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同步测量13CO2和CO2实现净生态系统CO2交换中光合作用和呼吸的重新分配

时间:2017-05-22 15:57:46  来源:诚博国际  作者:wangyin  [打印版]

 

一、研究背景—研究现状
随着世界范围内越来越多的涡度协方差塔的建立,净生态系统CO2交换(NEE)的测量在多尺度气候变化科学中变得越来越重要。
但由于NEE是与光合作用和呼吸相关过程中抵消通量之间的净信号,从而使利用这些数据建立的模型具有一定的争论性。

 

研究方法

目前使用最广泛使用的NEE划分方法是Reichstein方法,其使用夜间NEE的温度敏感度来预测白天的Reco,然后通过从NEE中减去Reco来计算GPP。然而由于夜间叶呼吸通常高于日间叶呼吸(也称为Kok效应),从而导致高估了日间Reco和GPP。
工神经网络方法(ANN)已成为划分通量建模的另一重要方法,它使用多个可变变量来预测夜间测量的白天Reco。 ANN采用非线性回归模型来估计独立变量和从属变量之间的互连,建立类似神经通路的关系网络,但由于其计算费用昂贵,因此在多个年份内难以跨多个站点运行。

 

研究目的
      由于上述调查的通量分配方法存在多种局限性,因此需要同时进行评估和比较。 并需要大力评估和比较与其相关的不确定性。
本研究在理想的气象条件下,采用多重分割方法(即Reichstein、ANN、连续的测量、同位素分析),从而最大限度地减少与夜间湍流、复杂盖度和异质景观有关的误差。 由于数据和模型的不确定性,我们评估了每种方法的不确定性。 最后,我们通过采用生物物理模型CANVEG来预测冠层尺度的参数,改进了以前的同位素分配方法。
二、研究方法—Reco与GPP区分理论

 

 

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冠层尺度:

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观测对象

      涡度协方差和气象测量:净辐射、光合有效辐射、冠层上方的空气温度、土壤热通量、相对湿度、叶面积指数、CO2、H2O、13CO2
      土壤呼吸测量:3套连续观测系统同步观测;

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不确定性分析

      使用三种同位素分割方法中每一种方法对NEE进行分割,以获得每个时间点(n = 1000)的GPP和Reco范围。通过 GPP和Reco值的差异计算90%置信区间。
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三、研究结果

      总体而言,CANVEG在模拟和观察NEE中表现出良好的一致性。其中,累积CANVEG NEE高估观测到的5%、累积H高估30%、累积LE高估9%之间。

 

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      基于分区的分割方法,每个分割法90%置信区间的数据和模型不确定性与Rsoil测量允许识别的时段是不一致的;

      晚上CANVEG-Gs-Ci、CANVEG-Gs、PM-Gc、ANN、Reichstein的Reco重叠,平均高于Rsoil测量值;

      白天CANVEG-Gs-Ci,CANVEG-Gs 、 PM-Gc分割的GPP的量级较低;

 

 

 

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      使用普通最小二乘回归法评估分割对LUE和APAR之间关系的影响。 结果表明,所有同位素分割方法在LUE和APAR之间显示出显着的负相关,而标准分割方法 LUE和APAR之间没有关系。
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白天CANVEG-Gs-Ci,CANVEG-Gs 、 PM-Gc分割的GPP的量级较低;

长期数据分析表明,在收获期间,Reco和Rsoil的估计存在差异;

ANN和Reichstein方法都预测在收获后的Reco相对较高;

Rsoil测量结果显示,在收获期间,Rsoil减少;

 

 

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结论

      在理想条件下,我们采用了一种分割方法的集合来更好地约束NEE通量中GPP和Reco分配的不确定性。

      CCIA-48二氧化碳同位素诚博国际娱乐老虎机为生态系统通量的测量提供了强大优势,并估计了13C的上游冠层入口。

      同位素分配的GPP和Reco小于ANN、Reichstein分配的GPP和Reco,这与之前的研究结果相一致,

 

      将夜间Reco关系推广到当天的标准分割方法(ANN和Reichstein)中可能高估了白天Reco,因为建模过程中忽略了植物呼吸的日间减少(Kok效应)。

 

【诚博国际】

      北京诚博国际科技有限公司(简称:诚博国际)成立于2005年,是一家专业的生态环境仪器供应商和技术服务商,主要产品涵盖稳定性同位素测定、痕量气体测量、地物光谱测量、水化学分析、野外便携和长期监测诚博国际娱乐老虎机器。

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