土壤碳通量测量(介绍)_LML

红色=低通量速率；蓝色 高 红色 低通量速率；蓝色=高 低通量速率 通量速率
◇多孔基座（下图）通过外露 多孔基座（下图） 孔间CO2的扩散克服了抑制 孔间 的扩散克服了抑制 作用，使得测量更为准确。 作用，使得测量更为准确。
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 设计的独特之处 四、LI-8100的硬件介绍 的硬件介绍
Initial rate = slope at C′= C′0
dC ' dt
t = t0
= a ( C x '− C 0 ' )
FCO 2
Wo ) 1000 ∂C ' = RS (To + 273.15) ∂t 10VPo (1 −
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 设计的独特之处 四、LI-8100的硬件介绍 的硬件介绍
′ ′ ′ C ′(t ) = C x + (C0 − C x )e − a (t −t0 )
Initial rate = slope at C′ = C′0
dC ' dt
t = t0
= a ( C x '− C 0 ' )
Final equation
FCO 2
Wo ) 1000 ∂C ' = RS (To + 273.15) ∂t 10VPo (1 −
因此，土壤表面的 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： 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
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 设计的独特之处 四、LI-8100的硬件介绍 的硬件介绍
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? 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 通量研究的重要性? 土壤
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) 大气碳, 陆地植物,
The flux at the time when CO2-chamber = CO2-air
LI-8100设计的独特之处 设计的独特之处
特殊的气室驱动机制——减少对环境的扰动 减少对环境的扰动 特殊的气室驱动机制
104呼吸室
气室在测定过程中以较缓慢的速度打开或关闭， 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 可能减少了对周边大气环境的扰动，消除了对 通量测定的影响。 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， 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； 通量； 适宜测定垄间或垄内土壤 通量 8100-104 长期监测室有六个张开角度，适合低矮冠 长期监测室有六个张开角度， 层或有障碍物的环境。 层或有障碍物的环境。
LI-8100设计的独特之处 设计的独特之处
气室基座多孔设计——避免 2累积 避免CO 气室基座多孔设计 避免
Perforated Baseplate
无孔基座（上图） ◆无孔基座（上图）由于 基座下部CO2 富集 ， 抑制 富集， 基座下部 附近土壤CO 附近土壤 2的扩散
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 光照、降水、风等） 定的影响，并有助于消除基座下部CO2浓 定的影响，并有助于消除基座下部 浓 度梯度的改变，而无孔基座常常导致对土壤 度梯度的改变， CO2释放的抑制。 释放的抑制。 释放的抑制
LI-8100 自动土壤 CO2 通量测量系统 ——LI-8150多通道测定系统 多通道测定系统
LI-8100 自动土壤 CO2 通量测量系统 ——PDA掌上电脑 掌上电脑
LI-8100 自动土壤 CO2 通量测量系统 ——辅助传感器接口 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 系统
三、LI-8100设计的独特之处 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 压力通风口的独特设计 2、数据分析模型——指数拟合 、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 、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 、气室基座多孔设计 避免CO2累积 避免 累积
LI-8100 方法
LI-8100 CO2 Increase with Time
440 430
FCO 2
V ∂C = S ∂t
C O 2 (ppm )
420 410 400
390 380 0 20 40 60 80 100 120 140 160
Time (s)
估算初始斜率
′ ′ ′ C ′(t ) = C x + (C0 − C x )e − a (t −t0 )
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 92±15% (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 土壤
LI-8100设计的独特之处 设计的独特之处
数据分析模型——指数拟合 指数拟合 数据分析模型
Requirements: CO2-chamber = CO2-air Fit to C′ (water vapor dilution corrected CO2 concentration) vs. time
四、LI-8100的硬件与软件操作 介绍 的硬件与软件操作
LI-8100 自动土壤 CO2 通量测量系统 ——主机 主机
LI-8100 自动土壤 CO2 通量测量系统 ——四种气室 四种气室
8100-102 Survey chamber
8100-103 Survey chamber
8100-104 long-term chamber
LI-8150多通道扩展系统 LI-8150多通道扩展系统
LI-8100/8150多通道 多通道 土壤碳通量自动监测系统
16通道 通道
谢谢各位老师、 谢谢各位老师、同学的 支持与合作！ 支持与合作！
碳的排放量十分巨大
土壤碳通量是10x 石油 燃料和采伐森林资源的总和 (Pacala, S. W. et. 土壤碳通量是 al. 2001. Consistent land- and atmosphere-based U.S. carbon sink estimates. Science 292: 2316-2320)
土壤碳通量测量
基因有限公司农业环境科学部 北京力高泰科技有限公司
2009-03-16
源自文库
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 设计的独特之处 四、LI-8100硬件介绍 硬件介绍
一、土壤呼吸研究背景
源与库/全球碳循环 源与库 全球碳循环
单位： 亿吨碳 单位：10亿吨碳
传统的压力通风口
文氏管效应
缺陷： 缺陷：无法解决文氏管效应
三、LI-8100设计的独特之处 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！） 独有！ 保持气室内外压力平衡 发明专利， 独有
气室顶部压力通风口的横截面为锥形， 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， 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 气室的通风口设计在真正意义上消除了文氏管效应 真正意义上消除了文氏管效应（ 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 管效应导致管内出现负压，驱使土壤中的高浓度 到气室中来，导致最后的测定结果比正常值显著增高）。 到气室中来，导致最后的测定结果比正常值显著增高）。
•根系的分布是多变的... 根系的分布是多变的... 根系的分布是多变的 •凋落物的分布是多变的... 凋落物的分布是多变的... 凋落物的分布是多变的 •动物的数量分布是多变的... 动物的数量分布是多变的... 动物的数量分布是多变的 •土壤的结构是多变的... 土壤的结构是多变的 土壤的结构是多变的
二、土壤呼吸测量
LI-8100 方法
闭路式——关闭测量室，室内CO2 开始增加； 关闭测量室，室内 开始增加； 闭路式 关闭测量室 专用数学模型——在测量室内 2 累积前，估 在测量室内CO 累积前， 专用数学模型 在测量室内 算出CO2增加的初始速度 增加的初始速度(initial rate)； 算出