[發明專利]森林生態系統呼吸碳通量測定方法

在審

• 申請號: 201710108896.9
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN107014951A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 余新曉;李瀚之;賈國棟;樊登星;趙娜;孫佳美;路偉偉;劉自強;張永娥
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 李官

技術領域

本發明涉及森林生態系統呼吸測定技術領域，尤其涉及一種森林 生態系統呼吸碳通量測定方法。

背景技術

森林生態系統碳循環在全球碳循環中至關重要，在調節大氣二氧 化碳中有著不可替代的作用。森林生態系統年固碳量約為2.4±0.4Pg， 占陸地生態系統固碳量(2.6±0.8Pg)的90％，甚至比全球海洋生態 系統的固碳量(2.2±0.2Pg)還要多。

在研究全球碳循環的過程中，由于陸地生態系統的復雜多樣性， 其碳通量難以準確測得，因此研究人員通常把陸地生態系統的碳匯作 為全球碳平衡方程的余項進行處理。而森林由于其樹種組成多樣、樹 冠高大、空間變形性大的特點，又是陸地各類型生態系統中最為復雜 的。因此，對于全球森林系統碳匯的直接評估，仍是目前研究的熱點 與難點。

目前，在森林生態系統碳通量測量的方法，主要包括：箱法和微 氣象法。

箱法是目前科學研究中最為常用的方法，其工作原理是用箱體將 被測區域罩住，隔絕內外空氣，定時觀測箱內二氧化碳濃度變化，以 求得箱內二氧化碳交換量。其方法簡單，成本低廉。但由于受箱體體 積所限，箱法難以適用于高大喬木，目前更多用于測量土壤呼吸或者 低矮灌草的碳通量測定，并且其時間精度較低，不能進行長時間連續 觀測。

微氣象法是通過測量靠近地表的氣體湍流及其二氧化碳濃度變 化，進而推導出植被大氣間二氧化碳通量。渦度相關技術作為微氣象 法的代表方法之一，以其長期連續直接獲得大尺度下碳通量變化的優 勢，已成為目前國際上測定二氧化碳通量的標準方法。但是，渦度相 關技術也有實施的限制條件，要求被測區域大氣狀態處于穩態、下墊 面均勻、下墊面和儀器之間沒有碳交換。而在實際應用中，被測區域 往往不能處于理想條件下，這也給渦度相關技術的應用提出了難題。

鑒于此，如何提供一種可靠的森林生態系統呼吸碳通量測定方 法，能夠在復雜地形條件的森林生態系統中更精確地測定大氣與植物 間的碳通量變化成為目前需要解決的技術問題。

發明內容

為解決上述的技術問題，本發明提供一種森林生態系統呼吸碳通 量測定方法，能夠在復雜地形條件的森林生態系統中更精確地測定大 氣與植物間的碳通量變化。

第一方面，本發明提供一種森林生態系統呼吸碳通量測定方法， 包括：

獲取預設時間段內目標森林層中不同高度的大氣CO₂的濃度及 大氣CO₂中的δ¹³C同位素值；

根據獲取的目標森林層中不同高度的大氣CO₂的濃度及大氣CO₂中的δ¹³C同位素值，獲取森林生態系統呼吸δ¹³C同位素值；

獲取預設時間段內目標森林中待測樹木枝條呼吸產生的CO₂中 的δ¹³C同位素值和目標森林中待測土壤呼吸產生的CO₂中的δ¹³C同位 素值；

根據獲取的待測樹木枝條呼吸產生的CO₂中的δ¹³C同位素值和待 測土壤呼吸產生的CO₂中的δ¹³C同位素值，確定所述森林生態系統中 各呼吸組分的比例關系；

獲取所述待測土壤的碳通量；

將獲取的待測土壤的碳通量代入所述森林生態系統中各呼吸組 分的比例關系，獲得森林生態系統呼吸碳通量。

可選地，所述獲取預設時間段內目標森林層中不同高度的大氣 CO₂的濃度及大氣CO₂中的δ¹³C同位素值，包括：

利用碳同位素分析儀配合多路器，對預設時間段內目標森林層中 不同高度的大氣CO₂的濃度及大氣CO₂中的δ¹³C同位素值進行分層測 定；

其中，所述碳同位素分析儀通過所述多路器與多個大氣取樣探頭 相連接，所述大氣取樣探頭預先設置在待測森林層中不同高度，所述 大氣取樣探頭通過氣體收集管線與所述多路器相連接。

可選地，利用碳同位素分析儀配合多路器對目標森林層中不同高 度進行分層測定的時間均包括：緩沖穩定時間和實際測定時間；

所述緩沖穩定時間在前，所述實際測定時間在后，所述緩沖穩定 時間小于所述實際測定時間。