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CO2同位素分析儀在估算側柏瞬時和長期CO2同化上的應用

日期: 2020-09-11
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CO2同位素分析儀在估算側柏瞬時和長期CO2同化上的應用

【摘要】森林的長期生產力和固碳能力受氣候變化影響,已成為全球關注的問題。本研究中,我們提供了一種簡單且無損的方法來研究多時間尺度上樹木CO2同化率。這種新的方法結合了樹干液流和穩(wěn)定碳同位素分辨率以估算碳同化率。我們通過分析變異性并進行配對樣本t檢驗,比較了氣體交換測量和新方法測得的CO2同化率,以驗證其準確性和適用性。氣體交換和同位素測量都表明早晨CO2同化率高于下午,峰值在10-11 am左右出現(xiàn),可能是由于夜間的水儲存和早晨的高氣孔導度。側柏日,月,年尺度上CO2同化率的變異性與供水條件有關。與以往的研究相比,我們利用穩(wěn)定碳同位素分辨率(Δ13C)和樹干液流測量估算的年CO2同化率的結果與傳統(tǒng)方法結果相一致。側柏對供水可以有效的響應,這就解釋了為什么它可以很好地適應半干旱區(qū)環(huán)境。估算CO2同化率的新方法是準確的,且適用于北京周邊的半干旱地區(qū)。


【研究區(qū)域】位于燕山鷲峰國家森林生態(tài)系統(tǒng)研究站(NFERS,40°03′N116°05′E)。

【碳同位素測定】利用碳同位素分析儀(CCIA-36d-EP,LGR)結合廓線系統(tǒng)進行長期野外觀測。


CO2同位素分析儀在估算側柏瞬時和長期CO2同化上的應用

研究區(qū)域的地理位置

CO2同位素分析儀在估算側柏瞬時和長期CO2同化上的應用

(a)研究區(qū)域2013年-2016年三個土壤深度(30cm,60cm和90cm的月土壤含水量(SWC);(b)月降水量(P)和平均氣溫(Ta);(c)月平均飽和水汽壓差(VPD)和光合有效輻射(PAR)。


CO2同位素分析儀在估算側柏瞬時和長期CO2同化上的應用

a16個樹木樣品的月平均林分蒸騰(Ts),誤差線表示標準偏差;(b)每個樣品的月林分蒸騰。

CO2同位素分析儀在估算側柏瞬時和長期CO2同化上的應用

TDP系統(tǒng)每月測得的樹木每小時平均蒸騰值(Th)。負數(shù)的絕對值表示生長在陰坡的8棵樹的平均蒸騰量,而正值表示生長在陽坡的8棵樹的平均蒸騰量。

CO2同位素分析儀在估算側柏瞬時和長期CO2同化上的應用

陽坡和陰坡樹木的月δ13Cls。每個點表示每月代表日(2天)的平均δ13Cls。誤差線表示平均值的標準誤差。

CO2同位素分析儀在估算側柏瞬時和長期CO2同化上的應用

Th和葉片δ13Cls估算的每個月樹木每小時平均CO2同化率(Ah)。負數(shù)的絕對值表示生長在陰坡的8棵樹的平均CO2同化率,而正值表示生長在陽坡的8棵樹的平均CO2同化率。


CO2同位素分析儀在估算側柏瞬時和長期CO2同化上的應用

13C分辨率(AhA'h)和便攜式紅外氣體分析儀(A6400A'6400)估算的每小時平均CO2同化率的比較。AhA6400表示生長在陽坡的CO2同化率,A'hA'6400表示生長在陰坡的CO2同化率。

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