LI-7700應用案例 |【New Phytologist】河岸楊樹(shù)林生態(tài)系統的CH4釋放涉及多個(gè)生物化學(xué)過(guò)程

原文以 Multiple processes contribute to methane emission in a riparian cottonwood forest ecosystem 為標題發(fā)表在New Phytologist 上。
作者 | Lawrence B. Flanagan , Dylan J. Nikkel, Lauren M. Scherloski等
翻譯 | 子毅

樹(shù)體釋放CH₄，在一定程度上抵消了土壤對CH₄的吸收。研究者以河岸楊樹(shù)林生態(tài)系統及附近河流為對象，研究了CH₄產(chǎn)生、氧化和傳輸的多個(gè)生物化學(xué)過(guò)程。 

研究者使用Chamber法測量了樹(shù)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)方差方法測量了生態(tài)系統水平的CH₄通量。此外，研究者還檢測了楊樹(shù)莖干內、中空土壤層以及沖積扇區地下水樣品，確認其中是否存在產(chǎn)甲烷菌。 

渦度協(xié)方差數據表明，正午CH₄釋放峰值平均水平約為12 nmol m^-2 s^-1。樹(shù)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CH₄的吸收（平均速率為0.87 nmol m^-2 s^-1）。研究發(fā)現，在樹(shù)體莖干中存在產(chǎn)甲烷菌，而在中空土壤層中則沒(méi)有。 

從5月到9月整個(gè)生長(cháng)季內，CH₄的累積釋放量為17.4 mmol m^-2。主要包括三個(gè)過(guò)程：楊樹(shù)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(shù)林生態(tài)系統中，多個(gè)生物化學(xué)過(guò)程對CH₄釋放起到了作用。

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

LI-COR渦度協(xié)方差通量測量系統 

使用渦度協(xié)方差通量測量技術(shù)監測該生態(tài)系統的CH₄、CO₂、感熱和潛熱通量（Baldocchi, 2014）。

整套系統安裝在一個(gè)通量塔上，塔高22.5m。三維超聲風(fēng)速儀型號為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)測量。 

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

使用EddyPro軟件（LI-COR, Lincoln, NE, USA）計算通量數據。 

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(chēng)為儲存通量(Papale et al., 2006)。在接下來(lái)的白天，當湍流運動(dòng)發(fā)展充分后，這些儲存在林冠中的CH₄和CO₂會(huì )釋放到大氣中。 

由渦度協(xié)方差方法測量得到的通量數據，結合通量?jì)Υ嫦?，計算凈生態(tài)系統氣體交換NEE（ NEE =eddy flux + storage flux）。從地面到通量塔頂部，在垂直剖面上測量CH₄和CO₂濃度的時(shí)間序列數據，用于儲存通量計算（Papale et al.,2006）。

原文中的主要數據圖