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生态系统-大气CO2交换的同位素组成的长期性涡度协方差测量研究

撰稿人: 日期:2017-10-12 点击次数:4633

净生态系统 - 大气二氧化碳交换(NEE)的同位素组成的测量,已经是一种探测生态系统碳循环的手段,特别是将NEE分解为总体生态系统的光合作用和呼吸的重要手段。我们将总净CO2通量的涡度协方差(EC)测量值和采用取样瓶方法测量的大气中CO2的同位素测量值相结合。采用EC测量NEE的同位素(即12C16O2, 13C16O2, and 18O12C16O的净交换)组成。
在本次研究中,我们得到了温带落叶林中NEE的同位素组成的完整生长季节的EC测量值。新型基于中红外量子级联激光TILDAS技术,以最强的“指纹”转换频率测量气体分子。采用专利的宽带多反腔进一步提高灵敏度,提供高达76米的光程。直接吸收光谱法实现快速(<1秒)的绝对痕量气体浓度测量,无需精细的校准,如下图。 此外,TILDAS仪器不受其他分子物种的测量干扰,实现指定分子检测。——具有前所未有的低噪音水平(±0.02‰和±0.03‰,1标准差),可以分别在100秒的积分时间和1小时的校准时间内,分别测定环境CO2中的δ13 C和δ18 O。我们发现目前的测量精度,足以阐明控制生态系统规模碳平衡的生物学机制。
图1, 采用QCLS在已知气体中重复测量C、δ18O和δ13C,图中点状表示,气体浓度为332ppm和496ppm。IRGA / IRMS值由水平实线表示,相应的95%置信区间由灰色区域指示。垂直橙线是9月份仪器测试时期。6个月的QCLS标准偏差为69 ppb(C),0.05‰(δ13C)和0.06‰(δ18O)。



温带森林光合和日间呼吸的季节性
Seasonality of temperate forest photosynthesis and daytime respiration
 
 
同位素通量观测中采用的是Aerodyne CO2 Isotope Monitor二氧化碳同位素监测仪。
l 长期(> 3年)100s重复性δ13C为±0.1‰ 及δ 18O为± 0.12‰ (95% confidence interval)
l 短期(< 3小时) 100s精度(在涡度协方差方法)δ13C为±0.04‰及δ18O 为±0.06‰ (95% confidence interval)。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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