3.生态学实验技术-通量的测定 31--最终版
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如何测量？
如何确定 各个生态 系统是碳 源还是碳 汇测量？
通量观测技术
通量观测技术
通量的概念 通量观测的基本原理 通量观测的基本条件 通量观测的优点 通量观测存在的不确定性 通量观测塔的发展 其他常见通量测定方法
I 概念
• 通量 • 辐射通量 • 显热通量和潜热通量 • 物质通量 • 水通量
5.关于土壤呼吸的测量，说法正确的是 A.测量北京东灵山白桦林样地的土壤呼吸时，应穿着板鞋，因为 比较轻便 B.在海南尖峰岭的热带雨林，生态系的一个男生一天可以挖掘4 个壕沟样方 C.制作土壤呼吸collar环用的PVC管，需要提前3个月从美国订货 D.本次课程的答疑安排在6月7号下午，不来的同学都是好汉
显热和潜热通量
显热:不发生物体和媒介的状态变化(相变)条件下,通过热传导和对流(湍 流) 所运输的能量（烤火感到温暖） 显热通量:两个温度不同的物体接触时,会发生热量传输,传输的热流量称 为显热通量. 显热通量与温度差值成正比. 潜能:当物质因发生相变而吸收或放出的热能. （酒精挥发皮肤感到凉爽） 潜热通量:通过大气等介质,水蒸汽传输能量时,单位时间通过单位面积的 潜热流量.潜热通量与断面两侧的水蒸汽浓度差成正比.
3.关于区分根呼吸与微生物呼吸的方法，下列描述错误的是 A.利用离体法测量根呼吸需要操作迅速，尽可能在较短时间内测量 B. 深管法和壕沟法都是利用断根的办法来分离微生物呼吸与根呼吸 C.树皮环割虽然切断了光合作用产物向地下的供应，但能仍能保证植物 水分的运输 D.同位素示踪法的最大优点为对土壤呼吸环境的干扰较小
通量,单位时间内通过某一界面单位面积所输送的动量、
热量和物质等物理量
陆地生态系统土壤、植物、大气系统物质和能量交换过 程中, 物理量通过某种界面进行,如土壤-根系界面、叶 片-空气界面、土壤-大气界面、植被-大气界面.
生态系统能量输入主要来自于太阳辐射
辐射通量: 单位时间内物质放出的能量 辐射通量密度: 在一个平面上单位时间单位面积 放出的能量
Leabharlann Baidu
2.关于土壤呼吸，下列描述正确的是 A.土壤呼吸是生态系统碳循环的重要环节，因为 NEP = NPP- RS B.土壤呼吸中的异养组分和自养组分所占比例接近50% C.依据14-C 13-C在C3和C4植物及其土壤中的丰度差异，可以区分 呼吸出的CO2来自于土壤中的老碳还是新碳，这一方法也被称为稳 定同位素法 D.在实际测量中，完全分离自养呼吸和异样呼吸是不可能的
库 （pools） 与通量（flux，时间单位）
通量 flux
库
库
Pool
Pool
源 （sources）与 汇（sinks）
源：单位时间内，库发生净件小，则库相对于外部环境是源 汇：单位时间内，库发生了净增加，则为汇 碳收支（Carbon budget）：不同碳库的大小以及他们之间 的碳通量值
陆地各类生态系 统扮演巨大碳汇 角色
4.关于壕沟法测量土壤呼吸，下列描述正确的是
A.经验表明，壕沟挖掘之后应放置至少6个月，测得的异养呼吸较为较 为可靠
B.在森林中，壕沟内土块的上表面积通常为1m*1m，对壕沟深度没有要 求
C.壕沟的四周和地表需要用聚乙烯材料包裹，以阻止根向土块内生长
D.利用壕沟法测量土壤呼吸时，每次都应剪除collar环附近生长的矮小 植物，防止其对实测微生物呼吸造成干扰
1.关于土壤呼吸下列哪项叙述是错误的？
A.一般说来，土壤呼吸分为自养呼吸和异养呼吸
B.“菌根”是指由于真菌侵染而形成的“根-真菌” 共生体，其作用之一为扩大细根的吸收面积
C.根际微生物主要养分来源为根的分泌物，因此， 根际微生物的呼吸作用属于根驱动的异养呼吸
D.大部分的死根分解之后都会形成稳定有机质存储 于土壤中
呼吸作用
Pool Flow
Litter layer
Soil
Below-ground biomass
Litter
DR
DL
Soil organic matter
P Run off
Soil animals
II 通量观测的基本原理
涡度相关技术
LI7000 闭路红外气 体分析仪(LI-COR, Inc.),
二氧化碳断面仪
涡度相关是全球通量观测网络(FLUXNET)测定植被/大气间CO2通量的主要技术手段
•在常通量层中某一高度上,测量垂直风速 和被测气体密度的脉动值便可确定该气体 在这一高度上的通量值.
涡度指单位面积内空气旋转速率的平均情况
Net Ecosystem Exchange
CSAT3 三维超声风速仪 (Campbell Scientific,Inc),
LI-7500 开路红外气体分 析仪(LI-COR, Inc.),
•在常通量层中某一 高度上,测量垂直风 速（w）和被测气体 密度的脉动值(c)便 可确定该气体在这一 高度上的通量值.
温湿度传感器(Vaisala HMP45C), CR5000 数据采集器 (Campbell Scientific, Inc.).
• 但在实际生态系统中,这种划分很困难,通常利用微 气象法测定H2O 通量是各种通量的总和,可以依据下 垫面的植被覆盖状况和各种假设条件具体定义为蒸 发通量、蒸腾通量和蒸散通量 .
熟悉这幅概念图吗？
NEE
CO2 通量
Atmosphere 光合作用
Above-ground biomass
L
Litterfall
物质通量
• 湍流:时间和空间上不规则运动的流体运动形态,三 维，非线性，涡旋运动（各种天气现象）
• 涡:处于湍流状态的流体中,其形态不停地变换、运 动方向无规则旋转的气团
• 当流体呈层流（稳定流动）或静止状态时,输送现 象是由分子运动引起的,称为分子输送
• 当流体为湍流运动时,输送现象是由流体要素自身 的运动引起的,称为湍流输送
• 扩散是物理量输送的主要机制之一.静止流体的扩 散主要是浓度梯度驱动的分子扩散,在运动激烈的 流体中,主要是湍流扩散.（CO2-地下-地表-林冠）
H2O 通量
蒸散: 地面的蒸发、植被冠层截获降雨的蒸发和植 物蒸腾(主要是叶片)三部分之和.
H2O 通量: 地面蒸发、植被冠层截获降雨的蒸发和 植物的蒸腾通量.
如何确定 各个生态 系统是碳 源还是碳 汇测量？
通量观测技术
通量观测技术
通量的概念 通量观测的基本原理 通量观测的基本条件 通量观测的优点 通量观测存在的不确定性 通量观测塔的发展 其他常见通量测定方法
I 概念
• 通量 • 辐射通量 • 显热通量和潜热通量 • 物质通量 • 水通量
5.关于土壤呼吸的测量，说法正确的是 A.测量北京东灵山白桦林样地的土壤呼吸时，应穿着板鞋，因为 比较轻便 B.在海南尖峰岭的热带雨林，生态系的一个男生一天可以挖掘4 个壕沟样方 C.制作土壤呼吸collar环用的PVC管，需要提前3个月从美国订货 D.本次课程的答疑安排在6月7号下午，不来的同学都是好汉
显热和潜热通量
显热:不发生物体和媒介的状态变化(相变)条件下,通过热传导和对流(湍 流) 所运输的能量（烤火感到温暖） 显热通量:两个温度不同的物体接触时,会发生热量传输,传输的热流量称 为显热通量. 显热通量与温度差值成正比. 潜能:当物质因发生相变而吸收或放出的热能. （酒精挥发皮肤感到凉爽） 潜热通量:通过大气等介质,水蒸汽传输能量时,单位时间通过单位面积的 潜热流量.潜热通量与断面两侧的水蒸汽浓度差成正比.
3.关于区分根呼吸与微生物呼吸的方法，下列描述错误的是 A.利用离体法测量根呼吸需要操作迅速，尽可能在较短时间内测量 B. 深管法和壕沟法都是利用断根的办法来分离微生物呼吸与根呼吸 C.树皮环割虽然切断了光合作用产物向地下的供应，但能仍能保证植物 水分的运输 D.同位素示踪法的最大优点为对土壤呼吸环境的干扰较小
通量,单位时间内通过某一界面单位面积所输送的动量、
热量和物质等物理量
陆地生态系统土壤、植物、大气系统物质和能量交换过 程中, 物理量通过某种界面进行,如土壤-根系界面、叶 片-空气界面、土壤-大气界面、植被-大气界面.
生态系统能量输入主要来自于太阳辐射
辐射通量: 单位时间内物质放出的能量 辐射通量密度: 在一个平面上单位时间单位面积 放出的能量
Leabharlann Baidu
2.关于土壤呼吸，下列描述正确的是 A.土壤呼吸是生态系统碳循环的重要环节，因为 NEP = NPP- RS B.土壤呼吸中的异养组分和自养组分所占比例接近50% C.依据14-C 13-C在C3和C4植物及其土壤中的丰度差异，可以区分 呼吸出的CO2来自于土壤中的老碳还是新碳，这一方法也被称为稳 定同位素法 D.在实际测量中，完全分离自养呼吸和异样呼吸是不可能的
库 （pools） 与通量（flux，时间单位）
通量 flux
库
库
Pool
Pool
源 （sources）与 汇（sinks）
源：单位时间内，库发生净件小，则库相对于外部环境是源 汇：单位时间内，库发生了净增加，则为汇 碳收支（Carbon budget）：不同碳库的大小以及他们之间 的碳通量值
陆地各类生态系 统扮演巨大碳汇 角色
4.关于壕沟法测量土壤呼吸，下列描述正确的是
A.经验表明，壕沟挖掘之后应放置至少6个月，测得的异养呼吸较为较 为可靠
B.在森林中，壕沟内土块的上表面积通常为1m*1m，对壕沟深度没有要 求
C.壕沟的四周和地表需要用聚乙烯材料包裹，以阻止根向土块内生长
D.利用壕沟法测量土壤呼吸时，每次都应剪除collar环附近生长的矮小 植物，防止其对实测微生物呼吸造成干扰
1.关于土壤呼吸下列哪项叙述是错误的？
A.一般说来，土壤呼吸分为自养呼吸和异养呼吸
B.“菌根”是指由于真菌侵染而形成的“根-真菌” 共生体，其作用之一为扩大细根的吸收面积
C.根际微生物主要养分来源为根的分泌物，因此， 根际微生物的呼吸作用属于根驱动的异养呼吸
D.大部分的死根分解之后都会形成稳定有机质存储 于土壤中
呼吸作用
Pool Flow
Litter layer
Soil
Below-ground biomass
Litter
DR
DL
Soil organic matter
P Run off
Soil animals
II 通量观测的基本原理
涡度相关技术
LI7000 闭路红外气 体分析仪(LI-COR, Inc.),
二氧化碳断面仪
涡度相关是全球通量观测网络(FLUXNET)测定植被/大气间CO2通量的主要技术手段
•在常通量层中某一高度上,测量垂直风速 和被测气体密度的脉动值便可确定该气体 在这一高度上的通量值.
涡度指单位面积内空气旋转速率的平均情况
Net Ecosystem Exchange
CSAT3 三维超声风速仪 (Campbell Scientific,Inc),
LI-7500 开路红外气体分 析仪(LI-COR, Inc.),
•在常通量层中某一 高度上,测量垂直风 速（w）和被测气体 密度的脉动值(c)便 可确定该气体在这一 高度上的通量值.
温湿度传感器(Vaisala HMP45C), CR5000 数据采集器 (Campbell Scientific, Inc.).
• 但在实际生态系统中,这种划分很困难,通常利用微 气象法测定H2O 通量是各种通量的总和,可以依据下 垫面的植被覆盖状况和各种假设条件具体定义为蒸 发通量、蒸腾通量和蒸散通量 .
熟悉这幅概念图吗？
NEE
CO2 通量
Atmosphere 光合作用
Above-ground biomass
L
Litterfall
物质通量
• 湍流:时间和空间上不规则运动的流体运动形态,三 维，非线性，涡旋运动（各种天气现象）
• 涡:处于湍流状态的流体中,其形态不停地变换、运 动方向无规则旋转的气团
• 当流体呈层流（稳定流动）或静止状态时,输送现 象是由分子运动引起的,称为分子输送
• 当流体为湍流运动时,输送现象是由流体要素自身 的运动引起的,称为湍流输送
• 扩散是物理量输送的主要机制之一.静止流体的扩 散主要是浓度梯度驱动的分子扩散,在运动激烈的 流体中,主要是湍流扩散.（CO2-地下-地表-林冠）
H2O 通量
蒸散: 地面的蒸发、植被冠层截获降雨的蒸发和植 物蒸腾(主要是叶片)三部分之和.
H2O 通量: 地面蒸发、植被冠层截获降雨的蒸发和 植物的蒸腾通量.