LI-COR EC應用案例 |【Nature Geoscience】保護措施減緩了熱帶泥炭地的溫室氣體排放

原文以Conservation slows down emission increase from a tropical peatland in Indonesia為標題發(fā)表在Nature Geoscience（IF=16.908）上。
作者 | JChandra S. Deshmukh, Dony Julius, Ankur R. Desai等

翻譯 | 子毅

氣候和土地利用變化是影響熱帶泥炭地溫室氣體排放的兩大重要因素。然而，在這一地區，溫室氣體的通量觀(guān)測數據非常有限。

為此，研究者們使用LI-COR渦度相關(guān)通量觀(guān)測系統，在印尼蘇門(mén)答臘地區，實(shí)地測量了CO₂和CH₄通量。

數據顯示，在未受土地利用變化影響的完整樣地（Intact Site，以下簡(jiǎn)稱(chēng)IS），極端干旱促進(jìn)了其溫室氣體排放；而在退化樣地（Degraded Site，以下簡(jiǎn)稱(chēng)DS），溫室氣體排放量是IS的兩倍。

因此，在熱帶泥炭地，保護好現存未退化土地格外重要。這樣每年能削減大約24±5 tCO2e ha^-1 yr^-1的溫室氣體排放。

LI-COR渦度相關(guān)通量觀(guān)測系統在本研究中的應用

LI-COR渦度相關(guān)通量觀(guān)測系統（閉路式）

自2016年10月至2020年9月以及2017年6月至2020年5月，分別在DS和IS，使用LI-COR渦度相關(guān)通量觀(guān)測系統進(jìn)行連續定位觀(guān)測。

該系統由閉路式CO₂/H₂O分析儀LI-7200、開(kāi)路式CH₄分析儀LI-7700以及三位超聲風(fēng)速儀WindMaster Pro組成。所有這些儀器均安裝在塔頂。

儀器采樣頻率10Hz，數據儲存在U盤(pán)里。

閉路式CO₂/H₂O分析儀LI-7200的進(jìn)氣口處的過(guò)濾裝置，每?jì)芍芮鍧嵰淮?。如Flow Drive升高到80%以上（說(shuō)明過(guò)濾裝置存在堵塞情況），也需要清理。

LI-7700會(huì )在每天凌晨05:00自動(dòng)清潔下鏡面。如光路信號強度低于20，自清潔功能也會(huì )自動(dòng)開(kāi)啟。每?jì)芍苁謩?dòng)清潔LI-7700的上下鏡面。

在塔頂安裝LI-191SL-50（LI-COR）光合有效輻射傳感器。使用HMP-155（Vaisala）測量大氣相對濕度和溫度廓線(xiàn)。在DS，廓線(xiàn)測量位置分別為3、7、14、21和40m；在IS，廓線(xiàn)測量位置分別為4、11、20、29和48m。

為計算測量高度下方的通量?jì)Υ嫦?，使用LI-8100測量大氣CO₂濃度廓線(xiàn)。采氣高度與大氣溫濕度廓線(xiàn)高度一致。一次測量時(shí)長(cháng)為90s，取最后10s的數據進(jìn)行記錄。由于是測量5層，每輪共計耗時(shí)6min，每30min重復測量一輪。

每3個(gè)月使用高純氮氣對CO₂分析儀的零點(diǎn)進(jìn)行校準，使用396ppm（±1ppm）的標氣做跨度校準。

用HydraProbe II（Stevens Water Monitoring Systems）測量0.15m深處的土溫，設置3個(gè)重復。

所有氣象傳感器每秒測量一次，每分鐘記錄一次平均值，數采為（Model 9210 XLITE, Sutron）。

所有測量系統使用太陽(yáng)能板和蓄電池供電。

在距離IS和DS通量塔附近（11km以?xún)龋?，使用翻斗式雨量筒測量降雨，IS重復數為3，DS重復數為2。雨量筒安裝高度1.5m（距離地面），四周應開(kāi)闊無(wú)冠層遮擋。

渦度相關(guān)通量數據處理

使用全能型渦度通量數據處理軟件EddyPro?（versioon 6.2.0，LI-COR）計算半小時(shí)通量數據（CO₂/CH₄/H₂O）。

EddyPro ^?是一款功能強大的渦度協(xié)方差數據處理軟件：可計算得到CO₂、H₂O、CH₄、能量通量。EddyPro^?可隨SmartFlux安裝在野外渦度監測系統中，實(shí)時(shí)處理原始數據；EddyPro^?還可安裝在個(gè)人電腦上，研究者可選擇各種處理方法對原始數據做深度分析。

去除垂直方向風(fēng)速和氣體濃度異常值；采用塊平均法（Block Average）做除趨勢分析；使用平面擬合方法強制垂直方向平均風(fēng)速為0；頻率響應損失校正用于補償高低頻通量損失；WPL方法訂正由溫度和濕度造成的空氣密度波動(dòng)。

根據廓線(xiàn)4個(gè)高度的CO₂、相對濕度和空氣溫度數據，計算測量位置高度下半小時(shí)的CO₂儲存通量。將原始通量數據和儲存通量的加和作為凈生態(tài)系統CO₂交換量NEE。

理論上，夜間冠層下方儲存的CH₄通量會(huì )在白天釋放出來(lái)，并被通量?jì)x器測量到，因此，這部分造成的偏差可忽略。

使用標準的氣象學(xué)符號，表示通量的方向，負值表示生態(tài)系統對CO₂和CH₄的吸收，正值表示生態(tài)系統釋放CO₂和CH₄到大氣中。

原文中的主要數據圖

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