Обогащение углекислым газом свободного воздуха ( FACE ) — это метод, используемый экологами и фитобиологами , который повышает концентрацию CO2 в определенной области и позволяет измерить реакцию роста растений. Эксперименты с использованием FACE необходимы, поскольку большинство исследований, изучающих влияние повышенных концентраций CO2, проводились в лабораториях, где отсутствуют многие факторы, включая конкуренцию растений. Измерение влияния повышенного содержания CO2 с использованием FACE — более естественный способ оценки того, как рост растений изменится в будущем по мере повышения концентрации CO2 в атмосфере. FACE также позволяет измерить влияние повышенного содержания CO2 на растения , которые нельзя выращивать в небольших помещениях ( например, деревья ). Однако эксперименты с использованием FACE требуют значительно больших затрат по сравнению с экспериментами в теплицах.
Горизонтальные или вертикальные трубы размещаются по кругу вокруг экспериментального участка, который может быть от 1 до 30 м в диаметре , и они выделяют обогащенный CO2 воздух вокруг растений. Концентрация CO2 поддерживается на желаемом уровне с помощью датчиков, размещенных на участке, которые передают данные на компьютер, который затем регулирует поток CO2 из труб.
Круги FACE использовались в лесах умеренного пояса в некоторых частях США , 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 Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне . [1] Технологии FACE еще не были внедрены в старовозрастных лесах или ключевых биомах для связывания углерода , таких как тропические леса или бореальные леса , и определение будущих приоритетов исследований для этих регионов считается неотложной задачей. [2]
Примерами использования этого метода в глобальном масштабе являются TasFACE, который исследует воздействие повышенного уровня CO2 на местные луга в Тасмании , Австралия . В настоящее время в Хоршаме, Виктория, Австралия, создается национальный массив FACE для пшеницы в качестве совместного проекта Департамента первичной промышленности Виктории и Мельбурнского университета. [3] EucFACE — единственный в Австралии эксперимент FACE для лесов, который был создан Университетом Западного Сиднея в лесах Камберлендской равнины, где преобладает Eucalyptus tereticornis, недалеко от Ричмонда, Новый Южный Уэльс, в 2012 году . [4]
Эксперимент FACE начался в Университете Дьюка в июне 1994 года. Подразделение Блэквуд в Дьюкском лесу содержит установку переноса и хранения углерода из леса в атмосферу. Она состоит из четырех участков обогащения CO2 в открытом воздухе , которые обеспечивают более высокие уровни концентрации CO2 в атмосфере , и четырех участков, которые обеспечивают контроль CO2 в окружающей среде. [ 5] Было 253 публикации , сообщающих о результатах эксперимента. [6]
В 2004 году метаанализ 15 лет исследований FACE показал, что реакция на повышенный уровень CO2 с использованием FACE лишь немного увеличивает урожайность сельскохозяйственных культур (5-7% у риса и 8% у пшеницы ). Эти реакции были ниже, чем ожидалось из предыдущих исследований, в которых измерялся эффект в лабораторных условиях или в закрытых помещениях. Это имеет важные последствия, поскольку предыдущие прогнозы производства продовольствия предполагали, что снижение урожайности в результате изменения климата будет компенсировано увеличением урожайности из-за повышенного уровня CO2 . [ 7]
По состоянию на 2010 год формируется более полная картина, при этом наблюдается значительная разница в реакции для разных видов растений, доступности воды и концентрации озона. [8] Например, проект Horsham FACE 2007-2010 годов (с использованием посевов пшеницы) в Виктории, Австралия, обнаружил, что «эффект eCO2 заключался в увеличении биомассы урожая в период созревания на 20%, а биомасса корней цветения увеличилась на 49%». [9] Это исследование также приходит к выводу, что «необходимо исследовать широкий генофонд, чтобы увидеть, способны ли конкретные сорта больше реагировать на eCO2». Было обнаружено, что повышенный уровень углекислого газа в атмосфере снижает потребление воды растениями и, следовательно, поглощение азота, что особенно полезно для урожайности в засушливых регионах. [10] Содержание углеводов в культурах увеличивается за счет фотосинтеза, но содержание белка снижается из-за более низкого поглощения азота. Бобовые и их симбиотические «азотфиксирующие» бактерии, по-видимому, получают больше пользы от повышенного уровня углекислого газа, чем большинство других видов.
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)