3生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件

1.關(guān)于土壤呼吸下列哪項敘述是錯誤的？A.一般說來，土壤呼吸分為自養(yǎng)呼吸和異養(yǎng)呼吸B.“菌根”是指由于真菌侵染而形成的“根-真菌”共生體，其作用之一為擴(kuò)大細(xì)根的吸收面積C.根際微生物主要養(yǎng)分來源為根的分泌物，因此，根際微生物的呼吸作用屬于根驅(qū)動的異養(yǎng)呼吸D.大部分的死根分解之后都會形成穩(wěn)定有機(jī)質(zhì)存儲于土壤中1.關(guān)于土壤呼吸下列哪項敘述是錯誤的？12.關(guān)于土壤呼吸，下列描述正確的是A.土壤呼吸是生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，因為NEP=NPP-RSB.土壤呼吸中的異養(yǎng)組分和自養(yǎng)組分所占比例接近50%C.依據(jù)14-C13-C在C3和C4植物及其土壤中的豐度差異，可以區(qū)分呼吸出的CO2來自于土壤中的老碳還是新碳，這一方法也被稱為穩(wěn)定同位素法D.在實際測量中，完全分離自養(yǎng)呼吸和異樣呼吸是不可能的2.關(guān)于土壤呼吸，下列描述正確的是23.關(guān)于區(qū)分根呼吸與微生物呼吸的方法，下列描述錯誤的是A.利用離體法測量根呼吸需要操作迅速，盡可能在較短時間內(nèi)測量B.深管法和壕溝法都是利用斷根的辦法來分離微生物呼吸與根呼吸C.樹皮環(huán)割雖然切斷了光合作用產(chǎn)物向地下的供應(yīng)，但能仍能保證植物水分的運輸D.同位素示蹤法的最大優(yōu)點為對土壤呼吸環(huán)境的干擾較小3.關(guān)于區(qū)分根呼吸與微生物呼吸的方法，下列描述錯誤的是34.關(guān)于壕溝法測量土壤呼吸，下列描述正確的是A.經(jīng)驗表明，壕溝挖掘之后應(yīng)放置至少6個月，測得的異養(yǎng)呼吸較為較為可靠B.在森林中，壕溝內(nèi)土塊的上表面積通常為1m*1m，對壕溝深度沒有要求C.壕溝的四周和地表需要用聚乙烯材料包裹，以阻止根向土塊內(nèi)生長D.利用壕溝法測量土壤呼吸時，每次都應(yīng)剪除collar環(huán)附近生長的矮小植物，防止其對實測微生物呼吸造成干擾4.關(guān)于壕溝法測量土壤呼吸，下列描述正確的是45.關(guān)于土壤呼吸的測量，說法正確的是A.測量北京東靈山白樺林樣地的土壤呼吸時，應(yīng)穿著板鞋，因為比較輕便B.在海南尖峰嶺的熱帶雨林，生態(tài)系的一個男生一天可以挖掘4個壕溝樣方C.制作土壤呼吸collar環(huán)用的PVC管，需要提前3個月從美國訂貨D.本次課程的答疑安排在6月7號下午，不來的同學(xué)都是好漢5.關(guān)于土壤呼吸的測量，說法正確的是5庫Pool庫Pool通量

flux庫（pools）

與通量（flux，時間單位）庫庫通量庫（pools）與通量（flux，時間6源（sources）與匯（sinks）源：單位時間內(nèi)，庫發(fā)生凈件小，則庫相對于外部環(huán)境是源匯：單位時間內(nèi)，庫發(fā)生了凈增加，則為匯碳收支（Carbonbudget）：不同碳庫的大小以及他們之間的碳通量值源（sources）與匯（sinks）源：單位時間內(nèi)，庫73生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件8陸地各類生態(tài)系統(tǒng)扮演巨大碳匯角色如何測量？陸地各類生態(tài)系統(tǒng)扮演巨大碳匯角色如何測量？93生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件103生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件11如何確定各個生態(tài)系統(tǒng)是碳源還是碳匯測量？如何確定各個生態(tài)系統(tǒng)是碳源還是碳匯測量？12通量觀測技術(shù)通量觀測技術(shù)133生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件14通量觀測技術(shù)通量的概念通量觀測的基本原理通量觀測的基本條件通量觀測的優(yōu)點通量觀測存在的不確定性通量觀測塔的發(fā)展其他常見通量測定方法通量觀測技術(shù)通量的概念15I概念通量輻射通量顯熱通量和潛熱通量物質(zhì)通量水通量I概念通量16通量,單位時間內(nèi)通過某一界面單位面積所輸送的動量、熱量和物質(zhì)等物理量陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤、植物、大氣系統(tǒng)物質(zhì)和能量交換過程中,物理量通過某種界面進(jìn)行,如土壤-根系界面、葉片-空氣界面、土壤-大氣界面、植被-大氣界面.通量,單位時間內(nèi)通過某一界面單位面積所輸送的動量、熱量和物質(zhì)17輻射通量:單位時間內(nèi)物質(zhì)放出的能量輻射通量密度:

在一個平面上單位時間單位面積放出的能量生態(tài)系統(tǒng)能量輸入主要來自于太陽輻射輻射通量:單位時間內(nèi)物質(zhì)放出的能量生態(tài)系統(tǒng)能量輸入主要來自18顯熱和潛熱通量顯熱:不發(fā)生物體和媒介的狀態(tài)變化(相變)條件下,通過熱傳導(dǎo)和對流(湍流)所運輸?shù)哪芰浚净鸶械綔嘏╋@熱通量:兩個溫度不同的物體接觸時,會發(fā)生熱量傳輸,傳輸?shù)臒崃髁糠Q為顯熱通量.顯熱通量與溫度差值成正比.潛能:當(dāng)物質(zhì)因發(fā)生相變而吸收或放出的熱能.（酒精揮發(fā)皮膚感到?jīng)鏊摕嵬?通過大氣等介質(zhì),水蒸汽傳輸能量時,單位時間通過單位面積的潛熱流量.潛熱通量與斷面兩側(cè)的水蒸汽濃度差成正比.顯熱和潛熱通量顯熱:不發(fā)生物體和媒介的狀態(tài)變化(相變)條件下19物質(zhì)通量湍流:時間和空間上不規(guī)則運動的流體運動形態(tài),三維，非線性，渦旋運動（各種天氣現(xiàn)象）渦:處于湍流狀態(tài)的流體中,其形態(tài)不停地變換、運動方向無規(guī)則旋轉(zhuǎn)的氣團(tuán)當(dāng)流體呈層流（穩(wěn)定流動）或靜止?fàn)顟B(tài)時,輸送現(xiàn)象是由分子運動引起的,稱為分子輸送當(dāng)流體為湍流運動時,輸送現(xiàn)象是由流體要素自身的運動引起的,稱為湍流輸送擴(kuò)散是物理量輸送的主要機(jī)制之一.靜止流體的擴(kuò)散主要是濃度梯度驅(qū)動的分子擴(kuò)散,在運動激烈的流體中,主要是湍流擴(kuò)散.（CO2-地下-地表-林冠）物質(zhì)通量湍流:時間和空間上不規(guī)則運動的流體運動形態(tài),三維，非20H2O通量

蒸散:地面的蒸發(fā)、植被冠層截獲降雨的蒸發(fā)和植物蒸騰(主要是葉片)三部分之和.H2O通量:地面蒸發(fā)、植被冠層截獲降雨的蒸發(fā)和植物的蒸騰通量.

但在實際生態(tài)系統(tǒng)中,這種劃分很困難,通常利用微氣象法測定H2O通量是各種通量的總和,可以依據(jù)下墊面的植被覆蓋狀況和各種假設(shè)條件具體定義為蒸發(fā)通量、蒸騰通量和蒸散通量

.H2O通量蒸散:地面的蒸發(fā)、植被冠層截獲降雨的蒸21CO2

通量SoilorganicmatterSoilLitterlayerAtmosphereAbove-groundbiomassSoilanimals光合作用呼吸作用Below-groundbiomassLitterLLitterfallDLDRPRunoffPoolFlowNEE熟悉這幅概念圖嗎？CO2通量SoilorganicmatterSoilL22II通量觀測的基本原理II通量觀測的基本原理23CSAT3三維超聲風(fēng)速儀(CampbellScientific,Inc),LI7000閉路紅外氣體分析儀(LI-COR,Inc.),LI-7500開路紅外氣體分析儀(LI-COR,Inc.),溫濕度傳感器(VaisalaHMP45C),CR5000數(shù)據(jù)采集器(CampbellScientific,Inc.).渦度相關(guān)技術(shù)在常通量層中某一高度上,測量垂直風(fēng)速（w）和被測氣體密度的脈動值(c)便可確定該氣體在這一高度上的通量值.CSAT3三維超聲風(fēng)速儀LI7000閉路紅外氣體分析儀(24二氧化碳斷面儀二氧化碳斷面儀25渦度相關(guān)是全球通量觀測網(wǎng)絡(luò)(FLUXNET)測定植被/大氣間CO2通量的主要技術(shù)手段渦度指單位面積內(nèi)空氣旋轉(zhuǎn)速率的平均情況在常通量層中某一高度上,測量垂直風(fēng)速和被測氣體密度的脈動值便可確定該氣體在這一高度上的通量值.渦度相關(guān)是全球通量觀測網(wǎng)絡(luò)(FLUXNET)測定植被/大氣間26NetEcosystemExchangeNetEcosystemExchange27III通量觀測的基本條件III通量觀測的基本條件28穩(wěn)定的觀測環(huán)境(痕量氣體的濃度不隨時間而改變)平坦均一的下墊面(通過某一層面痕量氣體的濃度和通量相同)常通量層(在一定高度范圍內(nèi)通量不隨高度而改變)具有均質(zhì)的植被大氣邊界層內(nèi)湍流劇烈且湍流間歇期短穩(wěn)定的觀測環(huán)境(痕量氣體的濃度不隨時間而改變)29IV通量觀測的優(yōu)點IV通量觀測的優(yōu)點30不會對觀測環(huán)境產(chǎn)生擾動,能夠觀測到連續(xù)長期的通量紀(jì)錄,能測得較大尺度的下墊面通量。不會對觀測環(huán)境產(chǎn)生擾動,能夠觀測到連續(xù)長期的通量紀(jì)錄,能測得31V通量觀測存在的不確定性V通量觀測存在的不確定性32(1)CO2

的儲存效應(yīng)（對高度的要求）

湍流作用較弱時,從土壤和葉片擴(kuò)散的CO2

不能達(dá)到儀器測定高度,造成傳感器所測值不包含傳感器下方的CO2

通量低矮草地較高的森林(1)CO2的儲存效應(yīng)（對高度的要求）低矮草地較高的33當(dāng)大氣熱力分層穩(wěn)定或湍流混合作用較弱,在渦度相關(guān)測定結(jié)果中加入儲存項,才能真正評價生態(tài)系統(tǒng)的CO2

通量。當(dāng)大氣熱力分層穩(wěn)定或湍流混合作用較弱,在渦度相關(guān)測定結(jié)果中34(2)夜間CO2通量數(shù)據(jù)全球大約有270多個長期的通量觀測臺站.有效數(shù)據(jù)量只有總數(shù)的65%-75%,

有效夜間CO2通量數(shù)據(jù)所占夜間數(shù)據(jù)比例低于50%.

夜間,空氣層結(jié)比較穩(wěn)定,儀器在離地較高的地方測定的通量不能真實地反映.如何判斷夜間數(shù)據(jù)的可信度?

不可信或缺失的數(shù)據(jù)如何進(jìn)行合理的校正或插補?(2)夜間CO2通量數(shù)據(jù)全球大約有270多個長期的通量觀測35夜間通量數(shù)據(jù)處理的一般過程對夜間數(shù)據(jù)進(jìn)行評價可靠的數(shù)據(jù)與氣象環(huán)境要素(溫度,濕度)建立數(shù)學(xué)模型用模型來校正和插補無效和缺測的夜間數(shù)據(jù)夜間數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價標(biāo)準(zhǔn)剔除夜間通量出現(xiàn)負(fù)值的數(shù)據(jù)剔除數(shù)值明顯超出可能的最大呼吸強(qiáng)度的數(shù)據(jù)摩擦風(fēng)速作為空氣湍流強(qiáng)弱的判斷標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)風(fēng)速大于某閾值(u*≥0.25m·s?1),數(shù)據(jù)可信.夜間通量數(shù)據(jù)處理的一般過程對夜間數(shù)據(jù)進(jìn)行評價夜間數(shù)據(jù)質(zhì)量的評36(3)CO2

水平平流效應(yīng)所測下墊面有一定粗糙度和地形起伏,容易引起氣流的平流效應(yīng);由于復(fù)雜地形的影響,渦度相關(guān)測定的NEE可能偏低40%.①③④⑥?⑨?⑤④⑨⑦⑧Flux-tower(3)CO2水平平流效應(yīng)①③④⑥?⑨?⑤④⑨⑦⑧Flux37Kominami等在同一小流域內(nèi)設(shè)置了兩套渦度相關(guān)系統(tǒng)和一套箱式法系統(tǒng),位于山谷中比山脊偏高36%.⑥⑤⑩⑧⑩④⑦⑨⑤⑩⑨?①②③④⑨?④⑨Eco-TowerFlux-tower①③④⑥?⑨?⑤④⑨⑦⑧Flux-towerKominami等在同一小流域內(nèi)設(shè)置了兩套渦度相關(guān)系統(tǒng)和一38(4)空間代表性空間代表性:空間中一點(儀器所在點)的測量值能在多大程度上反映實際下墊面的平均或累積狀況.通量貢獻(xiàn)區(qū):對觀測點的通量大小產(chǎn)生主要影響的下墊面區(qū)域(footprint)或源面積(sourcearea)通量貢獻(xiàn)區(qū)的大小與位置依風(fēng)向、儀器觀測高度、下墊面粗糙度和邊界層特征(大氣穩(wěn)定度等)變化而發(fā)生瞬時改變(4)空間代表性空間代表性:空間中一點(儀器所在點)的測量39對于面積足夠大、下墊面均一的生態(tài)系統(tǒng),渦度相關(guān)可反映生態(tài)系統(tǒng)真實的NEE.生態(tài)景觀的破碎化,以及地形因子的影響,一般的生態(tài)系統(tǒng)多為斑塊型的鑲嵌結(jié)構(gòu).對于面積足夠大、下墊面均一的生態(tài)系統(tǒng),渦度相關(guān)可反映生態(tài)系40LI7000閉路紅外氣體分析儀(LI-COR,Inc.),LI-7500開路紅外氣體分析儀(LI-COR,Inc.),紅外線光路暴露在外面通過管路抽取氣體導(dǎo)入閉路紅外氣體分析儀內(nèi),分析氣樣中CO2濃度LI7000閉路紅外氣體分析儀(LI-COR,Inc.)41AsiaFlux網(wǎng)主要以CPEC

為主Ameri-Flux網(wǎng)兩種觀測系統(tǒng)并行Euro-Flux網(wǎng)以CPEC為主Ko-Flux網(wǎng)以O(shè)PEC為主.(5)開路和閉路紅外分析儀AsiaFlux網(wǎng)主要以CPEC為主(5)開路和閉路42開路和閉路紅外氣體分析儀比較開路和閉路紅外氣體分析儀比較43開路閉路反應(yīng)速度快反應(yīng)速度中等不需要其他輔助設(shè)備需管道、泵等下雨的時候不能用與天氣條件無關(guān)只能人工校準(zhǔn)可以自動校準(zhǔn),長期穩(wěn)定開路和閉路紅外氣體分析儀比較開路閉路反應(yīng)速度快反應(yīng)速度中等不需要其他輔助設(shè)備需管道、泵等44表現(xiàn)在對觀測環(huán)境的適應(yīng)性、設(shè)備維護(hù)和觀測結(jié)果等方面的差異.

開路系統(tǒng)以高頻率響應(yīng)為主要優(yōu)勢,觀測數(shù)據(jù)不會造成高頻數(shù)據(jù)丟失,但是此系統(tǒng)的傳感器易受外界環(huán)境(如降雨)的影響.

閉路相對比較穩(wěn)定,不容易受到外界環(huán)境的干擾,適用于長期穩(wěn)定的通量觀測,但抽氣管對CO2濃度變化脈沖具有衰減作用而易導(dǎo)致高頻數(shù)據(jù)丟失,因此CPEC在觀測過程中可能低估通量值.表現(xiàn)在對觀測環(huán)境的適應(yīng)性、設(shè)備維護(hù)和觀測結(jié)果等方面的差異.45VI通量觀測塔的發(fā)展VI通量觀測塔的發(fā)展46全球通量網(wǎng)于1996年發(fā)起,旨在有效聯(lián)合全球通量研究者,共同研究全球范圍內(nèi)不同經(jīng)緯度、不同生態(tài)系統(tǒng)類型通量的國際性研究組織.

全球通量網(wǎng)于1996年發(fā)起,旨在有效聯(lián)合全球通量研究者,共473生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件483生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件493生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件50以中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)為依托,以渦度相關(guān)和箱式法為主要技術(shù)手段,進(jìn)行典型生態(tài)系統(tǒng)與大氣間CO2

和水熱通量長期觀測的研究網(wǎng)絡(luò).

如森林:長白山、千煙洲、鼎湖山、西雙版納、草地(海北、內(nèi)蒙古)和農(nóng)田(禹城)等以中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)為依托,以渦度相關(guān)和箱式法為主要技術(shù)手513生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件523生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件53歐洲網(wǎng)全部集中在森林植被上,主要目的是研究歐洲森林CO2

匯的容量以及調(diào)節(jié)氣候的作用.歐洲網(wǎng)所有研究基金都來自歐盟的支持。目前網(wǎng)站已和地中海網(wǎng)等合并成為歐洲碳網(wǎng)站。歐洲網(wǎng)覆蓋的范圍較美洲網(wǎng)集中,氣候類型主要包括地中海氣候、溫帶氣候和干旱性氣候.歐洲網(wǎng)的數(shù)據(jù)是由CO2

信息分析中心提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù),有德國、比利時、荷蘭、丹麥、芬蘭、法國和英國的9個數(shù)據(jù)庫可供使用.歐洲網(wǎng)全部集中在森林植被上,主要目的是研究歐洲森林CO2匯54美洲網(wǎng)建立于1996年美洲網(wǎng)建立于1996年55VII其他通量觀測的方法VII其他通量觀測的方法56即密閉箱法,原理:保持被測地塊上方箱內(nèi)空氣與外界沒有任何交換情況下,通過一段較短時間內(nèi)箱內(nèi)被測氣體濃度變化來獲得該氣體界面交換通量.式中,A箱子的底面積,m被測氣體的質(zhì)量,t時間.

箱式法-靜態(tài)箱法CO2CO2CO2ChamberAnalyzerP即密閉箱法,原理:保持被測地塊上方箱內(nèi)空氣與外界沒有任何交換57動態(tài)箱法(開放箱法),讓一定流量的空氣通過箱子,通過箱體入口和出口處空氣被測氣體的濃度差來確定通量.Fg值可由下式確定:AnalyzerP2P1Q1Q2CO2_inCO2_outCO2CO2CO2Chamber箱式法-動態(tài)箱法動態(tài)箱法(開放箱法),讓一定流量的空氣通過箱子,通過箱體入58優(yōu)點：無擾動長期觀測較大尺度通量缺點：受限于環(huán)境條件:如上風(fēng)向沒有足夠下墊面晚間大氣穩(wěn)定,湍流弱AnalyzerP2P1Q1Q2CO2_inCO2_outCO2CO2CO2Chamber優(yōu)點：原理簡單儀器價格便宜操作容易移動便利適宜小尺度測量缺點：擾動改變CO2濃度、氣壓箱法和渦度相關(guān)法比較優(yōu)點：無擾動AnalyzerP2P1Q1Q2CO2_inCO593生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件603生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件613生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件623生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件633生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件643生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件653生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件663生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件673生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件683生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件693生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件703生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件713生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件723生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件73結(jié)束語通量觀測是一種適用于較大尺度的長期測定生態(tài)系統(tǒng)二氧化碳交換量的有效手段,通過和其他方法的組合可以產(chǎn)生更多的信息.未來還需要不斷克服通量觀測本身存在的缺陷,提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性.結(jié)束語通量觀測是一種適用于較大尺度的長期測定生態(tài)系統(tǒng)二氧化碳74謝謝你們，別忘了答疑，祝你們有一個開心的暑假！謝謝你們，別忘了答疑，祝你們有一個開心的暑假！751.關(guān)于土壤呼吸下列哪項敘述是錯誤的？A.一般說來，土壤呼吸分為自養(yǎng)呼吸和異養(yǎng)呼吸B.“菌根”是指由于真菌侵染而形成的“根-真菌”共生體，其作用之一為擴(kuò)大細(xì)根的吸收面積C.根際微生物主要養(yǎng)分來源為根的分泌物，因此，根際微生物的呼吸作用屬于根驅(qū)動的異養(yǎng)呼吸D.大部分的死根分解之后都會形成穩(wěn)定有機(jī)質(zhì)存儲于土壤中1.關(guān)于土壤呼吸下列哪項敘述是錯誤的？762.關(guān)于土壤呼吸，下列描述正確的是A.土壤呼吸是生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，因為NEP=NPP-RSB.土壤呼吸中的異養(yǎng)組分和自養(yǎng)組分所占比例接近50%C.依據(jù)14-C13-C在C3和C4植物及其土壤中的豐度差異，可以區(qū)分呼吸出的CO2來自于土壤中的老碳還是新碳，這一方法也被稱為穩(wěn)定同位素法D.在實際測量中，完全分離自養(yǎng)呼吸和異樣呼吸是不可能的2.關(guān)于土壤呼吸，下列描述正確的是773.關(guān)于區(qū)分根呼吸與微生物呼吸的方法，下列描述錯誤的是A.利用離體法測量根呼吸需要操作迅速，盡可能在較短時間內(nèi)測量B.深管法和壕溝法都是利用斷根的辦法來分離微生物呼吸與根呼吸C.樹皮環(huán)割雖然切斷了光合作用產(chǎn)物向地下的供應(yīng)，但能仍能保證植物水分的運輸D.同位素示蹤法的最大優(yōu)點為對土壤呼吸環(huán)境的干擾較小3.關(guān)于區(qū)分根呼吸與微生物呼吸的方法，下列描述錯誤的是784.關(guān)于壕溝法測量土壤呼吸，下列描述正確的是A.經(jīng)驗表明，壕溝挖掘之后應(yīng)放置至少6個月，測得的異養(yǎng)呼吸較為較為可靠B.在森林中，壕溝內(nèi)土塊的上表面積通常為1m*1m，對壕溝深度沒有要求C.壕溝的四周和地表需要用聚乙烯材料包裹，以阻止根向土塊內(nèi)生長D.利用壕溝法測量土壤呼吸時，每次都應(yīng)剪除collar環(huán)附近生長的矮小植物，防止其對實測微生物呼吸造成干擾4.關(guān)于壕溝法測量土壤呼吸，下列描述正確的是795.關(guān)于土壤呼吸的測量，說法正確的是A.測量北京東靈山白樺林樣地的土壤呼吸時，應(yīng)穿著板鞋，因為比較輕便B.在海南尖峰嶺的熱帶雨林，生態(tài)系的一個男生一天可以挖掘4個壕溝樣方C.制作土壤呼吸collar環(huán)用的PVC管，需要提前3個月從美國訂貨D.本次課程的答疑安排在6月7號下午，不來的同學(xué)都是好漢5.關(guān)于土壤呼吸的測量，說法正確的是80庫Pool庫Pool通量

flux庫（pools）

與通量（flux，時間單位）庫庫通量庫（pools）與通量（flux，時間81源（sources）與匯（sinks）源：單位時間內(nèi)，庫發(fā)生凈件小，則庫相對于外部環(huán)境是源匯：單位時間內(nèi)，庫發(fā)生了凈增加，則為匯碳收支（Carbonbudget）：不同碳庫的大小以及他們之間的碳通量值源（sources）與匯（sinks）源：單位時間內(nèi)，庫823生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件83陸地各類生態(tài)系統(tǒng)扮演巨大碳匯角色如何測量？陸地各類生態(tài)系統(tǒng)扮演巨大碳匯角色如何測量？843生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件853生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件86如何確定各個生態(tài)系統(tǒng)是碳源還是碳匯測量？如何確定各個生態(tài)系統(tǒng)是碳源還是碳匯測量？87通量觀測技術(shù)通量觀測技術(shù)883生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件89通量觀測技術(shù)通量的概念通量觀測的基本原理通量觀測的基本條件通量觀測的優(yōu)點通量觀測存在的不確定性通量觀測塔的發(fā)展其他常見通量測定方法通量觀測技術(shù)通量的概念90I概念通量輻射通量顯熱通量和潛熱通量物質(zhì)通量水通量I概念通量91通量,單位時間內(nèi)通過某一界面單位面積所輸送的動量、熱量和物質(zhì)等物理量陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤、植物、大氣系統(tǒng)物質(zhì)和能量交換過程中,物理量通過某種界面進(jìn)行,如土壤-根系界面、葉片-空氣界面、土壤-大氣界面、植被-大氣界面.通量,單位時間內(nèi)通過某一界面單位面積所輸送的動量、熱量和物質(zhì)92輻射通量:單位時間內(nèi)物質(zhì)放出的能量輻射通量密度:

在一個平面上單位時間單位面積放出的能量生態(tài)系統(tǒng)能量輸入主要來自于太陽輻射輻射通量:單位時間內(nèi)物質(zhì)放出的能量生態(tài)系統(tǒng)能量輸入主要來自93顯熱和潛熱通量顯熱:不發(fā)生物體和媒介的狀態(tài)變化(相變)條件下,通過熱傳導(dǎo)和對流(湍流)所運輸?shù)哪芰浚净鸶械綔嘏╋@熱通量:兩個溫度不同的物體接觸時,會發(fā)生熱量傳輸,傳輸?shù)臒崃髁糠Q為顯熱通量.顯熱通量與溫度差值成正比.潛能:當(dāng)物質(zhì)因發(fā)生相變而吸收或放出的熱能.（酒精揮發(fā)皮膚感到?jīng)鏊摕嵬?通過大氣等介質(zhì),水蒸汽傳輸能量時,單位時間通過單位面積的潛熱流量.潛熱通量與斷面兩側(cè)的水蒸汽濃度差成正比.顯熱和潛熱通量顯熱:不發(fā)生物體和媒介的狀態(tài)變化(相變)條件下94物質(zhì)通量湍流:時間和空間上不規(guī)則運動的流體運動形態(tài),三維，非線性，渦旋運動（各種天氣現(xiàn)象）渦:處于湍流狀態(tài)的流體中,其形態(tài)不停地變換、運動方向無規(guī)則旋轉(zhuǎn)的氣團(tuán)當(dāng)流體呈層流（穩(wěn)定流動）或靜止?fàn)顟B(tài)時,輸送現(xiàn)象是由分子運動引起的,稱為分子輸送當(dāng)流體為湍流運動時,輸送現(xiàn)象是由流體要素自身的運動引起的,稱為湍流輸送擴(kuò)散是物理量輸送的主要機(jī)制之一.靜止流體的擴(kuò)散主要是濃度梯度驅(qū)動的分子擴(kuò)散,在運動激烈的流體中,主要是湍流擴(kuò)散.（CO2-地下-地表-林冠）物質(zhì)通量湍流:時間和空間上不規(guī)則運動的流體運動形態(tài),三維，非95H2O通量

蒸散:地面的蒸發(fā)、植被冠層截獲降雨的蒸發(fā)和植物蒸騰(主要是葉片)三部分之和.H2O通量:地面蒸發(fā)、植被冠層截獲降雨的蒸發(fā)和植物的蒸騰通量.

但在實際生態(tài)系統(tǒng)中,這種劃分很困難,通常利用微氣象法測定H2O通量是各種通量的總和,可以依據(jù)下墊面的植被覆蓋狀況和各種假設(shè)條件具體定義為蒸發(fā)通量、蒸騰通量和蒸散通量

.H2O通量蒸散:地面的蒸發(fā)、植被冠層截獲降雨的蒸96CO2

通量SoilorganicmatterSoilLitterlayerAtmosphereAbove-groundbiomassSoilanimals光合作用呼吸作用Below-groundbiomassLitterLLitterfallDLDRPRunoffPoolFlowNEE熟悉這幅概念圖嗎？CO2通量SoilorganicmatterSoilL97II通量觀測的基本原理II通量觀測的基本原理98CSAT3三維超聲風(fēng)速儀(CampbellScientific,Inc),LI7000閉路紅外氣體分析儀(LI-COR,Inc.),LI-7500開路紅外氣體分析儀(LI-COR,Inc.),溫濕度傳感器(VaisalaHMP45C),CR5000數(shù)據(jù)采集器(CampbellScientific,Inc.).渦度相關(guān)技術(shù)在常通量層中某一高度上,測量垂直風(fēng)速（w）和被測氣體密度的脈動值(c)便可確定該氣體在這一高度上的通量值.CSAT3三維超聲風(fēng)速儀LI7000閉路紅外氣體分析儀(99二氧化碳斷面儀二氧化碳斷面儀100渦度相關(guān)是全球通量觀測網(wǎng)絡(luò)(FLUXNET)測定植被/大氣間CO2通量的主要技術(shù)手段渦度指單位面積內(nèi)空氣旋轉(zhuǎn)速率的平均情況在常通量層中某一高度上,測量垂直風(fēng)速和被測氣體密度的脈動值便可確定該氣體在這一高度上的通量值.渦度相關(guān)是全球通量觀測網(wǎng)絡(luò)(FLUXNET)測定植被/大氣間101NetEcosystemExchangeNetEcosystemExchange102III通量觀測的基本條件III通量觀測的基本條件103穩(wěn)定的觀測環(huán)境(痕量氣體的濃度不隨時間而改變)平坦均一的下墊面(通過某一層面痕量氣體的濃度和通量相同)常通量層(在一定高度范圍內(nèi)通量不隨高度而改變)具有均質(zhì)的植被大氣邊界層內(nèi)湍流劇烈且湍流間歇期短穩(wěn)定的觀測環(huán)境(痕量氣體的濃度不隨時間而改變)104IV通量觀測的優(yōu)點IV通量觀測的優(yōu)點105不會對觀測環(huán)境產(chǎn)生擾動,能夠觀測到連續(xù)長期的通量紀(jì)錄,能測得較大尺度的下墊面通量。不會對觀測環(huán)境產(chǎn)生擾動,能夠觀測到連續(xù)長期的通量紀(jì)錄,能測得106V通量觀測存在的不確定性V通量觀測存在的不確定性107(1)CO2

的儲存效應(yīng)（對高度的要求）

湍流作用較弱時,從土壤和葉片擴(kuò)散的CO2

不能達(dá)到儀器測定高度,造成傳感器所測值不包含傳感器下方的CO2

通量低矮草地較高的森林(1)CO2的儲存效應(yīng)（對高度的要求）低矮草地較高的108當(dāng)大氣熱力分層穩(wěn)定或湍流混合作用較弱,在渦度相關(guān)測定結(jié)果中加入儲存項,才能真正評價生態(tài)系統(tǒng)的CO2

通量。當(dāng)大氣熱力分層穩(wěn)定或湍流混合作用較弱,在渦度相關(guān)測定結(jié)果中109(2)夜間CO2通量數(shù)據(jù)全球大約有270多個長期的通量觀測臺站.有效數(shù)據(jù)量只有總數(shù)的65%-75%,

有效夜間CO2通量數(shù)據(jù)所占夜間數(shù)據(jù)比例低于50%.

夜間,空氣層結(jié)比較穩(wěn)定,儀器在離地較高的地方測定的通量不能真實地反映.如何判斷夜間數(shù)據(jù)的可信度?

不可信或缺失的數(shù)據(jù)如何進(jìn)行合理的校正或插補?(2)夜間CO2通量數(shù)據(jù)全球大約有270多個長期的通量觀測110夜間通量數(shù)據(jù)處理的一般過程對夜間數(shù)據(jù)進(jìn)行評價可靠的數(shù)據(jù)與氣象環(huán)境要素(溫度,濕度)建立數(shù)學(xué)模型用模型來校正和插補無效和缺測的夜間數(shù)據(jù)夜間數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價標(biāo)準(zhǔn)剔除夜間通量出現(xiàn)負(fù)值的數(shù)據(jù)剔除數(shù)值明顯超出可能的最大呼吸強(qiáng)度的數(shù)據(jù)摩擦風(fēng)速作為空氣湍流強(qiáng)弱的判斷標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)風(fēng)速大于某閾值(u*≥0.25m·s?1),數(shù)據(jù)可信.夜間通量數(shù)據(jù)處理的一般過程對夜間數(shù)據(jù)進(jìn)行評價夜間數(shù)據(jù)質(zhì)量的評111(3)CO2

水平平流效應(yīng)所測下墊面有一定粗糙度和地形起伏,容易引起氣流的平流效應(yīng);由于復(fù)雜地形的影響,渦度相關(guān)測定的NEE可能偏低40%.①③④⑥?⑨?⑤④⑨⑦⑧Flux-tower(3)CO2水平平流效應(yīng)①③④⑥?⑨?⑤④⑨⑦⑧Flux112Kominami等在同一小流域內(nèi)設(shè)置了兩套渦度相關(guān)系統(tǒng)和一套箱式法系統(tǒng),位于山谷中比山脊偏高36%.⑥⑤⑩⑧⑩④⑦⑨⑤⑩⑨?①②③④⑨?④⑨Eco-TowerFlux-tower①③④⑥?⑨?⑤④⑨⑦⑧Flux-towerKominami等在同一小流域內(nèi)設(shè)置了兩套渦度相關(guān)系統(tǒng)和一113(4)空間代表性空間代表性:空間中一點(儀器所在點)的測量值能在多大程度上反映實際下墊面的平均或累積狀況.通量貢獻(xiàn)區(qū):對觀測點的通量大小產(chǎn)生主要影響的下墊面區(qū)域(footprint)或源面積(sourcearea)通量貢獻(xiàn)區(qū)的大小與位置依風(fēng)向、儀器觀測高度、下墊面粗糙度和邊界層特征(大氣穩(wěn)定度等)變化而發(fā)生瞬時改變(4)空間代表性空間代表性:空間中一點(儀器所在點)的測量114對于面積足夠大、下墊面均一的生態(tài)系統(tǒng),渦度相關(guān)可反映生態(tài)系統(tǒng)真實的NEE.生態(tài)景觀的破碎化,以及地形因子的影響,一般的生態(tài)系統(tǒng)多為斑塊型的鑲嵌結(jié)構(gòu).對于面積足夠大、下墊面均一的生態(tài)系統(tǒng),渦度相關(guān)可反映生態(tài)系115LI7000閉路紅外氣體分析儀(LI-COR,Inc.),LI-7500開路紅外氣體分析儀(LI-COR,Inc.),紅外線光路暴露在外面通過管路抽取氣體導(dǎo)入閉路紅外氣體分析儀內(nèi),分析氣樣中CO2濃度LI7000閉路紅外氣體分析儀(LI-COR,Inc.)116AsiaFlux網(wǎng)主要以CPEC

為主Ameri-Flux網(wǎng)兩種觀測系統(tǒng)并行Euro-Flux網(wǎng)以CPEC為主Ko-Flux網(wǎng)以O(shè)PEC為主.(5)開路和閉路紅外分析儀AsiaFlux網(wǎng)主要以CPEC為主(5)開路和閉路117開路和閉路紅外氣體分析儀比較開路和閉路紅外氣體分析儀比較118開路閉路反應(yīng)速度快反應(yīng)速度中等不需要其他輔助設(shè)備需管道、泵等下雨的時候不能用與天氣條件無關(guān)只能人工校準(zhǔn)可以自動校準(zhǔn),長期穩(wěn)定開路和閉路紅外氣體分析儀比較開路閉路反應(yīng)速度快反應(yīng)速度中等不需要其他輔助設(shè)備需管道、泵等119表現(xiàn)在對觀測環(huán)境的適應(yīng)性、設(shè)備維護(hù)和觀測結(jié)果等方面的差異.

開路系統(tǒng)以高頻率響應(yīng)為主要優(yōu)勢,觀測數(shù)據(jù)不會造成高頻數(shù)據(jù)丟失,但是此系統(tǒng)的傳感器易受外界環(huán)境(如降雨)的影響.

閉路相對比較穩(wěn)定,不容易受到外界環(huán)境的干擾,適用于長期穩(wěn)定的通量觀測,但抽氣管對CO2濃度變化脈沖具有衰減作用而易導(dǎo)致高頻數(shù)據(jù)丟失,因此CPEC在觀測過程中可能低估通量值.表現(xiàn)在對觀測環(huán)境的適應(yīng)性、設(shè)備維護(hù)和觀測結(jié)果等方面的差異.120VI通量觀測塔的發(fā)展VI通量觀測塔的發(fā)展121全球通量網(wǎng)于1996年發(fā)起,旨在有效聯(lián)合全球通量研究者,共同研究全球范圍內(nèi)不同經(jīng)緯度、不同生態(tài)系統(tǒng)類型通量的國際性研究組織.

全球通量網(wǎng)于1996年發(fā)起,旨在有效聯(lián)合全球通量研究者,共1223生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件1233生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件1243生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件125以中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)為依托,以渦度相關(guān)和箱式法為主要技術(shù)手段,進(jìn)行典型生態(tài)系統(tǒng)與大氣間CO2

和水熱通量長期觀測的研究網(wǎng)絡(luò).

如森林:長白山、千煙洲、鼎湖山、西雙版納、草地(海北、內(nèi)蒙古)和農(nóng)田(禹城)等以中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)為依托,以渦度相關(guān)和箱式法為主要技術(shù)手1263生態(tài)學(xué)實驗技術(shù)-通量的測定-31-最終版課件1273生