Forschungshintergrund

Die globale Erwärmung beeinflusst den Kohlenstofftaustausch der Ökosysteme und verändert somit die Kohlenstoffspeicherkapazität der landwirtschaftlichen Ökosysteme. Aufgrund der großen Fläche und der hohen Kohlenstoffreserven ist das Tibetische Plateau besonders empfindlich auf die Klimaerwärmung und ist ein ideales Gebiet, um den Kohlenstoffkreislauf des Ökosystems auf die Klimaerwärmung zu untersuchen. Frühere Experimente konzentrierten sich jedoch eher auf die Erwärmung der Bodenoberfläche und ignorierten die Reaktion des tieferen Bodens auf die Erwärmung, und die Reaktion der Kohlenstoffströme des Ökosystems auf die Erwärmung des gesamten Bodenprofils ist immer noch unklar.

Forschungsmethoden:

Basierend auf dem Experiment mit der vollständigen Bodenwärmung (Whole-Soil Warming), das in der Qinghai-Station Haibei-High-Cold-Grassland-Ökosystem errichtet wurde, wurden die Auswirkungen der vollständigen Bodenwärmung (bis zu einer Tiefe von 1 Meter, mit einer Erwärmung von 4 ° C) auf den Kohlenstoffloss des Ökosystems untersucht (einschließlich der Gesamtproduktivität des Ökosystems GEP, der Ökosystematmungs-ER und der Netto-Ökosystemkohlenstofftausch NEE, drei Jahre vor Ort-Beobachtung in den Jahren 2018-2020). Außerdem wurde eine Datenbank mit 48 Artikeln zusammengestellt, um die allgemeinen Muster der experimentellen Erwärmung dieser Strömungen durch eine globale Metaanalyse zu untersuchen.

Hauptergebnisse:

Die Ergebnisse zeigten, dass die gesamte Bodenwärmung die Gesamtproduktivität des Ökosystems (GEP) um 14% und die Atmung des Ökosystems (ER) um 11% erhöhte, aber weniger Auswirkungen auf den Netto-Kohlenstoff-Austausch (NEE) des Ökosystems in den Hochgrauen hatte. In der Metaanalyse erhöhte die Erwärmung auch die GEP (10% - 11%) und ER (13%), änderte jedoch nicht die NEE. Veränderungen in der Pflanzengemeinschaft und eine Verlängerung der Wachstumssaison durch Erwärmung können die Hauptursachen für höhere GEP und ER bei Erwärmung sein, während die gegenseitige Kompensation beider Strömungen zu einer geringeren Reaktion der NEE auf Erwärmung führen kann.

Abbildung 2 Durchschnittliche Auswirkungen der Bodenwärmung auf den Kohlenstoffstrom im Hochrasen-Ökosystem (durchschnittlich 3 Jahre)

Darüber hinaus gibt es eine signifikante positive Korrelation zwischen dem Kohlenstoffstrom des Ökosystems und der Bodentemperatur (0-10 cm), was darauf hindeutet, dass je höher die Temperatur ist, desto stärker die Gesamtproduktivität des Ökosystems, die Atmung des Ökosystems und der Netto-Kohlenstofftaustausch des Ökosystems sind (Abbildung 3).

Abbildung 3 Beziehung zwischen Kohlenstofffluss und Bodentemperatur und -feuchtigkeit (0-10 cm)

Um die Auswirkungen der tiefen Bodenwärmung auf den Kohlenstoffstrom im Boden zu untersuchen, empfehlen wir Ihnen die SoilScope-Lösung für kontrollierte Verdampfungssysteme, ein vielseitiges, neues, gewichtgesteuertes experimentelles System.

Die Feldverwärmungstestgeräte des Systems verwenden die Methode der Erwärmung im Boden, um eine gleichmäßige Erwärmung zu gewährleisten. In einem runden Bereich mit einem Durchmesser von 3 Metern erreichen Sie den Erwärmungseffekt von 0,1 ° C bis 5,0 ° C, die Temperatur kann verstellt werden, die Heizleistung: 5kw / Heizzone.

Durch die Installation von Heizstangen im Bodenkörper wird die Erwärmung erreicht, so dass die Wärme direkt an den Bodenkörper übertragen werden kann. Zusammen mit einer Temperatursteuerung kann die Bodentemperatur im Zielbereich stabilisiert werden. Es gibt keine Probleme mit Temperaturschwankungen bei natürlicher Erwärmung oder anderen Erwärmungsmethoden, die sich an spezifische Anforderungen wie verschiedenes Pflanzenwachstum und Bodenreparatur anpassen.

Die Heizstange kann entsprechend der Größe des Bodens angemessen angeordnet werden, und die Wärme verbreitet sich von der Strahlung des Stabkörpers in die Umgebung, um eine lokale Überhitzung oder eine kalte Zone zu vermeiden. Im Vergleich zur Oberflächenheizung kann eine synchrone Erwärmung des tiefen Bodens erreicht werden, um die Gesamttemperaturkonsistenz des Bodens zu gewährleisten.

Nach der Stromversorgung kann der Heizstab schnell Wärme erzeugen, die Wärme wirkt direkt auf den Bodenkörper und den Wärmeverlust an Umwelt wie Luft reduziert. Insbesondere in einer niedrigen Temperaturumgebung kann die Bodentemperaturbeschränkung schnell durchbrochen werden und den Erderwärmungszyklus verkürzen.

Bei der Installation können Tiefe und Dichte nach Bedarf eingesetzt werden, ohne die ursprüngliche Struktur des Bodens zu stören. Geeignet für eine Vielzahl von Szenarien wie Treibhausanbau, Hüttenpflanzung, Auffrieren des Bodens, Bodenverschmutzung (Verbesserung der mikrobiellen Aktivität) und andere, ohne den Einfluss des äußeren Wetters.

Das System nimmt das ursprüngliche Boden mit einer Fläche von 1 Quadratmeter, die Höhe kann angepasst werden.

Erde im Originalzustand

Das System kann auch in Kombination mit dem SoilGAS CO2 CH4 N2O H2O Online Monitor und der iChamber-LY Verdampfungskammer die CO2-, CH4- und N2O-Emissionsströme des Bodens online und in Echtzeit messen. Der Monitor basiert auf dem Prinzip des Laserabsorptionsspektrums und erreicht eine Messgenauigkeit von ppb.

SoilGAS CO2 CH4 N2O H2O Online-Monitor

iChamber-LY Verdampfungskammer wurde von der Firma Macao Co. entworfen und entwickelt. Es ist steuerbar, ohne Rand und ohne Säulen und hat keinen Einfluss auf das Mikroklima wie Regen, Windgeschwindigkeit und andere Messpunkte. Es kann sowohl zur Messung des Treibhausgasstroms im Boden als auch als Gemeinschafts-Fotosynthesekammer verwendet werden.

Systemkonfigurierte Multiplex-Steuerung mit bis zu 27 Kronenkammern. Die Messzeiten für jede Kronenkammer können festgelegt werden.

iChamber-LY Verdampfungskammer