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LI-7700应用案例 |【New Phytologist】河岸杨树林生态系统的CH4释放涉及多个生物化学过程

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实验结果/结论
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原文以 Multiple processes contribute to methane emission in a riparian cottonwood forest ecosystem 为标题发表在New Phytologist 上。
       作者 | Lawrence B. Flanagan , Dylan J. Nikkel, Lauren M. Scherloski等
       翻译 | 子毅

树体释放CH4,在一定程度上抵消了土壤对CH4的吸收。研究者以河岸杨树林生态系统及附近河流为对象,研究了CH4产生、氧化和传输的多个生物化学过程。 

研究者使用Chamber法测量了树体茎干表面、森林土壤表面以及附近水体表面的CH4通量。同时,采用涡度协方差方法测量了生态系统水平的CH4通量。此外,研究者还检测了杨树茎干内、中空土壤层以及冲积扇区地下水样品,确认其中是否存在产甲烷菌。 

涡度协方差数据表明,正午CH4释放峰值平均水平约为12 nmol m-2 s-1。树体茎干的CH4释放平均速率为0.75 nmol m-2 s-1,这在很大程度上抵消了土壤对CH4的吸收(平均速率为0.87 nmol m-2 s-1)。研究发现,在树体茎干中存在产甲烷菌,而在中空土壤层中则没有。 

从5月到9月整个生长季内,CH4的累积释放量为17.4 mmol m-2。主要包括三个过程:杨树茎干的CH4释放、夜间森林以及附近河流表面向大气的CH4输送。 

因此,在河岸杨树林生态系统中,多个生物化学过程对CH4释放起到了作用。

含LI-7700的LI-COR涡度协方差通量测量系统在本研究中的作用

LI-COR涡度协方差通量测量系统 .jpg

LI-COR涡度协方差通量测量系统 

使用涡度协方差通量测量技术监测该生态系统的CH4、CO2、感热和潜热通量(Baldocchi, 2014)。

整套系统安装在一个通量塔上,塔高22.5m。三维超声风速仪型号为HS-50(Gill Instruments Ltd.,Lymington,England),安装高度22m,用于风向、风速和温度波动测量。 

LI-7700(LI-COR,Lincoln, NE, USA)用于大气中CH4浓度测量;LI-7500(LI-COR, Lincoln, NE, USA)用于大气中CO2和H2O浓度测量。仪器的采样频率是10Hz。 

使用EddyPro软件(LI-COR, Lincoln, NE, USA)计算通量数据。 

在夜间,湍流发展不充分的条件下,CH4和CO2会在塔下林冠中积累,这部分称为储存通量(Papale et al., 2006)。在接下来的白天,当湍流运动发展充分后,这些储存在林冠中的CH4和CO2会释放到大气中。 

由涡度协方差方法测量得到的通量数据,结合通量储存相,计算净生态系统气体交换NEE( NEE =eddy flux + storage flux)。从地面到通量塔顶部,在垂直剖面上测量CH4和CO2浓度的时间序列数据,用于储存通量计算(Papale et al.,2006)。

原文中的主要数据图


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