetto serra. Per gli utenti che sperimentano un'elevata variabilità, tali risultati non necessariamente segnale cattivi risultati. Per un'elevata variabilità di indirizzo che le differenze di trattamento Impossibile rilevare, semplicemente aumentare il numero delle ripetizioni.

Nella Figura 2, è riportato un esempio di scarsa esplorazione della variabilità stagionale: il numero insufficiente di misura eventi ha condotto ad una sottovalutazione dei flussi annuali.
Flussi giornalieri possono essere successivamente combinati per calcolare le emissioni cumulative più di un anno solare, nel corso di una stagione di ritaglio o sopra le specifiche fasi colturali. In genere, il calcolo dei flussi cumulativi si basa sul cambiamento dei flussi tra due eventi successivi di misura lineare. Nella Figura 3 è riportato un esempio dei flussi cumulativi per CH4.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56754/56754fig1.jpg">
Figura 1. Esempio di variazione stagionale di CH4 flussi giornalieri da una risaia allagata nel corso di un anno intero, compreso sia un ritaglio di ciclo (da maggio a settembre) e inter-ritaglio periodi. Barre di errore rappresentano gli errori standard. <a href="https://cloudflare-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56754/56754fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56754/56754fig2.jpg"> Nella figura 2. Esempio di variazione stagionale di CH4 flussi giornalieri da una risaia allagata in un anno intero, con un numero insufficiente di misurazione eventi non ben che coprono tutti i momenti cardine per le emissioni di gas a effetto serra. Barre di errore rappresentano gli errori standard. <a href="https://cloudflare-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56754/56754fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56754/56754fig3.jpg"> Nella figura 3. Esempio di emissioni cumulative di4 CH nel corso di una stagione agricola. <a href="https://cloudflare-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56754/56754fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56754/56754fig4.jpg"> Nella figura 4. Principali fasi di applicazione del metodo con corrispondenti punti critici e indicatori di successo. <a href="https://cloudflare-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56754/56754fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

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Assessment of Methane and Nitrous Oxide Fluxes from Paddy Field by Means of Static Closed Chambers Maintaining Plants Within Headspace

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.

Valutazione di metano e protossido di azoto flussi da risaia per mezzo di statica chiuso Chambers mantenendo piante all'interno dello spazio di testa

This protocol describes the measurement of greenhouse gas (GHG) emissions from paddy soils using the static closed chamber technique. This method is based ...

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12.1K Views.  University of Turin. 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.

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Expression of Recombinant Cellulase Cel5A from Trichoderma reesei in Tobacco Plants

Cellulose degrading enzymes, cellulases, are targets of both research and industrial interests. The preponderance of these enzymes in difficult-to-culture organisms, such as hyphae-building fungi and anaerobic bacteria, has hastened the use of recombinant technologies in this field. Plant expression methods are a desirable system for large-scale production of enzymes and other industrially useful proteins. Herein, methods for the transient expression of a fungal endoglucanase, Trichoderma reesei Cel5A, in Nicotiana tabacum are demonstrated. Successful protein expression is shown, monitored by fluorescence using an mCherry-enzyme fusion protein. Additionally, a set of basic tests are used to examine the activity of transiently expressed T. reesei Cel5A, including SDS-PAGE, Western blotting, zymography, as well as&#160;fluorescence and dye-based substrate degradation assays. The system described here can be used to produce an active cellulase in a short time period, so as to assess the potential for further production in plants through constitutive or inducible expression systems.

Expression of Recombinant Cellulase Cel5A from Trichoderma reesei in Tobacco Plants

Tobacco plants were used to produce a fungal cellulase, TrCel5A, via a transient expression system. The expression could be monitored using a fluorescent fusion protein, and the protein activity was characterized post-expression.

Espressione ricombinante Cellulase Cel5A da<em&gt; Trichoderma reesei</em&gt; In piante di tabacco

Cellulose degrading enzymes, cellulases, are targets of both research and industrial interests. The preponderance of these enzymes in difficult-to-culture ...

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Measuring Fluxes of Mineral Nutrients and Toxicants in Plants with Radioactive Tracers

Unidirectional influx and efflux of nutrients and toxicants, and their resultant net fluxes, are central to the nutrition and toxicology of plants. Radioisotope tracing is a major technique used to measure such fluxes, both within plants, and between plants and their environments. Flux data obtained with radiotracer protocols can help elucidate the capacity, mechanism, regulation, and energetics of transport systems for specific mineral nutrients or toxicants, and can provide insight into compartmentation and turnover rates of subcellular mineral and metabolite pools. Here, we describe two major radioisotope protocols used in plant biology: direct influx (DI) and compartmental analysis by tracer efflux (CATE). We focus on flux measurement of potassium (K+) as a nutrient, and ammonia/ammonium (NH3/NH4+) as a toxicant, in intact seedlings of the model species barley (Hordeum vulgare L.). These protocols can be readily adapted to other experimental systems (e.g., different species, excised plant material, and other nutrients/toxicants). Advantages and limitations of these protocols are discussed.

In planta measurement of nutrient and toxicant fluxes is essential to the study of plant nutrition and toxicity. Here, we cover radiotracer protocols for influx and efflux determination in intact plant roots, using potassium (K+) and ammonia/ammonium (NH3/NH4+) fluxes as examples. Advantages and limitations of such techniques are discussed.

Flussi di minerali nutrienti e sostanze tossiche in misura Piante con traccianti radioattivi

Unidirectional influx and efflux of nutrients and toxicants, and their resultant net fluxes, are central to the nutrition and toxicology of plants. ...

Measurement of Greenhouse Gas Flux from Agricultural Soils Using Static Chambers

Measurement of greenhouse gas (GHG) fluxes between the soil and the atmosphere, in both managed and unmanaged ecosystems, is critical to understanding the biogeochemical drivers of climate change and to the development and evaluation of GHG mitigation strategies based on modulation of landscape management practices. The static chamber-based method described here is based on trapping gases emitted from the soil surface within a chamber and collecting samples from the chamber headspace at regular intervals for analysis by gas chromatography. Change in gas concentration over time is used to calculate flux. This method can be utilized to measure landscape-based flux of carbon dioxide, nitrous oxide, and methane, and to estimate differences between treatments or explore system dynamics over seasons or years. Infrastructure requirements are modest, but a comprehensive experimental design is essential. This method is easily deployed in the field, conforms to established guidelines, and produces data suitable to large-scale GHG emissions studies.

This article showcases the static chamber-based method for measurement of greenhouse gas flux from soil systems. With relatively modest infrastructure investments, measurements may be obtained from multiple treatments/locations and over timeframes ranging from hours to years.

Misura del flusso di gas serra da terreni agricoli Uso statici Chambers

Measurement of greenhouse gas (GHG) fluxes between the soil and the atmosphere, in both managed and unmanaged ecosystems, is critical to understanding the ...

Removal of Trace Elements by Cupric Oxide Nanoparticles from Uranium In Situ Recovery Bleed Water and Its Effect on Cell Viability

In situ recovery (ISR) is the predominant method of uranium extraction in the United States. During ISR, uranium is leached from an ore body and extracted through ion exchange. The resultant production bleed water (PBW) contains contaminants such as arsenic and other heavy metals. Samples of PBW from an active ISR uranium facility were treated with cupric oxide nanoparticles (CuO-NPs). CuO-NP treatment of PBW reduced priority contaminants, including arsenic, selenium, uranium, and vanadium. Untreated and CuO-NP treated PBW was used as the liquid component of the cell growth media and changes in viability were determined by the MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide) assay in human embryonic kidney (HEK 293) and human hepatocellular carcinoma (Hep G2) cells. CuO-NP treatment was associated with improved HEK and HEP cell viability. Limitations of this method include dilution of the PBW by growth media components and during osmolality adjustment as well as necessary pH adjustment. This method is limited in its wider context due to dilution effects and changes in the pH of the PBW which is traditionally slightly acidic&#160;however; this method could have a broader use assessing CuO-NP treatment in more neutral waters.

Removal of Trace Elements by Cupric Oxide Nanoparticles from Uranium In Situ Recovery Bleed Water and Its Effect on Cell Viability

Production bleed water (PBW) was treated with cupric oxide nanoparticles (CuO-NPs) and cellular toxicity was assessed in cultured human cells. The goal of this protocol was to integrate the native environmental sample into a cell culture format assessing the changes in toxicity due to CuO-NP treatment.

Rimozione di Oligoelementi per Cupric nanoparticelle di ossido di uranio da<em&gt; In Situ</em&gt; Recupero Bleed Acqua e il suo effetto sulla vitalità cellulare

In situ recovery (ISR) is the predominant method of uranium extraction in the United States. During ISR, uranium is leached from an ore body and extracted ...

The Use of an Automated System (GreenFeed) to Monitor Enteric Methane and Carbon Dioxide Emissions from Ruminant Animals

Ruminant animals (domesticated or wild) emit methane (CH4) through enteric fermentation in their digestive tract and from decomposition of manure during storage. These processes are the major sources of greenhouse gas (GHG) emissions from animal production systems. Techniques for measuring enteric CH4 vary from direct measurements (respiration chambers, which are highly accurate, but with limited applicability) to various indirect methods (sniffers, laser technology, which are practical, but with variable accuracy). The sulfur hexafluoride (SF6)&#160;tracer gas method is commonly used to measure enteric CH4 production by animal scientists and more recently, application of an Automated Head-Chamber System (AHCS) (GreenFeed, C-Lock, Inc., Rapid City, SD), which is the focus of this experiment, has been growing. AHCS is an automated system to monitor CH4 and carbon dioxide (CO2) mass fluxes from the breath of ruminant animals. In a typical AHCS operation, small quantities of baiting feed are dispensed to individual animals to lure them to AHCS multiple times daily. As the animal visits AHCS, a fan system pulls air past the animal&#8217;s muzzle into an intake manifold, and through an air collection pipe where continuous airflow rates are measured. A sub-sample of air is pumped out of the pipe into non-dispersive infra-red sensors for continuous measurement of CH4 and CO2 concentrations. Field comparisons of AHCS to respiration chambers or SF6 have demonstrated that AHCS produces repeatable and accurate CH4 emission results, provided that animal visits to AHCS are sufficient so emission estimates are representative of the diurnal rhythm of rumen gas production. Here, we demonstrate the use of AHCS to measure CO2 and CH4 fluxes from dairy cows given a control diet or a diet supplemented with technical-grade cashew nut shell liquid.

The Use of an Automated System GreenFeed to Monitor Enteric Methane and Carbon Dioxide Emissions from Ruminant Animals

Accuracy and precision of the techniques used to measure methane emissions from ruminant animals are critically important for the success of greenhouse gas mitigation efforts. This manuscript describes the principles and operation of an automated system to monitor methane and carbon dioxide mass fluxes from the breath of ruminant animals.

L&#39;uso di un sistema automatizzato (GreenFeed) per monitorare enterica metano e anidride carbonica Emissioni dei ruminanti

Ruminant animals (domesticated or wild) emit methane (CH4) through enteric fermentation in their digestive tract and from decomposition of manure during ...

Calibrated Passive Sampling - Multi-plot Field Measurements of NH3 Emissions with a Combination of Dynamic Tube Method and Passive Samplers

Agricultural ammonia (NH3) emissions (90% of total EU emissions) are responsible for about 45% airborne eutrophication, 31% soil acidification and 12% fine dust formation within the EU15. But NH3 emissions also mean a considerable loss of nutrients. Many studies on NH3 emission from organic and mineral fertilizer application have been performed in recent decades. Nevertheless, research related to NH3 emissions after application fertilizers is still limited in particular with respect to relationships to emissions, fertilizer type, site conditions and crop growth. Due to the variable response of crops to treatments, effects can only be validated in experimental designs including field replication for statistical testing. The dominating ammonia loss methods yielding quantitative emissions require large field areas, expensive equipment or current supply, which restricts their application in replicated field trials. This protocol describes a new methodology for the measurement of NH3 emissions on many plots linking a simple semi-quantitative measuring method used in all plots, with a quantitative method by simultaneous measurements using both methods on selected plots. As a semi-quantitative measurement method passive samplers are used. The second method is a dynamic chamber method (Dynamic Tube Method) to obtain a transfer quotient, which converts the semi-quantitative losses of the passive sampler to quantitative losses (kg nitrogen ha-1). The principle underlying this approach is that passive samplers placed in a homogeneous experimental field have the same NH3 absorption behavior under identical environmental conditions. Therefore, a transfer co-efficient obtained from single passive samplers can be used to scale the values of all passive samplers used in the same field trial. The method proved valid under a wide range of experimental conditions and is recommended to be used under conditions with bare soil or small canopies (&#60;0.3 m). Results obtained from experiments with taller plants should be treated more carefully.

Calibrated Passive Sampling - Multi-plot Field Measurements of NH3 Emissions with a Combination of Dynamic Tube Method and Passive Samplers

Ammonia emissions are a major threat to the environment by eutrophication, soil acidification and fine particle formation and stem mainly from agricultural sources. This method allows ammonia loss measurements in replicated field trials enabling statistical analysis of emissions and of relationships between crop development and emissions.

Calibrato passivo di campionamento - Multi-trama di campo Misure di NH<sub&gt; 3</sub&gt; Emissioni con una combinazione di metodo del tubo dinamico e campionatori passivi

Agricultural ammonia (NH3) emissions (90% of total EU emissions) are responsible for about 45% airborne eutrophication, 31% soil acidification and 12% ...

Enhancement of the Initial Growth Rate of Agricultural Plants by Using Static Magnetic Fields

Electronic devices and high-voltage wires induce magnetic fields. A magnetic field of 1,300-2,500 Gauss (0.2 Tesla) was applied to Petri dishes containing seeds of Garden Balsam (Impatiens balsamina), Mizuna (Brassica rapa var. japonica), Komatsuna (Brassica rapa var. perviridis), and Mescluns (Lepidium sativum). We applied magnets under the culture dish. During the 4 days of application, we observed that the stem and root length increased. The group subjected to magnetic field treatment (n = 10) showed a 1.4 times faster rate of growth compared with the control group (n = 11) in a total of 8 days (p &#60;0.0005). This rate is 20% higher than that reported in previous studies. The tubulin complex lines did not have connecting points, but connecting points occur upon the application of magnets. This shows complete difference from the control, which means abnormal arrangements. However, the exact cause remains unclear. These results of growth enhancement of applying magnets suggest that it is possible to enhance the growth rate, increase productivity, or control the speed of germination of plants by applying static magnetic fields. Also, magnetic fields can cause physiological changes in plant cells and can induce growth. Therefore, stimulation with a magnetic field can have possible effects that are similar to those of chemical fertilizers, which means that the use of fertilizers can be avoided.

The goal of this protocol is to demonstrate the acceleration of the initial growth rate of plants by applying static magnetic fields with no external energy.

Valorizzazione del tasso di crescita iniziale delle Piante Agrarie mediante l&#39;utilizzo di campi magnetici statici

Electronic devices and high-voltage wires induce magnetic fields. A magnetic field of 1,300-2,500 Gauss (0.2 Tesla) was applied to Petri dishes containing ...

Characterization and Application of Passive Samplers for Monitoring of Pesticides in Water

Five different water passive samplers were calibrated under laboratory conditions for measurement of 124 legacy and current used pesticides. This study provides a protocol for the passive sampler preparation, calibration, extraction method and instrumental analysis. Sampling rates (RS) and passive sampler-water partition coefficients (KPW) were calculated for silicone rubber, polar organic chemical integrative sampler POCIS-A, POCIS-B, SDB-RPS and C18 disk. The uptake of the selected compounds depended on their physicochemical properties, i.e., silicone rubber showed a better uptake for more hydrophobic compounds (log octanol-water partition coefficient (KOW) &#62; 5.3), whereas POCIS-A, POCIS-B and SDB-RPS disk were more suitable for hydrophilic compounds (log KOW &#60; 0.70).

A protocol about the characterization and application of five different passive sampling devices is presented.

Caratterizzazione e applicazione di passivi Campionatori per il monitoraggio dei pesticidi in acqua

Five different water passive samplers were calibrated under laboratory conditions for measurement of 124 legacy and current used pesticides. This study ...

Lab-Scale Model to Evaluate Odor and Gas Concentrations Emitted by Deep Bedded Pack Manure

A lab-scaled simulated bedded pack model was developed to study air quality and nutrient composition of deep-bedded packs used in cattle mono-slope facilities. This protocol has been used to effectively evaluate many different bedding materials, environmental variables (temperature, humidity), and potential mitigation treatments that can improve air quality in commercial deep-bedded mono-slope facilities. The model is dynamic and allows researchers to easily collect many chemical and physical measurements from the bedded pack. Weekly measurements, collected over the course of six to seven weeks, allows sufficient time to see changes in air quality measurements over time as the bedded pack matures. The data collected from the simulated bedded packs is within the range of concentrations previously measured in commercial deep-bedded mono-slope facilities. Past studies have demonstrated that 8 - 10 experimental units per treatment are sufficient to detect statistical differences among the simulated bedded packs. The bedded packs are easy to maintain, requiring less than 10 minutes of labor per bedded packs per week to add urine, feces, and bedding. Sample collection using the gas sampling system requires 20 - 30 minutes per bedded pack, depending on the measurements that are being collected. The use of lab-scaled bedded packs allows the researcher to control variables such as temperature, humidity, and bedding source that are difficult or impossible to control in a research or commercial facility. While not a perfect simulation of &#34;real-world&#34; conditions, the simulated bedded packs serve as a good model for researchers to use to examine treatment differences among bedded packs. Several lab-scale studies can be conducted to eliminate possible treatments before trying them in a research or commercial-sized facility.

A protocol has been developed to measure gases, odors, and nutrient composition in lab-scaled bedded manure packs, which can be used to study ways to improve air quality in commercial cattle facilities using deep-bedded manure packs.

Modello di scala di laboratorio per valutare odore e le concentrazioni di Gas emesse dal profondo Bedded Pack letame

A lab-scaled simulated bedded pack model was developed to study air quality and nutrient composition of deep-bedded packs used in cattle mono-slope ...

A Practical and Low-Cost Setup to Measure Methane in Aqueous Samples

Measuring Dissolved Methane in Aquatic Ecosystems Using An Optical Spectroscopy Gas Analyzer

Measuring greenhouse gas (GHG) fluxes and pools in ecosystems are becoming increasingly common in ecological studies due to their relevance to climate change. With it, the need for analytical platforms adaptable to measuring different pools and fluxes within research groups also grows. This study aims to develop a procedure to use portable optical spectroscopy-based gas analyzers, originally designed and marketed for gas flux measurements, to measure GHG concentrations in aqueous samples. The protocol involves the traditional headspace equilibration technique followed by the injection of a headspace gas subsample into a chamber connected through a closed loop to the inlet and outlet ports of the gas analyzer. The chamber is fabricated from a generic mason jar and simple laboratory supplies, and it is an ideal solution for samples that may require pre-injection dilution. Methane concentrations measured with the chamber are tightly correlated (r2 &#62; 0.98) with concentrations determined separately through gas chromatography-flame ionization detection (GC-FID) on subsamples from the same vials. The procedure is particularly relevant for field studies in remote areas where chromatography equipment and supplies are not readily available, offering a practical, cheaper, and more efficient solution for measuring methane and other dissolved greenhouse gas concentrations in aquatic systems.

This study demonstrates an approach to measure methane gas concentrations in aqueous samples using portable optical analyzers coupled to an injection chamber in a closed loop. The results are similar to conventional gas chromatography, presenting a practical and low-cost alternative particularly suitable for remote field studies.

Measuring greenhouse gas (GHG) fluxes and pools in ecosystems are becoming increasingly common in ecological studies due to their relevance to climate ...

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