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箱式通量观测技术和方法的理论假设及其应用进展
植物生态学报
2020, 44 (4):
318-329.
DOI: 10.17521/cjpe.2019.0201
碳(CO2、CH4)、氮(N2O)和水汽(H2O)等温室气体的交换通量是生态系统物质循环的核心, 是地圈-生物圈-大气圈相互作用的纽带。稳定同位素光谱和质谱技术和方法的进步使碳稳定同位素比值(δ 13C)和氧稳定同位素比值(δ 18O)(CO2)、δ 13C (CH4)、氮稳定同位素比值(δ 15N)和δ 18O (N2O)、氢稳定同位素比值(δD)和δ 18O (H2O)的观测成为可能, 与箱式通量观测技术和方法结合可以实现土壤、植物乃至生态系统尺度温室气体及其同位素通量观测研究。该综述以CO2及其δ 13C通量的箱式观测技术和方法为例, 概述了箱式通量观测系统的基本原理及分类, 阐述了系统设计的理论要求和假设, 综述了从野外到室内土壤、植物叶-茎-根以及生态系统尺度箱式通量观测研究的应用进展及问题, 展望了气体分析精度和准确度、观测数据精度和准确度以及观测数据的代表性评价在箱式通量观测研究中的重要性。  View image in article
图2
土壤和植物CO2碳稳定同位素比值(δ13C)通量协同观测系统(A)及冠层和生态系统CO2 δ13C通量观测系统(B)示意图。A中植物呼吸箱仅以叶片和土壤呼吸箱为例展示气路图(茎干和根呼吸箱气路图与叶片相同)。
正文中引用本图/表的段落
目前, 非稳态和稳态箱式通量观测系统在自然条件以及控制条件下土壤和植物根-茎-叶乃至生态系统尺度CO2及其δ13C通量观测中均得到应用(Griffis, 2013; Bowling et al., 2015; Zhou et al., 2018)。商业化及研究者自制了土壤和植物CO2及其δ13C通量协同观测系统(图2A)和生态系统或冠层CO2及其δ13C通量观测系统(图2B), 通常将分析仪及箱式装置有效整合为一套全自动在线连续观测系统。值得注意的是, 如图2所示, 如果观测系统形成闭路循环气路则为非稳态系统, 而形成开路循环气路则为稳态系统。
本文的其它图/表
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