研究背景

地球温暖化は生態系の炭素交換に影響を与え、ひいては陸上生態系の炭素集積能力を変える。青蔵高原は面積が巨大で炭素埋蔵量が高いため、青蔵高原は気候温暖化に特に敏感であり、生態系炭素循環の気候温暖化への応答を研究する理想的な地域となっている。しかし、従来の実験は土壌表層の加温に集中しており、より深い土壌の温暖化に対する応答は無視されており、生態系炭素フラックスの土壌断面全体の温暖化に対する応答はまだ明確ではない。

研究方法：

青海海北駅の高冷草地生態系に構築された全断面土壌増温（Whole-soil warming）実験に基づいて、全断面土壌増温（深さ1メートル、加熱4°C）が生態系炭素フラックス（総生態系生産力GEP、生態系呼吸ER、純生態系炭素交換NEEなどの3つの成分、2018-2020年、3年野外原位置観測を含む）に与える影響を研究した。また、48件の記事を含むデータベースをまとめ、地球メタ分析を通じてこれらのフラックスに対する実験的温暖化の一般的なモデルを考察した。

主な研究結果：

その結果、土壌全体の温暖化は生態系総生産力（GEP）を14%、生態系呼吸（ER）を11%向上させたが、高寒草原の生態系純炭素交換（NEE）への影響は小さかった。メタ分析では、温暖化もGEP（10%〜11%）とER（13%）向上したが、NEEは変化しなかった。温暖化による植物群落の変化と成長季節の延長は温暖化下でGEPとERがより高い主な原因である可能性があり、2つのフラックスの相互相殺はNEEの温暖化への応答が小さい可能性がある。

図2高冷草地生態系の炭素フラックスに対する全断面土壌増温の影響（3年平均）

また、生態系炭素フラックスと土壌温度（0-10 cm）との間には顕著な正の相関関係があり、温度が高いほど、総生態系生産力、生態系呼吸、純生態系炭素交換過程が強いことを示している（図3）。

図3高寒草地生態系炭素フラックスと土壌温度と水分（0-10 cm）との関係

本文中の深層土壌の増温が土壌炭素フラックスに与える影響を研究するために、多機能、新型秤量式制御実験システムであるSoilScope制御型蒸着システムソリューションをお勧めします。

このシステムの野外増温試験装置は、土壌中の増温方法を採用し、増温の均一性を確保する。直径3メートルの円形領域で0.1℃〜5.0℃の増温効果を実現し、温度調節可能、加熱電力：5 kw/加熱領域。

土体内に加熱棒を設置して増温を実現し、それによって土体に直接熱を伝達することができ、温度制御設備を配合することで土壌温度を目標範囲に安定させることができる。自然増温やその他の加熱方式の温度変動が大きすぎる問題はなく、異なる作物の成長、土壌修復などの特定の需要に適している。

加熱棒は土体の規模に応じて合理的に配置することができ、熱は棒体から周囲へ放射拡散し、局所的な過熱や冷区を避けることができる。地表加熱に比べて、深層土壌の同期増温を実現し、土体全体の温度一致性を保障することができる。

加熱棒の通電後、急速に熱を発生することができ、熱は直接土体に作用し、空気などの環境への熱損失を減少する。特に低温環境下では、土壌の低温制限を迅速に打破し、土体の昇温周期を短縮することができる。

設置時に必要に応じて深さと密度を埋めることができ、土壌の既存構造を乱さない。温室栽培、ビニールハウス育苗、凍土解凍、土壌汚染修復（微生物活性向上）などの多種のシーンに適用し、外部の天気の影響を受けない。

このシステムは原状土を取り、土柱の面積は1平方メートルで、高さはカスタマイズできる。

げんけいせきど

このシステムはまた、SoilGAS CO 2 CH 4 N 2 O H 2 OオンラインモニタとiChamber-LY蒸着クラウンチャンバを結合することができ、土壌CO 2、CH 4、N 2 O排出フラックスをオンライン、リアルタイムで測定することができる。モニタはレーザー吸収スペクトル原理に基づいて、測定精度はppb級に達した。

SoilGAS CO 2 CH 4 N 2 O H 2 Oオンラインモニタ

iChamber-LY蒸着冠層室は澳作公司が自主的に開発設計し、昇降制御が可能で、枠と柱がなく、測定点の降雨、風速などの小気候に影響がない。土壌温室ガスフラックス測定にも、群落光合成室にも使用できます。

システム構成の多重制御は、最大27個のクラウンチャンバを有することができる。各冠層室の測定時間は設定可能である。

iChamber-LY蒸着クラウンチャンバ