产品应用

相关产品

相关产品资讯

您现在的位置:首页 > 产品应用 > 典型案例 > 典型案例

南京大学句容生态实验站采用LI-COR涡度协方差测量解决方案

来源: 发布时间:2020-03-24 14:19:56 点击数: 使用提问咨询价格

据亚洲通量网秘书处1月16日消息,南京大学句容生态实验站(Jurong Ecological Experimental Station, JREES)加入了亚洲通量网。该站点采用的是LI-COR涡度协方差「完整」测量解决方案

\

(含CH4/CO2/H2O通量以及生物气象参数监测)

 

一、句容生态实验站基本情况

句容生态实验站(Jurong Ecological Experimental Station, JREES)由南京大学于2015年4月建立,位于江苏省句容市后白镇后白良种场(31˚48'24.59"N,119˚13'2.15"E)。实验站点气候类型属于北亚热带半湿润季风气候,总体气候特征为季风显著、四季分明、气候温和、雨水丰沛、光照充足、无霜期长。根据中国气象局句容气象站1981-2010年气候资料统计,句容市年平均气温15.5℃,日平均气温稳定通过10℃作物生长期为230天,年积温4952.7℃,年极端最高气温39.6℃,年极端最低气温-14.8℃;年降水量1099.1 mm,其中春季255.2 mm,占全年23%,夏季526.5 mm,占全年48%,秋季184.5 mm,占全年17%,冬季132.9 mm,占全年12%;年日照时数1999.3 h,其中春季512.4 h,占全年26%,夏季572.7 h,占全年29%,秋季500.4 h,占全年25%,冬季414.4 h,占全年21%;年平均相对湿度78.6%;年平均风速2.8 m/s。

 

实验站点土壤类型为典型水稻土,土壤质地为粘壤土。根据北京师范大学研制的中国土壤数据集分析表明,实验站点表层土壤(0-30 cm)的砂粒、粉粒、粘粒含量分别为16.73%,61.10%,22.17%;砾石含量为15.76 g/100g;土壤容重为1.39 g/cm3;土壤孔隙率为51.7 cm3/100cm3;土壤pH值(测定土壤H2O的pH值)为6.31;土壤有机质含量为1.99 g/100g;根系丰度为5.39,表明大部分植物根系分布在0-30 cm土壤内;土壤总氮、总磷、总钾含量分别为0.12 g/100g、0.05 g/100g、1.71 g/100g;土壤碱解氮、有效磷、有效钾含量分别为78.29 mg/kg、6.49 mg/kg、66.36 mg/kg。

 

实验站点周年作物种植制度为稻-麦轮作,夏季种植水稻,冬季种植小麦。水稻生长季为每年6月中旬到11月下旬,全生育期约为155-165天;小麦生长季为每年12月上旬到次年6月上旬,全生育期约为195-205天(含越冬期)。实验站点种植水稻品种为南粳5055(Oryza sativa L.),种植方式为苗床育苗-机械移栽,苗床育苗水稻种子使用量为60 kg ha-1,移栽株行株距为25×16 cm;小麦种植方式为撒播种植,小麦种子使用量为225 kg ha-1;水稻和小麦收割方式均为联合收割机进行收割作业,并实行水稻和小麦秸秆全量还田耕作。此外,在水稻生长季开展稻-鸭复合生态农业模式。根据水稻生长发育和物候情况,将其分为6个生长阶段,分别为分蘖期、拔节孕穗期、抽穗开花期、灌浆期、乳熟期、蜡熟期。此外,还包括2个非生长阶段,分别为种植前期和收获后期。

 

实验站点稻田水分管理具体为分蘖期、拔节孕穗期和抽穗开花期保持持续淹水,保持水位5-20 cm;灌浆期和乳熟期间歇淹水和烤田交替进行;蜡熟期自然排水直至收割。实验站点施肥包括水稻移栽前施用农用堆肥和还田小麦秸秆;化学肥料分3次施用,分别为水稻移栽时施用基础肥料:尿素(N含量45%)150 kg ha-1,过磷酸钙(有效P2O5含量15%)450 kg ha-1,氯化钾(K2O含量60%)225 kg ha-1;分蘖期施用分蘖肥料:尿素60 kg ha-1;抽穗期施用抽穗肥料:尿素90 kg ha-1。

 

二、涡度相关系统

(1)植被叶绿素荧光自动观测仪器

荧光观测系统采用Fluospec2进行野外观测。叶绿素荧光自动观测仪包含IP67防护箱、电源控制部分、微电脑控制部分、温湿度控制等部分。系统有两个高灵敏度光纤光谱仪QEpro及HR2000+(Ocean Optics, Inc., Florida, USA)构成。每个光谱仪可进行上下两个通道切换(下图),朝上通道采用余弦校正器,观测太阳下行辐照度,朝下通道采用裸光纤或者余弦校正器,观测地物反射辐亮度。采用的光谱仪QEpro,波段范围730~780 nm,光谱分辨率(FWHM)0.3 nm,采样间隔0.1 nm,信噪比(SNR)1000:1,用于反演叶绿素荧光。采用星下点观测,测定冠层反射光谱时,探头的视场角为25°,在冠层以上5 m高度时,观测范围大约为直径2m的圆形。系统配有另一光谱仪HR2000+,波段范围400~1000 nm,光谱分辨率(FWHM)1 nm,采样间隔0.5 nm。可进行各种植被指数(如NDVI、PRI等)计算。两台光谱仪均集成在恒温箱系统中,内置风扇等降温设备,保证系统温度稳定。整套系统放置在距离地面2米的白色百叶箱中,观测时放置黑布遮盖。2019年开始句容站同时安装了SIFprism自动荧光观测系统(Zhang etl al., 2019)。

 

(2)涡度相关通量观测仪器

EC系统主要由以下仪器设备组成:①用于测量三维风速和声波温度的超声风速仪(WindMaster Pro, Gill Instruments Limited, Hampshire, UK);②用于测量CH4浓度的开路CH4激光分析仪(LI-7700, LI-COR Inc., Lincoln, NE, USA);③用于测量CO2和水汽浓度的开路CO2/H2O红外气体分析仪(LI-7500A, LI-COR Inc., Lincoln, NE, USA)。三个传感器均安装在镀锌钢管三脚架横杆上,垂直于主风向,传感器间距约为20 cm,超声风速仪距离地面3.5 m。为了减少涡流之间的干扰,在水平面上,将CH4分析仪与超声风速仪向南、向西调整20 cm和10 cm,将CO2/H2O分析仪与超声风速仪向北、向东调整20 cm和10 cm,并将CO2/H2O分析仪头部倾斜15度,以尽量减少反射镜上累积降水。

 

\

LI-COR涡度协方差「完整」测量解决方案

含CH4/CO2/H2O通量以及生物气象参数监测

(句容生态实验站,图源/asiaflux.net)

 

\

LI-7700开路式CH4分析仪、

LI-7500DS开路式CO2/H2O分析仪、

Gill三维超声风速仪

 

(3)微气象观测仪器

在通量塔周围同时测量微气象数据。使用两个温湿度传感器(HMP155, Vaisala Group, Helsinki, Finland)分别在地面以上0.5 m和2.6 m的高度记录相对湿度(RH)和环境空气温度(TA)。降雨量(P)采用翻斗式雨量计(Texas Electronics TR-525M, Texas Instruments, Dallas, USA)测量。利用光量子传感器(LI-190SL, LI-COR Inc., Lincoln, NE, USA)在离地2.25 m处测量光合量子通量密度(PPFD)。净辐射(Rn)用四分量辐射计(CNR4, Kipp & Zonen, Delft, Netherlands)测量。

 

(4)土壤指标观测仪器

土壤热通量(SHF)采用埋于土壤表面以下0.05 m的热通量板(HFP01, Hukseflux Thermal Sensors, Delft, Netherlands)在三个不同位置进行重复测量。在土壤表面以下0.05 m、0.10 m、0.20 m、0.30 m和0.50 m深度,使用五个土壤温湿度传感器(Stevens Hydra Probe II,Stevens Water Monitoring Systems,Portland,USA)测量土壤体积含水量(SWC)和土壤温度(TS)。另外两个土壤热传感器(LI-7900-180, LI-COR Inc., Lincoln, NE, USA)埋在土壤表面以下0.05 m(TS5cm)和0.20 m(TS20cm)处,用于测量土壤温度。

 

参考文献:

Dai S., Ju W., Zhang, Y., He, Q.,\nSong, L., Li,J.(2019). Variations and drivers of methane fluxes from\na rice-wheat rotation agroecosystem in eastern China at seasonal and\ndiurnal scales. 690 (10), 973-990.

 

Zhang,\nZ., Zhang, Y., Porcar-Castell, A., Joiner,J.,\nGuanter, L., et. al.Reduction\nof structural impacts and distinction of photosynthetic pathways in a\nglobal estimation of GPP from space-borne solar-induced chlorophyll\nfluorescence. Remote Sensing of Environment (under review).

 

以上内容来源:

http://asiaflux.net/

https://chinaspec.nju.edu.cn/

联系我们CONTACT US