生態(tài)系統(tǒng)碳貯量研究方法與觀測(cè)系統(tǒng)

生態(tài)系統(tǒng)的碳貯量是碳循環(huán)研究的基礎(chǔ)內(nèi)容之一，碳貯量的觀測(cè)和估算成為評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)碳源碳匯功能和全球氣候變化研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。生態(tài)系統(tǒng)中植被和土壤是最大的碳庫(kù)，植被和土壤碳貯量的觀測(cè)是提高生態(tài)系統(tǒng)碳貯量估測(cè)準(zhǔn)確度的關(guān)鍵。

 

 

 

生態(tài)系統(tǒng)植被和土壤碳貯量的觀測(cè)涉及的觀測(cè)內(nèi)容多，觀測(cè)技術(shù)和方法多樣，觀測(cè)時(shí)間和空間尺度變化大，需要觀測(cè)系統(tǒng)不僅能方便地匯集、快速分析、處理觀測(cè)數(shù)據(jù)，還能依據(jù)用戶選用的模型，計(jì)算不同尺度的生態(tài)系統(tǒng)碳貯量。

植被和土壤樣品的碳含量測(cè)量是碳貯量觀測(cè)的重要環(huán)節(jié)，也是比較耗時(shí)的工作。傳統(tǒng)的方法采用化學(xué)法，需要樣品前處理、配制化學(xué)試劑，在測(cè)量過程中還會(huì)產(chǎn)生有毒的廢液，污染環(huán)境。

AZ-C701生態(tài)系統(tǒng)碳貯量觀測(cè)系統(tǒng)是根據(jù)中國(guó)綜合地球觀測(cè)系統(tǒng)的要求，由澳作公司結(jié)合國(guó)際先進(jìn)的碳素測(cè)量技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，集成的植被和土壤碳貯量觀測(cè)系統(tǒng)。采用激光光譜技術(shù)測(cè)量植被和土壤樣品的碳含量，無需樣品前處理，不用化學(xué)試劑，測(cè)量速度快，還可測(cè)量N， P， K， Ca， Mg， S等常量元素和Fe， Cu， Mn， Zn， B.， Mo， Ni， Cl等微量元素。

 

 

    根據(jù)中國(guó)綜合地球觀測(cè)系統(tǒng)的十年規(guī)劃，結(jié)合國(guó)際地球觀測(cè)系統(tǒng)的要求，觀測(cè)內(nèi)容如下：

 

 

 

 

 

 

在觀測(cè)樣地，確定葉面積指數(shù)、樹高、胸徑、土壤水分觀測(cè)點(diǎn)。

生物量樣本采集點(diǎn)：參照森林、農(nóng)田、草原、濕地生物量測(cè)量規(guī)范確定地上生物量、地下生物量采集點(diǎn)。

土壤樣本采集點(diǎn)：根據(jù)土壤肥力、土壤含水量是否均勻等情況，可采用對(duì)角線、棋盤法或蛇形采樣法。

 

 

確定觀測(cè)點(diǎn)后，按Ecograph-C軟件的農(nóng)田/森林/草原/濕地樣地信息表的格式記錄觀測(cè)點(diǎn)的植被基礎(chǔ)信息，按土壤樣地表記錄觀測(cè)點(diǎn)的土壤基礎(chǔ)信息。

葉面積指數(shù)、土壤水分可按生長(zhǎng)季多次測(cè)量，并存入Ecograph-C軟件。

植被生物量、樹高、胸徑：根據(jù)研究尺度，1次/年或1次/5年。對(duì)于森林樣地，按照Ecograph-C伐倒木和伐倒木側(cè)枝生物量表記錄伐倒木及其側(cè)枝的采樣和測(cè)量結(jié)果。

土壤碳貯量：初期（2a～4a）采樣頻率為1次/年；以后間隔時(shí)間可長(zhǎng)一些，采樣頻率為3a～5a一次特殊情況增加觀測(cè)頻率。按Ecograph-C中的土壤采樣區(qū)位表和土壤樣品記錄表錄入土壤樣品信息。

    采集的土壤和植物樣品如葉子的碳含量測(cè)量：直接放入測(cè)量AZ-C701生態(tài)系統(tǒng)碳貯量觀測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量室，數(shù)秒即可得到結(jié)果。系統(tǒng)軟件提供多種數(shù)據(jù)分析工具，如：PCA、PLS、多參數(shù)線性回歸、化學(xué)統(tǒng)計(jì)分析等，得到復(fù)雜的、多組分樣品的定量分析結(jié)果。  

    生態(tài)系統(tǒng)碳貯量觀測(cè)系統(tǒng)既提供土壤和植被碳貯量觀測(cè)內(nèi)容的原始數(shù)據(jù)，也提供不同尺度碳貯量計(jì)算結(jié)果的綜合系統(tǒng)。

 

  技術(shù)指標(biāo)：

 

測(cè)量原理：激光光譜190nm—1000nm，光閘延遲范圍：50ns —1ms;分辨率：25ns；自動(dòng)X-Y-Z進(jìn)程

微量元素：Fe， Cu， Mn， Zn， B.， Mo， Ni， Cl

痕量元素：可檢測(cè)化學(xué)周期表上幾乎所有元素

葉面積指數(shù)(LAI)， 葉分配角(LAD)，平均葉角(MLA)

胸徑測(cè)量范圍：40cm～127cm

土壤水分：TDR原理，測(cè)量范圍：0-100％

樹高：激光法，測(cè)量高度：0-999m

 

 

     AZ-C701生態(tài)系統(tǒng)碳貯量觀測(cè)系統(tǒng)中的Ecograph-C軟件管理觀測(cè)點(diǎn)的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)，內(nèi)置的模型和計(jì)算公式根據(jù)原始數(shù)據(jù)計(jì)算單株植物的生物量及林分生物量；根據(jù)樣品的含碳量，計(jì)算碳密度，進(jìn)而計(jì)算土壤和植被的碳貯量。

 

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