LI-7700應(yīng)用案例 |【New Phytologist】河岸楊樹林生態(tài)系統(tǒng)的CH4釋放涉及多個(gè)生物化學(xué)過程

原文以 Multiple processes contribute to methane emission in a riparian cottonwood forest ecosystem 為標(biāo)題發(fā)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(duì)CH₄的吸收。研究者以河岸楊樹林生態(tài)系統(tǒng)及附近河流為對(duì)象，研究了CH₄產(chǎn)生、氧化和傳輸?shù)亩鄠€(gè)生物化學(xué)過程。 

研究者使用Chamber法測(cè)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(shí)，采用渦度協(xié)方差方法測(cè)量了生態(tài)系統(tǒng)水平的CH₄通量。此外，研究者還檢測(cè)了楊樹莖干內(nèi)、中空土壤層以及沖積扇區(qū)地下水樣品，確認(rèn)其中是否存在產(chǎn)甲烷菌。 

渦度協(xié)方差數(shù)據(jù)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(duì)CH₄的吸收（平均速率為0.87 nmol m^-2 s^-1）。研究發(fā)現(xiàn)，在樹體莖干中存在產(chǎn)甲烷菌，而在中空土壤層中則沒有。 

從5月到9月整個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)，CH₄的累積釋放量為17.4 mmol m^-2。主要包括三個(gè)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(tài)系統(tǒng)中，多個(gè)生物化學(xué)過程對(duì)CH₄釋放起到了作用。

含LI-7700的LI-COR渦度協(xié)方差通量測(cè)量系統(tǒng)在本研究中的作用

LI-COR渦度協(xié)方差通量測(cè)量系統(tǒng) 

使用渦度協(xié)方差通量測(cè)量技術(shù)監(jiān)測(cè)該生態(tài)系統(tǒng)的CH₄、CO₂、感熱和潛熱通量（Baldocchi, 2014）。

整套系統(tǒng)安裝在一個(gè)通量塔上，塔高22.5m。三維超聲風(fēng)速儀型號(hào)為HS-50（Gill Instruments Ltd.，Lymington，England），安裝高度22m，用于風(fēng)向、風(fēng)速和溫度波動(dòng)測(cè)量。 

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

使用EddyPro軟件（LI-COR, Lincoln, NE, USA）計(jì)算通量數(shù)據(jù)。 

在夜間，湍流發(fā)展不充分的條件下，CH₄和CO₂會(huì)在塔下林冠中積累，這部分稱為儲(chǔ)存通量(Papale et al., 2006)。在接下來的白天，當(dāng)湍流運(yùn)動(dòng)發(fā)展充分后，這些儲(chǔ)存在林冠中的CH₄和CO₂會(huì)釋放到大氣中。 

由渦度協(xié)方差方法測(cè)量得到的通量數(shù)據(jù)，結(jié)合通量?jī)?chǔ)存相，計(jì)算凈生態(tài)系統(tǒng)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(cè)量CH₄和CO₂濃度的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，用于儲(chǔ)存通量計(jì)算（Papale et al.,2006）。

原文中的主要數(shù)據(jù)圖