1.關于土壤呼吸下列哪項敘述是錯誤的？A.一般說來，土壤呼吸分為自養呼吸和異養呼吸B.“菌根”是指由于真菌侵染而形成的“根-真菌”共生體，其作用之一為擴大細根的吸收面積C.根際微生物主要養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動的異養呼吸D.大部分的死根分解之后都會形成穩定有機質存儲于土壤中1.關于土壤呼吸下列哪項敘述是錯誤的？12.關于土壤呼吸，下列描述正確的是A.土壤呼吸是生態系統碳循環的重要環節，因為NEP=NPP-RSB.土壤呼吸中的異養組分和自養組分所占比例接近50%C.依據14-C13-C在C3和C4植物及其土壤中的豐度差異，可以區分呼吸出的CO2來自于土壤中的老碳還是新碳，這一方法也被稱為穩定同位素法D.在實際測量中，完全分離自養呼吸和異樣呼吸是不可能的2.關于土壤呼吸，下列描述正確的是23.關于區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.樹皮環割雖然切斷了光合作用產物向地下的供應，但能仍能保證植物水分的運輸D.同位素示蹤法的最大優點為對土壤呼吸環境的干擾較小3.關于區分根呼吸與微生物呼吸的方法，下列描述錯誤的是34.關于壕溝法測量土壤呼吸，下列描述正確的是A.經驗表明，壕溝挖掘之后應放置至少6個月，測得的異養呼吸較為較為可靠B.在森林中，壕溝內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，以阻止根向土塊內生長D.利用壕溝法測量土壤呼吸時，每次都應剪除collar環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.關于壕溝法測量土壤呼吸，下列描述正確的是45.關于土壤呼吸的測量，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，應穿著板鞋，因為比較輕便B.在海南尖峰嶺的熱帶雨林，生態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，不來的同學都是好漢5.關于土壤呼吸的測量，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，庫發生凈件小，則庫相對于外部環境是源匯：單位時間內，庫發生了凈增加，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，庫73生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件8陸地各類生態系統扮演巨大碳匯角色如何測量？陸地各類生態系統扮演巨大碳匯角色如何測量？93生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件103生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件11如何確定各個生態系統是碳源還是碳匯測量？如何確定各個生態系統是碳源還是碳匯測量？12通量觀測技術通量觀測技術133生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件14通量觀測技術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點通量觀測存在的不確定性通量觀測塔的發展其他常見通量測定方法通量觀測技術通量的概念15I概念通量輻射通量顯熱通量和潛熱通量物質通量水通量I概念通量16通量,單位時間內通過某一界面單位面積所輸送的動量、熱量和物質等物理量陸地生態系統土壤、植物、大氣系統物質和能量交換過程中,物理量通過某種界面進行,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,單位時間內通過某一界面單位面積所輸送的動量、熱量和物質17輻射通量:單位時間內物質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系統能量輸入主要來自于太陽輻射輻射通量:單位時間內物質放出的能量生態系統能量輸入主要來自18顯熱和潛熱通量顯熱:不發生物體和媒介的狀態變化(相變)條件下,通過熱傳導和對流(湍流)所運輸的能量（烤火感到溫暖）顯熱通量:兩個溫度不同的物體接觸時,會發生熱量傳輸,傳輸的熱流量稱為顯熱通量.顯熱通量與溫度差值成正比.潛能:當物質因發生相變而吸收或放出的熱能.（酒精揮發皮膚感到涼爽）潛熱通量:通過大氣等介質,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的水蒸汽濃度差成正比.顯熱和潛熱通量顯熱:不發生物體和媒介的狀態變化(相變)條件下19物質通量湍流:時間和空間上不規則運動的流體運動形態,三維，非線性，渦旋運動（各種天氣現象）渦:處于湍流狀態的流體中,其形態不停地變換、運動方向無規則旋轉的氣團當流體呈層流（穩定流動）或靜止狀態時,輸送現象是由分子運動引起的,稱為分子輸送當流體為湍流運動時,輸送現象是由流體要素自身的運動引起的,稱為湍流輸送擴散是物理量輸送的主要機制之一.靜止流體的擴散主要是濃度梯度驅動的分子擴散,在運動激烈的流體中,主要是湍流擴散.（CO2-地下-地表-林冠）物質通量湍流:時間和空間上不規則運動的流體運動形態,三維，非20H2O通量

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

但在實際生態系統中,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,可以依據下墊面的植被覆蓋狀況和各種假設條件具體定義為蒸發通量、蒸騰通量和蒸散通量

.H2O通量蒸散:地面的蒸發、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數據采集器(CampbellScientific,Inc.).渦度相關技術在常通量層中某一高度上,測量垂直風速（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渦度相關是全球通量觀測網絡(FLUXNET)測定植被/大氣間CO2通量的主要技術手段渦度指單位面積內空氣旋轉速率的平均情況在常通量層中某一高度上,測量垂直風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.渦度相關是全球通量觀測網絡(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穩定的觀測環境(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(在一定高度范圍內通量不隨高度而改變)具有均質的植被大氣邊界層內湍流劇烈且湍流間歇期短穩定的觀測環境(痕量氣體的濃度不隨時間而改變)29IV通量觀測的優點IV通量觀測的優點30不會對觀測環境產生擾動,能夠觀測到連續長期的通量紀錄,能測得較大尺度的下墊面通量。不會對觀測環境產生擾動,能夠觀測到連續長期的通量紀錄,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（對高度的要求）

湍流作用較弱時,從土壤和葉片擴散的CO2

不能達到儀器測定高度,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（對高度的要求）低矮草地較高的33當大氣熱力分層穩定或湍流混合作用較弱,在渦度相關測定結果中加入儲存項,才能真正評價生態系統的CO2

通量。當大氣熱力分層穩定或湍流混合作用較弱,在渦度相關測定結果中34(2)夜間CO2通量數據全球大約有270多個長期的通量觀測臺站.有效數據量只有總數的65%-75%,

有效夜間CO2通量數據所占夜間數據比例低于50%.

夜間,空氣層結比較穩定,儀器在離地較高的地方測定的通量不能真實地反映.如何判斷夜間數據的可信度?

不可信或缺失的數據如何進行合理的校正或插補?(2)夜間CO2通量數據全球大約有270多個長期的通量觀測35夜間通量數據處理的一般過程對夜間數據進行評價可靠的數據與氣象環境要素(溫度,濕度)建立數學模型用模型來校正和插補無效和缺測的夜間數據夜間數據質量的評價標準剔除夜間通量出現負值的數據剔除數值明顯超出可能的最大呼吸強度的數據摩擦風速作為空氣湍流強弱的判斷標準,當風速大于某閾值(u*≥0.25m·s?1),數據可信.夜間通量數據處理的一般過程對夜間數據進行評價夜間數據質量的評36(3)CO2

水平平流效應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;由于復雜地形的影響,渦度相關測定的NEE可能偏低40%.①③④⑥?⑨?⑤④⑨⑦⑧Flux-tower(3)CO2水平平流效應①③④⑥?⑨?⑤④⑨⑦⑧Flux37Kominami等在同一小流域內設置了兩套渦度相關系統和一套箱式法系統,位于山谷中比山脊偏高36%.⑥⑤⑩⑧⑩④⑦⑨⑤⑩⑨?①②③④⑨?④⑨Eco-TowerFlux-tower①③④⑥?⑨?⑤④⑨⑦⑧Flux-towerKominami等在同一小流域內設置了兩套渦度相關系統和一38(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.通量貢獻區:對觀測點的通量大小產生主要影響的下墊面區域(footprint)或源面積(sourcearea)通量貢獻區的大小與位置依風向、儀器觀測高度、下墊面粗糙度和邊界層特征(大氣穩定度等)變化而發生瞬時改變(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、下墊面均一的生態系統,渦度相關可反映生態系統真實的NEE.生態景觀的破碎化,以及地形因子的影響,一般的生態系統多為斑塊型的鑲嵌結構.對于面積足夠大、下墊面均一的生態系統,渦度相關可反映生態系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入閉路紅外氣體分析儀內,分析氣樣中CO2濃度LI7000閉路紅外氣體分析儀(LI-COR,Inc.)41AsiaFlux網主要以CPEC

為主Ameri-Flux網兩種觀測系統并行Euro-Flux網以CPEC為主Ko-Flux網以OPEC為主.(5)開路和閉路紅外分析儀AsiaFlux網主要以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開路閉路反應速度快反應速度中等不需要其他輔助設備需管道、泵等下雨的時候不能用與天氣條件無關只能人工校準可以自動校準,長期穩定開路和閉路紅外氣體分析儀比較開路閉路反應速度快反應速度中等不需要其他輔助設備需管道、泵等44表現在對觀測環境的適應性、設備維護和觀測結果等方面的差異.

開路系統以高頻率響應為主要優勢,觀測數據不會造成高頻數據丟失,但是此系統的傳感器易受外界環境(如降雨)的影響.

閉路相對比較穩定,不容易受到外界環境的干擾,適用于長期穩定的通量觀測,但抽氣管對CO2濃度變化脈沖具有衰減作用而易導致高頻數據丟失,因此CPEC在觀測過程中可能低估通量值.表現在對觀測環境的適應性、設備維護和觀測結果等方面的差異.45VI通量觀測塔的發展VI通量觀測塔的發展46全球通量網于1996年發起,旨在有效聯合全球通量研究者,共同研究全球范圍內不同經緯度、不同生態系統類型通量的國際性研究組織.

全球通量網于1996年發起,旨在有效聯合全球通量研究者,共473生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件483生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件493生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件50以中國生態系統研究網絡為依托,以渦度相關和箱式法為主要技術手段,進行典型生態系統與大氣間CO2

和水熱通量長期觀測的研究網絡.

如森林:長白山、千煙洲、鼎湖山、西雙版納、草地(海北、內蒙古)和農田(禹城)等以中國生態系統研究網絡為依托,以渦度相關和箱式法為主要技術手513生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件523生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件53歐洲網全部集中在森林植被上,主要目的是研究歐洲森林CO2

匯的容量以及調節氣候的作用.歐洲網所有研究基金都來自歐盟的支持。目前網站已和地中海網等合并成為歐洲碳網站。歐洲網覆蓋的范圍較美洲網集中,氣候類型主要包括地中海氣候、溫帶氣候和干旱性氣候.歐洲網的數據是由CO2

信息分析中心提供網絡服務,有德國、比利時、荷蘭、丹麥、芬蘭、法國和英國的9個數據庫可供使用.歐洲網全部集中在森林植被上,主要目的是研究歐洲森林CO2匯54美洲網建立于1996年美洲網建立于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空氣與外界沒有任何交換情況下,通過一段較短時間內箱內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被測氣體的質量,t時間.

箱式法-靜態箱法CO2CO2CO2ChamberAnalyzerP即密閉箱法,原理:保持被測地塊上方箱內空氣與外界沒有任何交換57動態箱法(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-動態箱法動態箱法(開放箱法),讓一定流量的空氣通過箱子,通過箱體入58優點：無擾動長期觀測較大尺度通量缺點：受限于環境條件:如上風向沒有足夠下墊面晚間大氣穩定,湍流弱AnalyzerP2P1Q1Q2CO2_inCO2_outCO2CO2CO2Chamber優點：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法比較優點：無擾動AnalyzerP2P1Q1Q2CO2_inCO593生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件603生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件613生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件623生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件633生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件643生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件653生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件663生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件673生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件683生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件693生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件703生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件713生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件723生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件73結束語通量觀測是一種適用于較大尺度的長期測定生態系統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,提高數據的準確性.結束語通量觀測是一種適用于較大尺度的長期測定生態系統二氧化碳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，土壤呼吸分為自養呼吸和異養呼吸B.“菌根”是指由于真菌侵染而形成的“根-真菌”共生體，其作用之一為擴大細根的吸收面積C.根際微生物主要養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動的異養呼吸D.大部分的死根分解之后都會形成穩定有機質存儲于土壤中1.關于土壤呼吸下列哪項敘述是錯誤的？762.關于土壤呼吸，下列描述正確的是A.土壤呼吸是生態系統碳循環的重要環節，因為NEP=NPP-RSB.土壤呼吸中的異養組分和自養組分所占比例接近50%C.依據14-C13-C在C3和C4植物及其土壤中的豐度差異，可以區分呼吸出的CO2來自于土壤中的老碳還是新碳，這一方法也被稱為穩定同位素法D.在實際測量中，完全分離自養呼吸和異樣呼吸是不可能的2.關于土壤呼吸，下列描述正確的是773.關于區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.樹皮環割雖然切斷了光合作用產物向地下的供應，但能仍能保證植物水分的運輸D.同位素示蹤法的最大優點為對土壤呼吸環境的干擾較小3.關于區分根呼吸與微生物呼吸的方法，下列描述錯誤的是784.關于壕溝法測量土壤呼吸，下列描述正確的是A.經驗表明，壕溝挖掘之后應放置至少6個月，測得的異養呼吸較為較為可靠B.在森林中，壕溝內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，以阻止根向土塊內生長D.利用壕溝法測量土壤呼吸時，每次都應剪除collar環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.關于壕溝法測量土壤呼吸，下列描述正確的是795.關于土壤呼吸的測量，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，應穿著板鞋，因為比較輕便B.在海南尖峰嶺的熱帶雨林，生態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，不來的同學都是好漢5.關于土壤呼吸的測量，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，庫發生凈件小，則庫相對于外部環境是源匯：單位時間內，庫發生了凈增加，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，庫823生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件83陸地各類生態系統扮演巨大碳匯角色如何測量？陸地各類生態系統扮演巨大碳匯角色如何測量？843生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件853生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件86如何確定各個生態系統是碳源還是碳匯測量？如何確定各個生態系統是碳源還是碳匯測量？87通量觀測技術通量觀測技術883生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件89通量觀測技術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點通量觀測存在的不確定性通量觀測塔的發展其他常見通量測定方法通量觀測技術通量的概念90I概念通量輻射通量顯熱通量和潛熱通量物質通量水通量I概念通量91通量,單位時間內通過某一界面單位面積所輸送的動量、熱量和物質等物理量陸地生態系統土壤、植物、大氣系統物質和能量交換過程中,物理量通過某種界面進行,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,單位時間內通過某一界面單位面積所輸送的動量、熱量和物質92輻射通量:單位時間內物質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系統能量輸入主要來自于太陽輻射輻射通量:單位時間內物質放出的能量生態系統能量輸入主要來自93顯熱和潛熱通量顯熱:不發生物體和媒介的狀態變化(相變)條件下,通過熱傳導和對流(湍流)所運輸的能量（烤火感到溫暖）顯熱通量:兩個溫度不同的物體接觸時,會發生熱量傳輸,傳輸的熱流量稱為顯熱通量.顯熱通量與溫度差值成正比.潛能:當物質因發生相變而吸收或放出的熱能.（酒精揮發皮膚感到涼爽）潛熱通量:通過大氣等介質,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的水蒸汽濃度差成正比.顯熱和潛熱通量顯熱:不發生物體和媒介的狀態變化(相變)條件下94物質通量湍流:時間和空間上不規則運動的流體運動形態,三維，非線性，渦旋運動（各種天氣現象）渦:處于湍流狀態的流體中,其形態不停地變換、運動方向無規則旋轉的氣團當流體呈層流（穩定流動）或靜止狀態時,輸送現象是由分子運動引起的,稱為分子輸送當流體為湍流運動時,輸送現象是由流體要素自身的運動引起的,稱為湍流輸送擴散是物理量輸送的主要機制之一.靜止流體的擴散主要是濃度梯度驅動的分子擴散,在運動激烈的流體中,主要是湍流擴散.（CO2-地下-地表-林冠）物質通量湍流:時間和空間上不規則運動的流體運動形態,三維，非95H2O通量

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

但在實際生態系統中,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,可以依據下墊面的植被覆蓋狀況和各種假設條件具體定義為蒸發通量、蒸騰通量和蒸散通量

.H2O通量蒸散:地面的蒸發、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數據采集器(CampbellScientific,Inc.).渦度相關技術在常通量層中某一高度上,測量垂直風速（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渦度相關是全球通量觀測網絡(FLUXNET)測定植被/大氣間CO2通量的主要技術手段渦度指單位面積內空氣旋轉速率的平均情況在常通量層中某一高度上,測量垂直風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.渦度相關是全球通量觀測網絡(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穩定的觀測環境(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(在一定高度范圍內通量不隨高度而改變)具有均質的植被大氣邊界層內湍流劇烈且湍流間歇期短穩定的觀測環境(痕量氣體的濃度不隨時間而改變)104IV通量觀測的優點IV通量觀測的優點105不會對觀測環境產生擾動,能夠觀測到連續長期的通量紀錄,能測得較大尺度的下墊面通量。不會對觀測環境產生擾動,能夠觀測到連續長期的通量紀錄,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（對高度的要求）

湍流作用較弱時,從土壤和葉片擴散的CO2

不能達到儀器測定高度,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（對高度的要求）低矮草地較高的108當大氣熱力分層穩定或湍流混合作用較弱,在渦度相關測定結果中加入儲存項,才能真正評價生態系統的CO2

通量。當大氣熱力分層穩定或湍流混合作用較弱,在渦度相關測定結果中109(2)夜間CO2通量數據全球大約有270多個長期的通量觀測臺站.有效數據量只有總數的65%-75%,

有效夜間CO2通量數據所占夜間數據比例低于50%.

夜間,空氣層結比較穩定,儀器在離地較高的地方測定的通量不能真實地反映.如何判斷夜間數據的可信度?

不可信或缺失的數據如何進行合理的校正或插補?(2)夜間CO2通量數據全球大約有270多個長期的通量觀測110夜間通量數據處理的一般過程對夜間數據進行評價可靠的數據與氣象環境要素(溫度,濕度)建立數學模型用模型來校正和插補無效和缺測的夜間數據夜間數據質量的評價標準剔除夜間通量出現負值的數據剔除數值明顯超出可能的最大呼吸強度的數據摩擦風速作為空氣湍流強弱的判斷標準,當風速大于某閾值(u*≥0.25m·s?1),數據可信.夜間通量數據處理的一般過程對夜間數據進行評價夜間數據質量的評111(3)CO2

水平平流效應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;由于復雜地形的影響,渦度相關測定的NEE可能偏低40%.①③④⑥?⑨?⑤④⑨⑦⑧Flux-tower(3)CO2水平平流效應①③④⑥?⑨?⑤④⑨⑦⑧Flux112Kominami等在同一小流域內設置了兩套渦度相關系統和一套箱式法系統,位于山谷中比山脊偏高36%.⑥⑤⑩⑧⑩④⑦⑨⑤⑩⑨?①②③④⑨?④⑨Eco-TowerFlux-tower①③④⑥?⑨?⑤④⑨⑦⑧Flux-towerKominami等在同一小流域內設置了兩套渦度相關系統和一113(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.通量貢獻區:對觀測點的通量大小產生主要影響的下墊面區域(footprint)或源面積(sourcearea)通量貢獻區的大小與位置依風向、儀器觀測高度、下墊面粗糙度和邊界層特征(大氣穩定度等)變化而發生瞬時改變(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、下墊面均一的生態系統,渦度相關可反映生態系統真實的NEE.生態景觀的破碎化,以及地形因子的影響,一般的生態系統多為斑塊型的鑲嵌結構.對于面積足夠大、下墊面均一的生態系統,渦度相關可反映生態系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入閉路紅外氣體分析儀內,分析氣樣中CO2濃度LI7000閉路紅外氣體分析儀(LI-COR,Inc.)116AsiaFlux網主要以CPEC

為主Ameri-Flux網兩種觀測系統并行Euro-Flux網以CPEC為主Ko-Flux網以OPEC為主.(5)開路和閉路紅外分析儀AsiaFlux網主要以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開路閉路反應速度快反應速度中等不需要其他輔助設備需管道、泵等下雨的時候不能用與天氣條件無關只能人工校準可以自動校準,長期穩定開路和閉路紅外氣體分析儀比較開路閉路反應速度快反應速度中等不需要其他輔助設備需管道、泵等119表現在對觀測環境的適應性、設備維護和觀測結果等方面的差異.

開路系統以高頻率響應為主要優勢,觀測數據不會造成高頻數據丟失,但是此系統的傳感器易受外界環境(如降雨)的影響.

閉路相對比較穩定,不容易受到外界環境的干擾,適用于長期穩定的通量觀測,但抽氣管對CO2濃度變化脈沖具有衰減作用而易導致高頻數據丟失,因此CPEC在觀測過程中可能低估通量值.表現在對觀測環境的適應性、設備維護和觀測結果等方面的差異.120VI通量觀測塔的發展VI通量觀測塔的發展121全球通量網于1996年發起,旨在有效聯合全球通量研究者,共同研究全球范圍內不同經緯度、不同生態系統類型通量的國際性研究組織.

全球通量網于1996年發起,旨在有效聯合全球通量研究者,共1223生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件1233生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件1243生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件125以中國生態系統研究網絡為依托,以渦度相關和箱式法為主要技術手段,進行典型生態系統與大氣間CO2

和水熱通量長期觀測的研究網絡.

如森林:長白山、千煙洲、鼎湖山、西雙版納、草地(海北、內蒙古)和農田(禹城)等以中國生態系統研究網絡為依托,以渦度相關和箱式法為主要技術手1263生態學實驗技術-通量的測定-31-最終版課件1273生