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LI-COR EC应用案例 |【Nature Geoscience】保护措施减缓了热带泥炭地的温室气体排放

来源:北京力高泰科技有限公司 发布时间:2021-09-01 16:18:08 点击数:184 使用提问 咨询价格

原文以Conservation slows down emission increase from a tropical peatland in Indonesia为标题发表在Nature Geoscience(IF=16.908)上。
作者 | JChandra S. Deshmukh, Dony Julius, Ankur R. Desai等

翻译 | 子毅

气候和土地利用变化是影响热带泥炭地温室气体排放的两大重要因素。然而,在这一地区,温室气体的通量观测数据非常有限。

为此,研究者们使用LI-COR涡度相关通量观测系统,在印尼苏门答腊地区,实地测量了CO2和CH4通量。

数据显示,在未受土地利用变化影响的完整样地(Intact Site,以下简称IS),极端干旱促进了其温室气体排放;而在退化样地(Degraded Site,以下简称DS),温室气体排放量是IS的两倍。

因此,在热带泥炭地,保护好现存未退化土地格外重要。这样每年能削减大约24±5 tCO2e ha-1 yr-1的温室气体排放。

LI-COR涡度相关通量观测系统在本研究中的应用

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LI-COR涡度相关通量观测系统(闭路式)

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自2016年10月至2020年9月以及2017年6月至2020年5月,分别在DS和IS,使用LI-COR涡度相关通量观测系统进行连续定位观测。

该系统由闭路式CO2/H2O分析仪LI-7200、开路式CH4分析仪LI-7700以及三位超声风速仪WindMaster Pro组成。所有这些仪器均安装在塔顶。

仪器采样频率10Hz,数据储存在U盘里。

闭路式CO2/H2O分析仪LI-7200的进气口处的过滤装置,每两周清洁一次。如Flow Drive升高到80%以上(说明过滤装置存在堵塞情况),也需要清理。

LI-7700会在每天凌晨05:00自动清洁下镜面。如光路信号强度低于20,自清洁功能也会自动开启。每两周手动清洁LI-7700的上下镜面。

在塔顶安装LI-191SL-50(LI-COR)光合有效辐射传感器。使用HMP-155(Vaisala)测量大气相对湿度和温度廓线。在DS,廓线测量位置分别为3、7、14、21和40m;在IS,廓线测量位置分别为4、11、20、29和48m。

为计算测量高度下方的通量储存相,使用LI-8100测量大气CO2浓度廓线。采气高度与大气温湿度廓线高度一致。一次测量时长为90s,取最后10s的数据进行记录。由于是测量5层,每轮共计耗时6min,每30min重复测量一轮。

每3个月使用高纯氮气对CO2分析仪的零点进行校准,使用396ppm(±1ppm)的标气做跨度校准。

用HydraProbe II(Stevens Water Monitoring Systems)测量0.15m深处的土温,设置3个重复。

所有气象传感器每秒测量一次,每分钟记录一次平均值,数采为(Model 9210 XLITE, Sutron)。

所有测量系统使用太阳能板和蓄电池供电。

在距离IS和DS通量塔附近(11km以内),使用翻斗式雨量筒测量降雨,IS重复数为3,DS重复数为2。雨量筒安装高度1.5m(距离地面),四周应开阔无冠层遮挡。

涡度相关通量数据处理

使用全能型涡度通量数据处理软件EddyPro®(versioon 6.2.0,LI-COR)计算半小时通量数据(CO2/CH4/H2O)。

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EddyPro ®是一款功能强大的涡度协方差数据处理软件:可计算得到CO2、H2O、CH4、能量通量。EddyPro®可随SmartFlux安装在野外涡度监测系统中,实时处理原始数据;EddyPro®还可安装在个人电脑上,研究者可选择各种处理方法对原始数据做深度分析。

去除垂直方向风速和气体浓度异常值;采用块平均法(Block Average)做除趋势分析;使用平面拟合方法强制垂直方向平均风速为0;频率响应损失校正用于补偿高低频通量损失;WPL方法订正由温度和湿度造成的空气密度波动。

根据廓线4个高度的CO2、相对湿度和空气温度数据,计算测量位置高度下半小时的CO2储存通量。将原始通量数据和储存通量的加和作为净生态系统CO2交换量NEE。

理论上,夜间冠层下方储存的CH4通量会在白天释放出来,并被通量仪器测量到,因此,这部分造成的偏差可忽略。

使用标准的气象学符号,表示通量的方向,负值表示生态系统对CO2和CH4的吸收,正值表示生态系统释放CO2和CH4到大气中。

原文中的主要数据图

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