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                        LI-7700應用案例 |【New Phytologist】河岸楊樹林生態系統的CH4釋放涉及多個生物化學過程

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                        原文以 Multiple processes contribute to methane emission in a riparian cottonwood forest ecosystem 為標題發表在New Phytologist 上。
                               作者 | Lawrence B. Flanagan , Dylan J. Nikkel, Lauren M. Scherloski等
                               翻譯 | 子毅

                        樹體釋放CH4,在一定程度上抵消了土壤對CH4的吸收。研究者以河岸楊樹林生態系統及附近河流為對象,研究了CH4產生、氧化和傳輸的多個生物化學過程。 

                        研究者使用Chamber法測量了樹體莖干表面、森林土壤表面以及附近水體表面的CH4通量。同時,采用渦度協方差方法測量了生態系統水平的CH4通量。此外,研究者還檢測了楊樹莖干內、中空土壤層以及沖積扇區地下水樣品,確認其中是否存在產甲烷菌。 

                        渦度協方差數據表明,正午CH4釋放峰值平均水平約為12 nmol m-2 s-1。樹體莖干的CH4釋放平均速率為0.75 nmol m-2 s-1,這在很大程度上抵消了土壤對CH4的吸收(平均速率為0.87 nmol m-2 s-1)。研究發現,在樹體莖干中存在產甲烷菌,而在中空土壤層中則沒有。 

                        從5月到9月整個生長季內,CH4的累積釋放量為17.4 mmol m-2。主要包括三個過程:楊樹莖干的CH4釋放、夜間森林以及附近河流表面向大氣的CH4輸送。 

                        因此,在河岸楊樹林生態系統中,多個生物化學過程對CH4釋放起到了作用。

                        含LI-7700的LI-COR渦度協方差通量測量系統在本研究中的作用

                        LI-COR渦度協方差通量測量系統 .jpg

                        LI-COR渦度協方差通量測量系統 

                        使用渦度協方差通量測量技術監測該生態系統的CH4、CO2、感熱和潛熱通量(Baldocchi, 2014)。

                        整套系統安裝在一個通量塔上,塔高22.5m。三維超聲風速儀型號為HS-50(Gill Instruments Ltd.,Lymington,England),安裝高度22m,用于風向、風速和溫度波動測量。 

                        LI-7700(LI-COR,Lincoln, NE, USA)用于大氣中CH4濃度測量;LI-7500(LI-COR, Lincoln, NE, USA)用于大氣中CO2和H2O濃度測量。儀器的采樣頻率是10Hz。 

                        使用EddyPro軟件(LI-COR, Lincoln, NE, USA)計算通量數據。 

                        在夜間,湍流發展不充分的條件下,CH4和CO2會在塔下林冠中積累,這部分稱為儲存通量(Papale et al., 2006)。在接下來的白天,當湍流運動發展充分后,這些儲存在林冠中的CH4和CO2會釋放到大氣中。 

                        由渦度協方差方法測量得到的通量數據,結合通量儲存相,計算凈生態系統氣體交換NEE( NEE =eddy flux + storage flux)。從地面到通量塔頂部,在垂直剖面上測量CH4和CO2濃度的時間序列數據,用于儲存通量計算(Papale et al.,2006)。

                        原文中的主要數據圖


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