一氧化二氮测量技术和评估程序

大致有两种方法来测量一氧化二氮的排放:通量室和micrometeorological技术。在室技术,一氧化二氮排放利率通常由封闭上方的大气源(例如土壤、肥料或水体)和测量随着时间的推移顶部空间一氧化二氮浓度的增加。这些通量室技术已经广泛用于测量一氧化二氮排放量从土壤,因为他们是相对便宜和简单,可用于相对比较相邻的治疗,他们允许基于流程的一氧化二氮排放的研究从土壤。他们的主要缺点是测量一氧化二氮排放在一个相对较小的区域,大量的测量和室需要处理排放的大时空变异性。最近的进步通量室技术包括(1)连续使用气相色谱法(GC)一氧化二氮分析(Kiese等,2003),tunable-diode激光,傅里叶变换红外(FTIR)(凯利等,2008)或光声红外光谱(Dinuccio等,2008年)和(2)室的使用,自动打开和关闭(例如布鲁尔等,2000;Kiese等,2003;凯利等,2008)。

Micrometeorological技术涉及测量大气中的一氧化二氮在土壤表面上方的两个或两个以上的点,结合气象测量(例如风速、风向和空气温度)(Denmead等,2000)。这些技术措施一氧化二氮排放在领域范围内,因此空间集成一氧化二氮通量测量。但是他们的缺点,他们需要大量均匀场网站,不太可靠的低风速和高大气稳定,和需要昂贵的一氧化二氮分析设备(福勒等,1997;菲利普斯等,2007)。菲利普斯et al(2007)测量了一氧化二氮通量从flood-irrigated奶牛牧场,使用micrometeorological方法耦合tunable-diode激光器,为了检测一氧化二氮通量,以应对快速变化灌溉、放牧和N肥料应用程序(图6.3)。一氧化二氮通量保持在低位后每个灌溉事件而粮食计划署已接近饱和(> 95%)。然而,两到三天后灌溉,土壤水分减少低于~ 95%粮食计划署,一氧化二氮排放迅速增加和保持高了一到两天。当粮食计划署接近~ 75%,有一个最初通量的快速减少,其次是逐步减少约65%的粮食计划署背景水平。每一氧化二氮通量响应灌溉的大小很大程度上影响了N的输入,通过放牧或N肥。这种模式为每个灌溉或明显降雨相似

图6.3 (a)每日平均为一氧化二氮通量从牧场两个相邻漫灌海湾(S1和S2);和(b)一边粮食计划署(8厘米深度)灌溉和降雨

注:虚线,虚线竖线(a)代表放牧和受精活动在每个站点上。虚线水平线(b)显示95%,75%和65%粮食计划署来源:菲利普斯et al (2007)

事件。Micrometeorological方法非常适合于测量实时通量在应对大面积管理干预。然而,由于附件和室技术是目前最常见的部署方法测量土壤一氧化二氮通量,下面讨论一些关键方面的部署。

通量室部署

通量计算通过确定在给定的时间内顶部空间一氧化二氮浓度的增加(通常约一个小时),每小时和一氧化二氮排放(mg N h - m ~ 2)修正温度和覆盖体积比表面积(de克莱因等人,2003)。这些每小时发射率转换为每天通量对于每一个外壳,然后随着时间的推移,综合使用梯形计算估计总排放量的封闭区域采样周期。

增加顶部空间一氧化二氮的浓度可能减少土壤和大气中的浓度梯度,导致通量下降。这可能会导致一个低估时计算通量完全依赖线性模型(Conen和史密斯,2000;戴维森等,2002)。非

线性模型往往导致更少的偏差变化率的估计与线性模型相比,顶部空间一氧化二氮的浓度(希利等,1996)。

重要的是要认识到,部署附件到土壤表面经常修改的通量测量(Rochette Eriksen-Hamel, 2008)。这些工人356项研究评估使用附件用16个标准来评估室设计和技术。他们的结论是,信心绝对通量值被认为是“非常低”或“低”约60%的研究。为了确保一氧化二氮通量数据是高质量的,Rochette和Eriksen-Hamel(2008)推荐以下六个标准在使用附件:

1使用一个绝缘和发泄base-and-chamber设计。

2避免室高度低于10厘米。

3最小插入深度室5厘米的基地。

4如果样品存储非现场分析,然后使用加压容器的容器已知空气样本存储效率。

5包括至少三个离散的空气样本在部署过程中,其中一个在时间为零。

6测试顶部空间浓度随时间变化的非线性估计dC / dt在时间为零。

同样,Meyer et al(2001)提出以下六个要求精度设计室:

1确保有足够的空气速度在土壤表面克服边界层效应产生的物理设计。

2确保充足的湍流混合的自由体积大(例如约100升)室,以避免形成浓度梯度。

3确保室材料的惰性。

4确保平等环境内外室的压力,这也是通过发泄室,建议由Rochette和Eriksen-Hamel (2008)。

5室与关键的最小化干扰土壤和植物环境变量。

6量化空气的流速的商会在测量顶部空间使用连续或间断的一氧化二氮浓度分析。

采样时间和采样频率

一氧化二氮排放的高时空变异性(图6.3)妨碍室内的一氧化二氮排放通量测量的估计。重大发射事件可能被低估,甚至错过了,当采样间隔几天而频繁的取样定期短时间间隔(史密斯和多臂机,2001),除非与事件相关的采样机制(例如更密集采样后N输入或明显降雨)。例如,帕金(2008)评价山姆乞讨频率实际累积通量的影响,并发现一个为期三天的抽样政权导致了累积排放估计偏差在±10%。这个偏差采样之间的时间间隔的增加,增加了21天的取样间隔导致偏差+ 60%和-40%之间的实际累积通量。史密斯和多臂机(2001)观察到,累积每隔八小时一氧化二氮排放值抽样平均高出14%值基于样本收集每隔三到七天。这种差异在95%置信区间不显著水平,过高的估计和underes-timations发生。值得注意的是他们的时态变化小于相应的空间变化。少采样可能有用的相对比较相邻的治疗,受到类似的条件。然而,使用这些数据来计算年度通量或排放因素应该只被应用与谨慎,作为重要的一氧化二氮排放峰值可能已经错过了。采用与事件相关的抽样制度减少了误差与颞可变性,从而提高了判断的准确性实际流量或排放的因素。

考虑日变化在土壤温度和通量时需要选择一个合适的时间收集室顶部空间样本。通量计算出样本收集的上午10点到中午12点没有显著不同于基于采样期间每隔八小时的气温日变化很小(史密斯和多臂机,2001)。白天的温度和通量数据收集从德国北部草原土壤(Dittert等,2005)也建议中午抽样是24小时内的代表。在昼夜温度和流量波动的情况下很可能会大得多,auto-chambers编程以高频样本可以部署(史密斯和多臂机,2001)。

继续阅读:缓解选项

这篇文章有用吗?

0 0