LI-COR EC應(yīng)用案例 |【Nature Geoscience】保護(hù)措施減緩了熱帶泥炭地的溫室氣體排放

原文以Conservation slows down emission increase from a tropical peatland in Indonesia為標(biāo)題發(fā)表在Nature Geoscience（IF=16.908）上。
作者 | JChandra S. Deshmukh, Dony Julius, Ankur R. Desai等

翻譯 | 子毅

氣候和土地利用變化是影響熱帶泥炭地溫室氣體排放的兩大重要因素。然而，在這一地區(qū)，溫室氣體的通量觀測數(shù)據(jù)非常有限。

為此，研究者們使用LI-COR渦度相關(guān)通量觀測系統(tǒng)，在印尼蘇門答臘地區(qū)，實(shí)地測量了CO₂和CH₄通量。

數(shù)據(jù)顯示，在未受土地利用變化影響的完整樣地（Intact Site，以下簡稱IS），極端干旱促進(jìn)了其溫室氣體排放；而在退化樣地（Degraded Site，以下簡稱DS），溫室氣體排放量是IS的兩倍。

因此，在熱帶泥炭地，保護(hù)好現(xiàn)存未退化土地格外重要。這樣每年能削減大約24±5 tCO2e ha^-1 yr^-1的溫室氣體排放。

LI-COR渦度相關(guān)通量觀測系統(tǒng)在本研究中的應(yīng)用

LI-COR渦度相關(guān)通量觀測系統(tǒng)（閉路式）

自2016年10月至2020年9月以及2017年6月至2020年5月，分別在DS和IS，使用LI-COR渦度相關(guān)通量觀測系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)定位觀測。

該系統(tǒng)由閉路式CO₂/H₂O分析儀LI-7200、開路式CH₄分析儀LI-7700以及三位超聲風(fēng)速儀WindMaster Pro組成。所有這些儀器均安裝在塔頂。

儀器采樣頻率10Hz，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在U盤里。

閉路式CO₂/H₂O分析儀LI-7200的進(jìn)氣口處的過濾裝置，每兩周清潔一次。如Flow Drive升高到80%以上（說明過濾裝置存在堵塞情況），也需要清理。

LI-7700會(huì)在每天凌晨05:00自動(dòng)清潔下鏡面。如光路信號強(qiáng)度低于20，自清潔功能也會(huì)自動(dòng)開啟。每兩周手動(dòng)清潔LI-7700的上下鏡面。

在塔頂安裝LI-191SL-50（LI-COR）光合有效輻射傳感器。使用HMP-155（Vaisala）測量大氣相對濕度和溫度廓線。在DS，廓線測量位置分別為3、7、14、21和40m；在IS，廓線測量位置分別為4、11、20、29和48m。

為計(jì)算測量高度下方的通量儲(chǔ)存相，使用LI-8100測量大氣CO₂濃度廓線。采氣高度與大氣溫濕度廓線高度一致。一次測量時(shí)長為90s，取最后10s的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。由于是測量5層，每輪共計(jì)耗時(shí)6min，每30min重復(fù)測量一輪。

每3個(gè)月使用高純氮?dú)鈱O₂分析儀的零點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，使用396ppm（±1ppm）的標(biāo)氣做跨度校準(zhǔn)。

用HydraProbe II（Stevens Water Monitoring Systems）測量0.15m深處的土溫，設(shè)置3個(gè)重復(fù)。

所有氣象傳感器每秒測量一次，每分鐘記錄一次平均值，數(shù)采為（Model 9210 XLITE, Sutron）。

所有測量系統(tǒng)使用太陽能板和蓄電池供電。

在距離IS和DS通量塔附近（11km以內(nèi)），使用翻斗式雨量筒測量降雨，IS重復(fù)數(shù)為3，DS重復(fù)數(shù)為2。雨量筒安裝高度1.5m（距離地面），四周應(yīng)開闊無冠層遮擋。

渦度相關(guān)通量數(shù)據(jù)處理

使用全能型渦度通量數(shù)據(jù)處理軟件EddyPro?（versioon 6.2.0，LI-COR）計(jì)算半小時(shí)通量數(shù)據(jù)（CO₂/CH₄/H₂O）。

EddyPro ^?是一款功能強(qiáng)大的渦度協(xié)方差數(shù)據(jù)處理軟件：可計(jì)算得到CO₂、H₂O、CH₄、能量通量。EddyPro^?可隨SmartFlux安裝在野外渦度監(jiān)測系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)處理原始數(shù)據(jù)；EddyPro^?還可安裝在個(gè)人電腦上，研究者可選擇各種處理方法對原始數(shù)據(jù)做深度分析。

去除垂直方向風(fēng)速和氣體濃度異常值；采用塊平均法（Block Average）做除趨勢分析；使用平面擬合方法強(qiáng)制垂直方向平均風(fēng)速為0；頻率響應(yīng)損失校正用于補(bǔ)償高低頻通量損失；WPL方法訂正由溫度和濕度造成的空氣密度波動(dòng)。

根據(jù)廓線4個(gè)高度的CO₂、相對濕度和空氣溫度數(shù)據(jù)，計(jì)算測量位置高度下半小時(shí)的CO₂儲(chǔ)存通量。將原始通量數(shù)據(jù)和儲(chǔ)存通量的加和作為凈生態(tài)系統(tǒng)CO₂交換量NEE。

理論上，夜間冠層下方儲(chǔ)存的CH₄通量會(huì)在白天釋放出來，并被通量儀器測量到，因此，這部分造成的偏差可忽略。

使用標(biāo)準(zhǔn)的氣象學(xué)符號，表示通量的方向，負(fù)值表示生態(tài)系統(tǒng)對CO₂和CH₄的吸收，正值表示生態(tài)系統(tǒng)釋放CO₂和CH₄到大氣中。

原文中的主要數(shù)據(jù)圖

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