1、1.1.关于土壤呼吸下列关于土壤呼吸下列哪哪项叙述是错误的？项叙述是错误的？A.A.一般说来，土壤呼吸分为自养呼吸和异养呼吸一般说来，土壤呼吸分为自养呼吸和异养呼吸B.B.“菌根菌根”是指由于真菌侵染而形成的是指由于真菌侵染而形成的“根根-真菌真菌”共生体，其作用之一为扩大细根的吸收面积共生体，其作用之一为扩大细根的吸收面积C.C.根际微生物主要养分来源为根的分泌物，因此，根际微生物主要养分来源为根的分泌物，因此，根际微生物的呼吸作用属于根驱动的异养呼吸根际微生物的呼吸作用属于根驱动的异养呼吸D.D.大部分的死根分解之后都会形成稳定有机质存储大部分的死根分解之后都会形成稳定有机质存储于土壤中于
2、土壤中2.2.关于土壤呼吸，下列描述正确的是关于土壤呼吸，下列描述正确的是A.A.土壤呼吸是生态系统碳循环的重要环节，因为土壤呼吸是生态系统碳循环的重要环节，因为 NEP=NPP-RSNEP=NPP-RSB.B.土壤呼吸中的异养组分和自养组分所占比例接近土壤呼吸中的异养组分和自养组分所占比例接近50%50%C.C.依据依据14-C 13-C14-C 13-C在在C C3 3和和C C4 4植物及其土壤中的丰度差异，可以区分植物及其土壤中的丰度差异，可以区分呼吸出的呼吸出的COCO2 2来自于土壤中的老碳还是新碳，这一方法也被称为稳来自于土壤中的老碳还是新碳，这一方法也被称为稳定同位素法定同位素
3、法D.D.在实际测量中，完全分离自养呼吸和异样呼吸是不可能的在实际测量中，完全分离自养呼吸和异样呼吸是不可能的3.3.关于区分根呼吸与微生物呼吸的方法，下列描述错误的是关于区分根呼吸与微生物呼吸的方法，下列描述错误的是A.A.利用离体法测量根呼吸需要操作迅速，尽可能在较短时间内测量利用离体法测量根呼吸需要操作迅速，尽可能在较短时间内测量B.B.深管法和壕沟法都是利用断根的办法来分离微生物呼吸与根呼吸深管法和壕沟法都是利用断根的办法来分离微生物呼吸与根呼吸C.C.树皮环割虽然切断了光合作用产物向地下的供应，但能仍能保证植物树皮环割虽然切断了光合作用产物向地下的供应，但能仍能保证植物水分的运输水分
4、的运输D.D.同位素示踪法的最大优点为对土壤呼吸环境的干扰较小同位素示踪法的最大优点为对土壤呼吸环境的干扰较小4.4.关于壕沟法测量土壤呼吸，下列描述正确的是关于壕沟法测量土壤呼吸，下列描述正确的是A.A.经验表明，壕沟挖掘之后应放置至少经验表明，壕沟挖掘之后应放置至少6 6个月，测得的异养呼吸较为较个月，测得的异养呼吸较为较为可靠为可靠B.B.在森林中，壕沟内土块的上表面积通常为在森林中，壕沟内土块的上表面积通常为1m1m*1m1m，对壕沟深度没有要，对壕沟深度没有要求求C.C.壕沟的四周和地表需要用聚乙烯材料包裹，以阻止根向土块内生长壕沟的四周和地表需要用聚乙烯材料包裹，以阻止根向土块内生
5、长D.D.利用壕沟法测量土壤呼吸时，每次都应剪除利用壕沟法测量土壤呼吸时，每次都应剪除collarcollar环附近生长的矮小环附近生长的矮小植物，防止其对实测微生物呼吸造成干扰植物，防止其对实测微生物呼吸造成干扰5.5.关于土壤呼吸的测量，说法正确的是关于土壤呼吸的测量，说法正确的是A.A.测量北京东灵山白桦林样地的土壤呼吸时，应穿着板鞋，因为测量北京东灵山白桦林样地的土壤呼吸时，应穿着板鞋，因为比较轻便比较轻便B.B.在海南尖峰岭的在海南尖峰岭的热带雨林热带雨林，生态系的一个男生一天可以挖掘，生态系的一个男生一天可以挖掘4 4个壕沟样方个壕沟样方C.C.制作土壤呼吸制作土壤呼吸collar
6、collar环用的环用的PVCPVC管，需要提前管，需要提前3 3个月从美国订货个月从美国订货D.D.本本次课程的答疑安排在次课程的答疑安排在6 6月月7 7号下午，不来的同学都是好汉号下午，不来的同学都是好汉 库Pool 库Pool 通量 flux 库库（pools）与通量（与通量（flux，时间单位），时间单位）源源（sources）与）与 汇（汇（sinks）源：单位时间内，库发生净件小，则库相对于外部环境是源源：单位时间内，库发生净件小，则库相对于外部环境是源汇：单位时间内，库发生了净增加，则为汇汇：单位时间内，库发生了净增加，则为汇 碳碳收支（收支（C Carbon budgetar
7、bon budget）：不同碳库的大小以及他们之间）：不同碳库的大小以及他们之间的碳通量值的碳通量值陆地各类生态系陆地各类生态系统扮演巨大碳汇统扮演巨大碳汇角色角色如何测量？如何测量？如何确定如何确定各个生态各个生态系统是碳系统是碳源还是碳源还是碳汇测量？汇测量？通量观测技术通量观测技术通量观测技术通量观测技术l通量的概念通量的概念l通量观测的基本原理通量观测的基本原理l通量观测的基本条件通量观测的基本条件l通量观测的优点通量观测的优点l通量观测存在的不确定性通量观测存在的不确定性l通量观测塔的发展通量观测塔的发展l其他常见通量测定方法其他常见通量测定方法I I 概念概念通量通量辐射通量辐射通
8、量显显热通量热通量和潜热通量和潜热通量物质通量物质通量水通量水通量通量通量,单位时间内通过某一界面单位面积所输送的动量、单位时间内通过某一界面单位面积所输送的动量、热量和物质等物理量热量和物质等物理量陆地生态系统土壤、植物、大气系统物质和能量交换过陆地生态系统土壤、植物、大气系统物质和能量交换过程中程中,物理量通过某种物理量通过某种界面界面进行进行,如土壤如土壤-根系界面、叶根系界面、叶片片-空气界面、土壤空气界面、土壤-大气界面、植被大气界面、植被-大气界面大气界面.辐射通量辐射通量:单位时间内物质放出的能量单位时间内物质放出的能量辐射通量密度辐射通量密度:在一个平面上单位时间单位面积在一个
9、平面上单位时间单位面积放出的能量放出的能量生态系统能量输入主要来自于生态系统能量输入主要来自于太阳辐射太阳辐射显热和潜热通量显热和潜热通量显热显热:不发生物体和媒介的状态变化不发生物体和媒介的状态变化(相变相变)条件下条件下,通过热传导和对流通过热传导和对流(湍湍流流)所运输的能量所运输的能量（烤火感到温暖）（烤火感到温暖）显热通量显热通量:两个温度不同的物体接触时两个温度不同的物体接触时,会发生热量传输会发生热量传输,传输的热流量称传输的热流量称为显热通量为显热通量.显热通量与温度差值成正比显热通量与温度差值成正比.潜能潜能:当物质因发生相变而吸收或放出的热能当物质因发生相变而吸收或放出的热
10、能.（酒精挥发皮肤感到凉爽）（酒精挥发皮肤感到凉爽）潜热通量潜热通量:通过大气等介质通过大气等介质,水蒸汽传输能量时水蒸汽传输能量时,单位时间通过单位面积的单位时间通过单位面积的潜热流量潜热流量.潜热通量与断面两侧的水蒸汽浓度差成正比潜热通量与断面两侧的水蒸汽浓度差成正比.物质通量 湍流湍流:时间和空间上不规则运动的流体运动时间和空间上不规则运动的流体运动形态形态,三三维，非线性，涡旋运动（各种天气现象）维，非线性，涡旋运动（各种天气现象）涡涡:处于湍流状态的流体中处于湍流状态的流体中,其形态不停地变换、运其形态不停地变换、运动方向无规则旋转的动方向无规则旋转的气团气团 当流体呈层流（稳定流动
11、）或静止状态时当流体呈层流（稳定流动）或静止状态时,输送现输送现象是由分子运动引起的象是由分子运动引起的,称为称为分子输送分子输送 当流体为湍流运动时当流体为湍流运动时,输送现象是由流体要素自身输送现象是由流体要素自身的运动引起的的运动引起的,称为称为湍流输送湍流输送 扩散扩散是物理量输送的主要机制之一是物理量输送的主要机制之一.静止流体的扩静止流体的扩散主要是浓度梯度驱动的散主要是浓度梯度驱动的分子扩散分子扩散,在运动激烈的在运动激烈的流体中流体中,主要是主要是湍流扩散湍流扩散.（CO2-CO2-地下地下-地表地表-林冠）林冠）H H2 2O O 通量通量 蒸散蒸散:地面的蒸发地面的蒸发、植
12、被冠层截获降雨的蒸发植被冠层截获降雨的蒸发和和植植物蒸腾物蒸腾(主要是叶片主要是叶片)三部分之和三部分之和.H2O 通量通量:地面蒸发地面蒸发、植被冠层截获降雨的蒸发植被冠层截获降雨的蒸发和和植物的蒸腾通量植物的蒸腾通量.但在实际生态系统中但在实际生态系统中,这种划分很困难这种划分很困难,通常利用微通常利用微气象法测定气象法测定H2O 通量是各种通量的总和通量是各种通量的总和,可以依据下可以依据下垫面的植被覆盖状况和各种假设条件具体定义为垫面的植被覆盖状况和各种假设条件具体定义为蒸蒸发通量发通量、蒸腾通量蒸腾通量和和蒸散通量蒸散通量.CO2 通量通量Soil organic matterSoi
13、lLitter layerAtmosphereAbove-groundbiomassSoil animals光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用Below-groundbiomassLitterLLitterfallDLDRP Run offPoolFlow熟悉这幅概念图吗？熟悉这幅概念图吗？II 通量观测的基本原理通量观测的基本原理CSAT3 三维超声风速仪三维超声风速仪(Campbell Scientific,Inc),LI7000 闭路红外气闭路红外气体分析仪体分析仪(LI-COR,Inc.),LI-7500 开路红外气体分开路红外气体分析仪析仪(LI-COR,Inc.),温湿度传感器温湿度
14、传感器(Vaisala HMP45C),CR5000 数据采集器数据采集器(Campbell Scientific,Inc.).涡度相关技术在常通量层中某一高度上,测量垂直风速（w）和被测气体密度的脉动值(c)便可确定该气体在这一高度上的通量值.二氧化碳断面仪二氧化碳断面仪涡度相关是全球通量观测网络涡度相关是全球通量观测网络(FLUXNET)测定植被测定植被/大气间大气间CO2通量的主要技术手段通量的主要技术手段 涡度指单位面积内空气旋转速率的平均情况在常通量层中某一高度上,测量垂直风速和被测气体密度的脉动值便可确定该气体在这一高度上的通量值.Net Ecosystem ExchangeIII
15、 通量观测的基本条件通量观测的基本条件l稳定的观测环境稳定的观测环境(痕量气体的浓度不随时间而改变痕量气体的浓度不随时间而改变)l平坦均一的下垫面平坦均一的下垫面(通过某一层面痕量气体的浓度和通过某一层面痕量气体的浓度和通量相同通量相同)l常通量层常通量层(在一定高度范围内通量不随高度而改变在一定高度范围内通量不随高度而改变)l具有均质的植被具有均质的植被l大气边界层内湍流剧烈且湍流间歇期短大气边界层内湍流剧烈且湍流间歇期短IV 通量观测的优点通量观测的优点不会对观测环境产生扰动不会对观测环境产生扰动,能够观测到连续长期能够观测到连续长期的通量纪录的通量纪录,能测得较大尺度的下垫面通量能测得较
16、大尺度的下垫面通量 。V 通量观测存在的不确定性通量观测存在的不确定性(1)CO2 的储存的储存效应（对高度的要求）效应（对高度的要求）湍流作用较弱时湍流作用较弱时,从土壤和叶片扩散的从土壤和叶片扩散的CO2 不能达到仪器测定高度不能达到仪器测定高度,造成传感器造成传感器所测值不包含传感器下方的所测值不包含传感器下方的CO2 通量通量低矮草地低矮草地 较高的森林较高的森林当大气热力分层稳定或湍流混合作用较弱,在涡度相关测定结果中加入储存项,才能真正评价生态系统的CO2 通量。(2)夜间夜间CO2通量数据通量数据全球大约有全球大约有270多个长期的通量观测台站多个长期的通量观测台站.有效数据有效
17、数据量只有总数的量只有总数的65%-75%,有效夜间有效夜间CO2通量数据所通量数据所占夜间数据比例低于占夜间数据比例低于50%.夜间夜间,空气层结比较空气层结比较稳定稳定,仪器在离地较高的地方测定仪器在离地较高的地方测定的通量不能真实地反映的通量不能真实地反映.如何判断夜间数据的可信度如何判断夜间数据的可信度?不可信或缺失的数据不可信或缺失的数据如何进行合理的校正或插补如何进行合理的校正或插补?夜间通量数据处理的一般过程夜间通量数据处理的一般过程l对夜间数据进行评价对夜间数据进行评价l可靠的数据与气象环境可靠的数据与气象环境要素要素(温度温度,湿度湿度)建立建立数学模型数学模型l用模型来校正
18、和插补无用模型来校正和插补无效和缺测的夜间数据效和缺测的夜间数据夜间数据质量的评价标准夜间数据质量的评价标准l剔除夜间通量出现负值剔除夜间通量出现负值的数据的数据l剔除数值明显超出可能剔除数值明显超出可能的最大呼吸强度的数据的最大呼吸强度的数据l摩擦风速作为空气湍流摩擦风速作为空气湍流强弱的判断标准强弱的判断标准,当风速当风速大于某阈值大于某阈值(u*0.25 ms1),数据可信数据可信.(3)CO2 水平平流效应水平平流效应所测下垫面有一定粗糙度和地形起伏所测下垫面有一定粗糙度和地形起伏,容易引起气流的平流效应容易引起气流的平流效应;由于复杂地形的影响由于复杂地形的影响,涡度相关测定的涡度相
19、关测定的NEE可能偏低可能偏低40%.Flux-tower Kominami 等在同一小流域内设置了两套涡度相关等在同一小流域内设置了两套涡度相关系统和一套箱式法系统系统和一套箱式法系统,位于山谷中比山脊偏高位于山谷中比山脊偏高36%.Eco-TowerFlux-towerFlux-tower(4)空间代表性空间代表性空间代表性空间代表性:空间中一点空间中一点(仪器所仪器所在点在点)的测量值能在多大程度上的测量值能在多大程度上反映实际下垫面的平均或累积状反映实际下垫面的平均或累积状况况.通量贡献区通量贡献区:对观测点的通量大对观测点的通量大小产生主要影响的下垫面区域小产生主要影响的下垫面区域(
20、footprint)或源面积或源面积(source area)通量贡献区的通量贡献区的大小与位置依大小与位置依风向风向、仪器观测高度仪器观测高度、下垫面粗糙度下垫面粗糙度和和边界层特征边界层特征(大气稳定度等大气稳定度等)变化变化而发生瞬时改变而发生瞬时改变对于面积足够大、下垫面均一的生态系对于面积足够大、下垫面均一的生态系统统,涡度相关可反映生态系统真实的涡度相关可反映生态系统真实的NEE.生态景观的破碎化生态景观的破碎化,以及地形因子以及地形因子的影响的影响,一般的生态系统多为一般的生态系统多为斑块型的镶嵌结构斑块型的镶嵌结构.LI7000 闭路红外气体闭路红外气体分析仪分析仪(LI-CO
21、R,Inc.),LI-7500 开路红外气体分析仪开路红外气体分析仪(LI-COR,Inc.),红外线光路暴露在外面红外线光路暴露在外面通过管路抽取气体导入闭路红外气体分析仪内,分析气样中CO2浓度Asia Flux 网网主要以主要以CPEC 为主为主Ameri-Flux网网两种观测系统并行两种观测系统并行Euro-Flux 网网以以CPEC 为主为主Ko-Flux 网网以以OPEC 为主为主.(5)(5)开路和闭路红外分析仪开路和闭路红外分析仪开路和闭路红外气体分析仪比较开路和闭路红外气体分析仪比较开路开路闭路闭路反应速度快反应速度快反应速度中等反应速度中等不需要其他辅助设备不需要其他辅助设
22、备需管道、泵等需管道、泵等下雨的时候不能用下雨的时候不能用与天气条件无关与天气条件无关只能人工校准只能人工校准可以自动校准可以自动校准,长期稳定长期稳定开路和闭路红外气体分析仪比较开路和闭路红外气体分析仪比较 表现在对表现在对观测环境的适应性观测环境的适应性、设备维护设备维护和和观测结果观测结果等方面的差异等方面的差异.开路系统开路系统以以高频率响应高频率响应为主要优势为主要优势,观测数据不会观测数据不会造成高频数据丢失造成高频数据丢失,但是此系统的传感器但是此系统的传感器易受外界易受外界环境环境(如降雨如降雨)的影响的影响.闭路闭路相对比较相对比较稳定稳定,不容易受到外界环境的干扰不容易受到
23、外界环境的干扰,适用于长期稳定的通量观测适用于长期稳定的通量观测,但抽气管对但抽气管对CO2浓度浓度变化脉冲具有衰减作用而变化脉冲具有衰减作用而易导致高频数据丢失易导致高频数据丢失,因因此此CPEC在观测过程中可能低估通量值在观测过程中可能低估通量值.VI 通量观测塔的发展通量观测塔的发展全球通量网于全球通量网于1996 1996 年发起年发起,旨在有效联合全球通量研究者旨在有效联合全球通量研究者,共同研究全球范围内不同经纬度、不同生态系统类型通量共同研究全球范围内不同经纬度、不同生态系统类型通量的国际性研究组织的国际性研究组织.以中国生态系统研究网络为依托以中国生态系统研究网络为依托,以涡度
24、相关和箱式法为以涡度相关和箱式法为主要技术手段主要技术手段,进行典型生态系统与大气间进行典型生态系统与大气间CO2 和水热通量和水热通量长期观测的研究网络长期观测的研究网络.如森林如森林:长白山、千烟洲、鼎湖山、西双版纳长白山、千烟洲、鼎湖山、西双版纳 、草地草地(海北、内蒙古海北、内蒙古)和农田和农田(禹城禹城)等等欧洲网欧洲网 全部集中在全部集中在森林植被森林植被上上,主要目的是研究主要目的是研究欧洲森林欧洲森林CO2 汇的容量以及调节气候的作用汇的容量以及调节气候的作用.欧洲网所有研欧洲网所有研究基金都来自欧盟的支持。究基金都来自欧盟的支持。目前网站已和地中海网等合并成为目前网站已和地中
25、海网等合并成为欧洲碳网站欧洲碳网站。欧。欧洲网覆盖的范围较美洲网集中洲网覆盖的范围较美洲网集中,气候类型主要包括气候类型主要包括地中海气候、温带气候和干旱性气候地中海气候、温带气候和干旱性气候.欧洲网的数据是由欧洲网的数据是由CO2 信息分析中心提供网络服务信息分析中心提供网络服务,有有德国、比利时、荷兰、丹麦、芬兰、法国和英国德国、比利时、荷兰、丹麦、芬兰、法国和英国的的9 个数据库可供使用个数据库可供使用.美洲网建立于美洲网建立于1996 1996 年年VII 其他通量观测的方法其他通量观测的方法即即密闭箱法密闭箱法,原理原理:保持被测地块上方箱内空气保持被测地块上方箱内空气与外界没有任何
26、交换情况下与外界没有任何交换情况下,通过一段较短时通过一段较短时间内箱内被测气体浓度变化来获得该气体界面间内箱内被测气体浓度变化来获得该气体界面交换通量交换通量.式中式中,A A 箱子的底面积箱子的底面积,m,m 被测气体的质量被测气体的质量,t t时间时间.箱式法箱式法-静态箱法静态箱法CO2CO2CO2ChamberAnalyzerP 动态箱法动态箱法(开放箱法开放箱法),),让一定流量的空气通过箱让一定流量的空气通过箱子子,通过箱体入口和出口处空气被测气体的浓度差通过箱体入口和出口处空气被测气体的浓度差来确定通量来确定通量.F Fg g 值可由下式确定值可由下式确定:AnalyzerP2
27、P1Q1Q2CO2CO2CO2Chamber箱式法箱式法-动态箱法动态箱法优点：无扰动优点：无扰动长期观测长期观测较大尺度通量较大尺度通量缺点：受限于环境条件缺点：受限于环境条件:如上风向没有足够下垫面如上风向没有足够下垫面晚间大气稳定晚间大气稳定,湍流弱湍流弱AnalyzerP2P1Q1Q2CO2CO2CO2Chamber优点：原理简单优点：原理简单仪器价格便宜仪器价格便宜操作容易操作容易移动便利移动便利适宜小尺度测量适宜小尺度测量缺点：扰动缺点：扰动改变改变CO2浓度、气压浓度、气压箱法箱法和涡和涡度相度相关法关法比较比较结束语结束语通量观测是一种适用于较大尺度的长期通量观测是一种适用于较大尺度的长期测定生态系统二氧化碳交换量的有效手测定生态系统二氧化碳交换量的有效手段段,通过和其他方法的组合可以产生更通过和其他方法的组合可以产生更多的信息多的信息.未来还需要不断克服通量观测本身存在未来还需要不断克服通量观测本身存在的缺陷的缺陷,提高数据的准确性提高数据的准确性.谢谢你们，别忘了答疑，祝你们有一个开心的暑假！
