Концентрационное обогащение на свободном воздухе

Обогащение углекислого газа в свободном воздухе ( FACE ) — это метод, используемый экологами и биологами растений , который повышает концентрацию CO ₂ в определенной области и позволяет измерить реакцию роста растений. Эксперименты с использованием FACE необходимы, поскольку большинство исследований, посвященных влиянию повышенных концентраций CO _2, проводились в лабораториях и где отсутствует множество факторов, включая конкуренцию растений. Измерение эффекта повышенного уровня CO ₂ с помощью FACE — более естественный способ оценить, как изменится рост растений в будущем по мере CO ₂ повышения концентрации в атмосфере. влияние повышенного уровня CO ₂ на растения, которые невозможно выращивать на небольших площадях ( например, деревья FACE также позволяет измерить ). Однако эксперименты FACE требуют значительно более высоких затрат по сравнению с экспериментами в теплице.

Метод

Горизонтальные или вертикальные трубы размещаются по кругу вокруг экспериментального участка, диаметр которого может составлять от 1 до 30 метров , и они выделяют воздух, обогащенный CO ₂ , вокруг растений. Концентрация CO ₂ поддерживается на желаемом уровне посредством размещения на участке датчиков, которые передают обратную связь компьютеру, который затем регулирует поток CO ₂ из труб.

Использование

Круги FACE использовались в некоторых частях Соединенных Штатов в лесах умеренного пояса , а также в осиновых насаждениях в Италии . Этот метод также используется для сельскохозяйственных исследований. Например, круги FACE использовались для измерения реакции растений сои на повышенные уровни озона и углекислого газа в исследовательских центрах Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне . ^[1] Технологии FACE еще предстоит внедрить в старовозрастных лесах или ключевых биомах для улавливания углерода , таких как тропические леса или бореальные леса , и определение будущих приоритетов исследований для этих регионов считается неотложной задачей. ^[2]

Примеры использования этого метода во всем мире включают TasFACE, которая исследует влияние повышенного уровня CO ₂ на местные пастбища в Тасмании , Австралия . В настоящее время в Хоршэме, штат Виктория, Австралия, создается комплекс National Wheat FACE в рамках совместного проекта Департамента первичной промышленности штата Виктория и Мельбурнского университета. ^[3] EucFACE — единственный эксперимент FACE в Австралии, основанный Университетом Западного Сиднея в Камберленд-Плейн -Вудленд, где доминирует Eucalyptus tereticornis, недалеко от Ричмонда, Новый Южный Уэльс, в 2012 году. ^[4]

Эксперимент FACE начался в Университете Дьюка в июне 1994 года. В подразделении Блэквуд в Дьюк-Форест находится установка по передаче и хранению углерода в лесной атмосфере. в открытом воздухе _{Он состоит из четырех участков обогащения CO 2} , которые обеспечивают более высокие уровни концентрации CO ₂ в атмосфере , и четырех участков, обеспечивающих контроль выбросов CO ₂ в окружающей среде . ^[5] было опубликовано 253 публикации . О результатах эксперимента ^[6]

Результаты

В 2004 году метаанализ 15-летних исследований FACE показал, что реакция на повышенный уровень CO ₂ с использованием FACE лишь незначительно увеличивает урожайность сельскохозяйственных культур (5-7% у риса и 8% у пшеницы ). Эти ответы были ниже, чем ожидалось в предыдущих исследованиях, в которых эффект измерялся в лабораториях или вольерах. Это имеет важные последствия, поскольку предыдущие прогнозы производства продуктов питания предполагали, что снижение урожайности в результате изменения климата будет компенсировано увеличением урожайности из-за повышенного уровня CO ₂ . ^[7]

По состоянию на 2010 год появляется более полная картина: значительная разница в реакции наблюдается для разных видов растений, наличия воды и концентрации озона. ^[8] Например, проект Horsham FACE 2007–2010 годов (с использованием культур пшеницы) в Виктории, Австралия, показал, что «эффект eCO2 заключался в увеличении биомассы сельскохозяйственных культур в зрелом состоянии на 20%, а биомасса корнеплодов увеличилась на 49%». ^[9] В этом исследовании также делается вывод, что «необходимо изучить широкий генофонд, чтобы увидеть, способны ли определенные сорта больше реагировать на eCO2». Было обнаружено, что повышенное содержание углекислого газа в атмосфере снижает использование воды растениями и, следовательно, поглощение азота, что особенно благоприятно сказывается на урожайности сельскохозяйственных культур в засушливых регионах. ^[10] Содержание углеводов в сельскохозяйственных культурах увеличивается в результате фотосинтеза, но содержание белка снижается из-за меньшего поглощения азота. Бобовые и их симбиотические «азотфиксирующие» бактерии, по-видимому, получают больше пользы от повышения уровня углекислого газа, чем большинство других видов.

Ссылки

^ https://soyface.illinois.edu/
^ Джонс, Алан Г.; Скаллион, Дж.; Остле, Н.; Леви, П.; Гвинн-Джонс, Д. (сентябрь 2014 г.). «Завершение исследования FACE повышенного уровня CO2» . Интернационал окружающей среды . 73 : 252–258. дои : 10.1016/j.envint.2014.07.021 . hdl : 2160/27009 . ПМИД 25171551 .
^ «Биологические науки – Школа естественных наук» .
^ «EucFACE — Институт окружающей среды Хоксбери — Университет Западного Сиднея» . www.uws.edu.au. Архивировано из оригинала 2 июня 2012 г.
^ «ФЕЙС-объект» . Архивировано из оригинала 27 мая 2010 г. Проверено 30 сентября 2010 г.
^ «Публикации» . Архивировано из оригинала 11 июня 2010 г. Проверено 30 сентября 2010 г.
^ Эйнсворт, Элизабет; Стивен Лонг (февраль 2005 г.). «Чему мы научились за 15 лет обогащения CO2 в свободном воздухе (FACE)?» . Новый фитолог . 165 (2): 351–371. дои : 10.1111/j.1469-8137.2004.01224.x . JSTOR 1514718 . ПМИД 15720649 .
^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 15 октября 2011 г. Проверено 4 ноября 2010 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ «Региональный институт - влияние повышенного содержания углекислого газа на рост и урожайность пшеницы в эксперименте по обогащению углекислым газом в свободном воздухе австралийского зерна (AGFACE)» . 2012.
^ «Влияние повышения концентрации углекислого газа в атмосфере на растения | Изучайте науку в Scitable» .

[1] ttps://soyface.illinois.edu/

[2] Джонс, Алан Г.; Скаллион, Дж.; Остле, Н.; Леви, П.; Гвинн-Джонс, Д. (сентябрь 2014 г.). «Завершение исследования FACE повышенного уровня CO2» . Интернационал окружающей среды . 73 : 252–258. дои : 10.1016/j.envint.2014.07.021 . hdl : 2160/27009 . ПМИД 25171551 .

[3] «Биологические науки – Школа естественных наук» .

[4] «EucFACE — Институт окружающей среды Хоксбери — Университет Западного Сиднея» . www.uws.edu.au. Архивировано из оригинала 2 июня 2012 г.

[desc-5] «ФЕЙС-объект» . Архивировано из оригинала 27 мая 2010 г. Проверено 30 сентября 2010 г.

[6] «Публикации» . Архивировано из оригинала 11 июня 2010 г. Проверено 30 сентября 2010 г.

[7] Эйнсворт, Элизабет; Стивен Лонг (февраль 2005 г.). «Чему мы научились за 15 лет обогащения CO2 в свободном воздухе (FACE)?» . Новый фитолог . 165 (2): 351–371. дои : 10.1111/j.1469-8137.2004.01224.x . JSTOR 1514718 . ПМИД 15720649 .

[8] «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 15 октября 2011 г. Проверено 4 ноября 2010 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[9] «Региональный институт - влияние повышенного содержания углекислого газа на рост и урожайность пшеницы в эксперименте по обогащению углекислым газом в свободном воздухе австралийского зерна (AGFACE)» . 2012.

[10] «Влияние повышения концентрации углекислого газа в атмосфере на растения | Изучайте науку в Scitable» .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]