土壤碳通量测量介绍LMLPPT课件

1、土壤碳通量测量 主要内容 一、土壤呼吸研究背景 二、土壤呼吸测量 三、LI-8100设计的独特之处 四、LI-8100硬件介绍 源与库/全球碳循环 单位：10亿吨碳 一、土壤呼吸研究背景 一、土壤呼吸研究背景 土壤 CO2 从哪里来? 植物根系和微生物的自养呼吸 土壤微生物费解土壤有机质和植物凋落物的异养呼吸 土壤的动物呼吸 土壤碳酸盐的水解 一、土壤呼吸研究背景 土壤CO2 通量研究的重要性? 土壤碳储藏量十分巨大 2x 大气碳, 3x 陆地植物, 0.3x 全部石油燃料储量 (Schlesinger, 1991) 碳的排放量十分巨大 土壤碳通量是10 x 石油 燃料和采伐森林资源的总和 (

2、Pacala, S. W. et. al. 2001. Consistent land- and atmosphere-based U.S. carbon sink estimates. Science 292: 2316-2320) 土壤呼吸在整个生态系统呼吸中所占比例十分巨大 如山毛榉林为 9215% (Longdoz, et al., 2000. Soil CO2 flux in a mixed forest:. Global Change Biol 6:907) 一、土壤呼吸研究背景 土壤CO2 通量的十分不确定性 根系的分布是多变的. 凋落物的分布是多变的. 动物的数量分布是多变的.

3、 土壤的结构是多变的. 因此，土壤表面的CO2 扩散随时间和空 间的变化是非常大的 一、土壤呼吸研究背景 土壤呼吸要求：足够多的取样 空间上的变异 采用短期调查室快速测量 时间上的变异 使用长期测量时对某一地点随着时间的过去自动连续取样测量 一、土壤呼吸研究背景 主要内容 一、土壤呼吸研究背景 二、土壤呼吸测量 三、LI-8100设计的独特之处 四、LI-8100的硬件介绍 LI-8100 方法 闭路式关闭测量室，室内CO2 开始增加； 专用数学模型在测量室内CO2 累积前，估算出CO2增加的初始速度(initial rate)； 二、土壤呼吸测量 t C S V F CO 2 LI-8100

4、 方法 估算初始斜率 ) ( 0 0 CCa dt dC xtt t C TRS W VP F o o o CO )15.273( ) 1000 1(10 2 Initial rate = slope at C= C0 0 0 tta xx eCCCtC 主要内容 一、土壤呼吸研究背景 二、土壤呼吸测量 三、LI-8100设计的独特之处 四、LI-8100的硬件介绍 三、LI-8100设计的独特之处 1、气室内外压力平衡问题的解决 压力通风口的独特设计 2、数据分析模型指数拟合 3、特殊的气室驱动机制减少对环境的扰动 4、气室基座多孔设计避免CO2累积 传统的压力通风口 缺陷：无法解决文氏管效

5、应 文氏管效应 三、LI-8100设计的独特之处 压力通风口 保持气室内外压力平衡（发明专利，LI-COR独有！） 气室顶部压力通风口的横截面为锥形，气室内外气压在静滞环境和大风环境下均能够保持 平衡，使得风向对气室内部空气的扰动最小， LI-8100 气室的通风口设计在真正意义上消 除了文氏管效应（文氏管效应导致管内出现负压，驱使土壤中的高浓度CO2气体快速扩散 到气室中来，导致最后的测定结果比正常值显著增高）。 Initial rate = slope at C = C0 ) ( 0 0 CCa dt dC xtt 0 0 tta xx eCCCtC Fit to C (water vap

6、or dilution corrected CO2 concentration) vs. time Final equation t C TRS W VP F o o o CO )15.273( ) 1000 1(10 2 Requirements: CO2-chamber = CO2-air The flux at the time when CO2-chamber = CO2-air LI-8100设计的独特之处 数据分析模型指数拟合 LI-8100设计的独特之处 特殊的气室驱动机制减少对环境的扰动 104呼吸室 气室在测定过程中以较缓慢的速度打开或关闭，尽可能减少了对周边 大气环境的扰动

7、，消除了对CO2通量测定的影响。 8100-101 长期监测室以垂直驱动机制带动气室开合，适宜测定垄间或 垄内土壤CO2通量； 8100-104 长期监测室有六个张开角度，适合低矮冠层或有障碍物的环 境。 LI-8100设计的独特之处 气室基座多孔设计避免CO2累积 Perforated Baseplate Perforated Baseplate 气室基座的多孔设计大大减小了气室周边环境（光照、降 水、风等）扰动对气室内部测定的影响，并有助于消除基 座下部CO2浓度梯度的改变，而无孔基座常常导致对土壤 CO2释放的抑制。 无孔基座（上图）由于基座下部 CO2富集，抑制附近土壤CO2的扩 散

8、多孔基座（下图）通过外露孔间CO2的 扩散克服了抑制作用，使得测量更为准 确。 红色=低通量速率；蓝色=高通量速率 主要内容 一、土壤呼吸研究背景 二、土壤呼吸测量 三、LI-8100设计的独特之处 四、LI-8100的硬件介绍 LI-8100 自动土壤 CO2 通量测量系统 主机 四、LI-8100的硬件与软件操作 介绍 LI-8100 自动土壤 CO2 通量测量系统 四种气室 8100-102 Survey chamber 8100-104 long-term chamber 8100-103 Survey chamber LI-8100 自动土壤 CO2 通量测量系统 LI-8150多通

9、道测定系统 LI-8100 自动土壤 CO2 通量测量系统 PDA掌上电脑 LI-8100 自动土壤 CO2 通量测量系统 辅助传感器接口 空间与时间尺度上的同步监测 LI-8100/8150系统 LI-8150多通道扩展系统 LI-8100/8150多通道 土壤碳通量自动监测系统 16通道 谢谢各位老师、同学的支持与 合作！ 主要内容 一、土壤呼吸研究背景 二、土壤呼吸测量 三、LI-8100设计的独特之处 四、LI-8100的硬件介绍 三、LI-8100设计的独特之处 1、气室内外压力平衡问题的解决 压力通风口的独特设计 2、数据分析模型指数拟合 3、特殊的气室驱动机制减少对环境的扰动 4

10、、气室基座多孔设计避免CO2累积 LI-8100设计的独特之处 特殊的气室驱动机制减少对环境的扰动 104呼吸室 气室在测定过程中以较缓慢的速度打开或关闭，尽可能减少了对周边 大气环境的扰动，消除了对CO2通量测定的影响。 8100-101 长期监测室以垂直驱动机制带动气室开合，适宜测定垄间或 垄内土壤CO2通量； 8100-104 长期监测室有六个张开角度，适合低矮冠层或有障碍物的环 境。 LI-8100设计的独特之处 气室基座多孔设计避免CO2累积 Perforated Baseplate Perforated Baseplate 气室基座的多孔设计大大减小了气室周边环境（光照、降 水、风等）扰动对气室内部测定的影响，并有助于消除基 座下部CO2浓度梯度的改变，而无孔基座常常导致对土壤 CO2释放的抑制。 无孔基座（上图）由于基座下部 CO2富集，抑制附近土壤CO2的扩 散 多孔基座（下图）通过外露孔间CO2的 扩散克服了抑制作用，使得测量更为准 确。 红色=低通量速率；蓝色=高通量速率 LI-8100设计的独特之处 气室基座多孔设计避免CO2累积 Perforated Baseplate Perforated Baseplate 气室基座的多孔设计大大减小了气室周边环境（光照、降 水、风等）扰动对气室内部测定的影