Estimating pelagic primary production in lakes: Comparison of 14C incubation and free‐water O2 approaches
Estimating pelagic primary production in lakes: Comparison of 14C incubation and free‐water O2 approaches
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估算湖泊中上层初级生产力：14C 孵化法和自由水 O2 方法的比较
DOI：
10.1002/lom3.10471
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Vanni, Michael J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lottig, Noah R.;Phillips, Joseph S.;Batt, Ryan D.;Scordo, Facundo;Williamson, Tanner J.;Carpenter, Stephen R.;Chandra, Sudeep;Hanson, Paul C.;Solomon, Chistopher T.;Vanni, Michael J.
从历史上看，湖泊生态系统中浮游生物初级生产力的估计是通过测量在实验室或原位条件下培养的样品中碳14（14 C）标记的无机碳的吸收来进行的。然而，孵育方法越来越多地被分析高频原位数据（如游离水溶解氧（O2））中的昼夜变化的方法所取代。虽然有丰富的文献比较的方法估计初级生产使用孵化（例如，14 C和O2瓶实验），以及使用高频数据的方法（例如，尽管有许多不同的模型（如日O2和CO2代谢模型），但很少有直接比较14 C孵育和游离水O2方法来估计初级生产力。我们使用了20个湖泊年的同步测量初级生产量，这些初级生产量是从四个不同湖泊（每个湖泊4-7年）的高频自由水O2数据和14 C孵育中量化的。在所有湖泊中，61%的14 C产量估计值在自由水O2产量估计值的95%可信区间内。变量误差回归支持以下假设：14 C方法估计的是总初级生产量和净初级生产量之间的生产值，并且瓶效应在这里考虑的整个生产值范围内是恒定的。几乎没有证据表明，在夏季分层条件下，这些湖泊中自由水O2or 14 C方法的选择对初级生产力的每日浮游、上层湖估算值有很大的不同。
Historically, estimates of pelagic primary production in lake ecosystems were made by measuring the uptake of carbon‐14 (14C)‐labeled inorganic carbon in samples incubated under laboratory or in situ conditions. However, incubation approaches are increasingly being replaced by methods that analyze diel changes in high‐frequency in situ data such as free‐water dissolved oxygen (O2). While there is a rich literature on the comparison of approaches for estimating primary production using incubations (e.g.,14C and O2bottle experiments), as well for approaches using high‐frequency data (e.g., diel O2and CO2metabolism models), there are few direct comparisons of14C incubations and free‐water O2approaches for estimating primary production. We used 20 lake‐years of concurrent measurements of primary production quantified from high‐frequency free‐water O2data and14C incubations in four different lakes (4–7 years per lake) to compare these different approaches. Across all lakes, 61% of the14C production estimates were within the 95% credible intervals of the free‐water O2production estimates. Error‐in‐variable regressions support the assumption that14C methods estimate a production value between gross primary production and net primary production and the bottle effect is constant across the entire range of production values considered here. There was little evidence that daily pelagic, epilimnetic estimates of primary production differed substantially based on the selection of free‐water O2or14C approaches in these lakes during summer stratified conditions.
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