LI-8100设计的独特之处 设计的独特之处
气室基座多孔设计——避免 2累积 避免CO 气室基座多孔设计 避免
Perforated Baseplate
无孔基座（上图） ◆无孔基座（上图）由于 基座下部CO2 富集 ， 抑制 富集， 基座下部 附近土壤CO 附近土壤 2的扩散
气室基座的多孔设计大大减小了气室周边环 境（光照、降水、风等）扰动对气室内部测 光照、降水、风等） 定的影响，并有助于消除基座下部CO2浓 定的影响，并有助于消除基座下部 浓 度梯度的改变，而无孔基座常常导致对土壤 度梯度的改变， CO2释放的抑制。 释放的抑制。 释放的抑制
红色=低通量速率；蓝色 高 红色 低通量速率；蓝色=高 低通量速率 通量速率
◇多孔基座（下图）通过外露 多孔基座（下图） 孔间CO2的扩散克服了抑制 孔间 的扩散克服了抑制 作用，使得测量更为准确。 作用，使得测量更为准确。
主要内容
一、土壤呼吸研究背景 二、土壤呼吸测量 三、LI-8100设计的独特之处 设计的独特之处 四、LI-8100的硬件介绍 的硬件介绍
土壤呼吸在整个生态系统呼吸中所占比例十分巨大
如山毛榉林为 92±15% (Longdoz, et al., 2000. Soil CO2 flux in a ± mixed forest:... Global Change Biol 6:907)
一、土壤呼吸研究背景
土壤CO2 通量的十分不确定性 土壤
三、LI-8100设计的独特之处 设计的独特之处
1、气室内外压力平衡问题的解决 、 ——压力通风口的独特设计 压力通风口的独特设计 2、数据分析模型——指数拟合 、数据分析模型 指数拟合 3、特殊的气室驱动机制——减少对环境的扰动 、特殊的气室驱动机制 减少对环境的扰动 4、气室基座多孔设计——避免 、气室基座多孔设计 避免CO2累积 避免 累积
•根系的分布是多变的... 根系的分布是多变的... 根系的分布是多变的 •凋落物的分布是多变的... 凋落物的分布是多变的... 凋落物的分布是多变的 •动物的数量分布是多变的... 动物的数量分布是多变的... 动物的数量分布是多变的 •土壤的结构是多变的... 土壤的结构是多变的 土壤的结构是多变的
The flux at the time when CO2-chamber = CO2-air
LI-8100设计的独特之处 设计的独特之处
特殊的气室驱动机制——减少对环境的扰动 减少对环境的扰动 特殊的气室驱动机制
104呼吸室
气室在测定过程中以较缓慢的速度打开或关闭， 气室在测定过程中以较缓慢的速度打开或关闭，尽 可能减少了对周边大气环境的扰动，消除了对CO2 可能减少了对周边大气环境的扰动，消除了对 通量测定的影响。 通量测定的影响。 8100-101 长期监测室以垂直驱动机制带动气室开合， 长期监测室以垂直驱动机制带动气室开合， 适宜测定垄间或垄内土壤CO2通量； 通量； 适宜测定垄间或垄内土壤 通量 8100-104 长期监测室有六个张开角度，适合低矮冠 长期监测室有六个张开角度， 层或有障碍物的环境。 层或有障碍物的环境。
一、土壤呼吸研究背景
一、土壤呼吸研究背景
土壤 CO2 从哪里来? 从哪里来
• • • • 植物根系和微生物的自养呼吸 土壤微生物费解土壤有机质和植物凋落物的异养呼吸 土壤的动物呼吸 土壤碳酸盐的水解
一、土壤呼吸研究背景
土壤CO2 通量研究的重要性 通量研究的重要性? 土壤
土壤碳储藏量十分巨大
2x 大气碳 3x 陆地植物 0.3x 全部石油燃料储量 (Schlesinger, 1991) 大气碳, 陆地植物,
Initial rate = slope at C′= C′0
dC ' dt
t = t0
= a ( C x '− C 0 ' )
FCO 2
Wo ) 1000 ∂C ' = RS (To + 273.15) ∂t 10VPo (1 −
主要内容
一、土壤呼吸研究背景 二、土壤呼吸测量 三、LI-8100设计的独特之处 设计的独特之处 四、LI-8100的硬件介绍 的硬件介绍
LI-8100设计的独特之处 设计的独特之处
数据分析模型——指数拟合 指数拟合 数据分析模型
Requirements: CO2-chamber = CO2-air Fit to C′ (water vapor dilution corrected CO2 concentration) vs. time
LI-8100 方法
LI-8100 CO2 Increase with Time
440 430
FCO 2
V ∂C = S ∂t
C O 2 (ppm )
420 410 400
390 380 0 20 40 60 80 100 120 140 160
Time (s)
估算初始斜率
′ ′ ′ C ′(t ) = C x + (C0 − C x )e − a (t −t0 )
土壤碳通量测量
基因有限公司农业环境科学部 北京力高泰科技有限公司
6
主要内容
一、土壤呼吸研究背景 二、土壤呼吸测量 三、LI-8100设计的独特之处 设计的独特之处 四、LI-8100硬件介绍 硬件介绍
一、土壤呼吸研究背景
源与库/全球碳循环 源与库 全球碳循环
单位： 亿吨碳 单位：10亿吨碳
因此，土壤表面的 因此，土壤表面的CO2 扩散 随时间和空间的变化是非常大 的
一、土壤呼吸研究背景
土壤呼吸要求： 土壤呼吸要求：足够多的取样
•
空间上的变异
采用短期调查室快速测量
•
时间上的变异
使用长期测量时对某一地点随着时间的过去自动连 续取样测量
主要内容
一、土壤呼吸研究背景 二、土壤呼吸测量 三、LI-8100设计的独特之处 设计的独特之处 四、LI-8100的硬件介绍 的硬件介绍
碳的排放量十分巨大
土壤碳通量是10x 石油 燃料和采伐森林资源的总和 (Pacala, S. W. et. 土壤碳通量是 al. 2001. Consistent land- and atmosphere-based U.S. carbon sink estimates. Science 292: 2316-2320)
LI-8150多通道扩展系统 LI-8150多通道扩展系统
LI-8100/8150多通道 多通道 土壤碳通量自动监测系统
16通道 通道
谢谢各位老师、 谢谢各位老师、同学的 支持与合作！ 支持与合作！
LI-8100 自动土壤 CO2 通量测量系统 ——LI-8150多通道测定系统 多通道测定系统
LI-8100 自动土壤 CO2 通量测量系统 ——PDA掌上电脑 掌上电脑
LI-8100 自动土壤 CO2 通量测量系统 ——辅助传感器接口 辅助传感器接口
空间与时间尺度上的同步监测 LI-8100/8150系统 系统
四、LI-8100的硬件与软件操作 介绍 的硬件与软件操作
LI-8100 自动土壤 CO2 通量测量系统 ——主机 主机
LI-8100 自动土壤 CO2 通量测量系统 ——四种气室 四种气室
8100-102 Survey chamber
8100-103 Survey chamber
8100-104 long-term chamber
′ ′ ′ C ′(t ) = C x + (C0 − C x )e − a (t −t0 )
Initial rate = slope at C′ = C′0
dC ' dt
t = t0
= a ( C x '− C 0 ' )
Final equation
FCO 2
Wo ) 1000 ∂C ' = RS (To + 273.15) ∂t 10VPo (1 −
传统的压力通风口
文氏管效应
缺陷： 缺陷：无法解决文氏管效应
三、LI-8100设计的独特之处 设计的独特之处
压力通风口 ——保持气室内外压力平衡（发明专利，LI-COR独有！） 独有！ 保持气室内外压力平衡 发明专利， 独有
气室顶部压力通风口的横截面为锥形， 气室顶部压力通风口的横截面为锥形，气室内外气压在静滞环境和 大风环境下均能够保持平衡，使得风向对气室内部空气的扰动最小， 大风环境下均能够保持平衡，使得风向对气室内部空气的扰动最小， LI-8100 气室的通风口设计在真正意义上消除了文氏管效应（文氏 气室的通风口设计在真正意义上消除了文氏管效应 真正意义上消除了文氏管效应（ 管效应导致管内出现负压，驱使土壤中的高浓度CO2气体快速扩散 管效应导致管内出现负压，驱使土壤中的高浓度 到气室中来，导致最后的测定结果比正常值显著增高）。 到气室中来，导致最后的测定结果比正常值显著增高）。
二、土壤呼吸测量
LI-8100 方法
闭路式——关闭测量室，室内CO2 开始增加； 关闭测量室，室内 开始增加； 闭路式 关闭测量室 专用数学模型——在测量室内 2 累积前，估 在测量室内CO 累积前， 专用数学模型 在测量室内 算出CO2增加的初始速度 增加的初始速度(initial rate)； 算出