Summary

비이상적인 에디 공변 사이트에서 CO2 플럭스 측정

Published: June 24, 2019
doi:

Summary

제시된 프로토콜은 폴란드의 현재 재삼림 풍조 현장에서 제한된 면적의 모든 유형의 짧은 캐노피 생태계에 적용되는 비전형적인 위치에서 에디 공변 방법을 사용합니다. 측정 현장 설정 규칙, 플럭스 계산 및 품질 관리, 최종 결과 분석에 대한 세부 정보가 설명되어 있습니다.

Abstract

이 프로토콜은 에디 공변 (EC) 기술을 활용하여 현재 폴란드의 재삼림 풍조 지역에서 비전형적인 생태계에서 공간적 및 시간적 평균 순 CO2 플럭스 (순 생태계 생산, NEP)를 조사하는 예입니다. 토네이도 사건 이후에, 살아남은 숲 스탠드 내에 비교적 좁은 “복도”가 만들어졌기 때문에 이러한 종류의 실험이 복잡해집니다. 챔버 방법과 같은 다른 측정 기술의 적용은 특히 처음에, 타락한 나무와 사이트의 일반적으로 큰 이질성이 수행하기 어려운 플랫폼을 제공하기 때문에, 이러한 상황에서 더욱 어렵다 플럭스 측정을 수행한 다음 제대로 업스케일링된 결과를 얻을 수 있습니다. 손길이 닿지 않은 숲에서 수행되는 표준 EC 측정과 비교하여, 바람의 경우 그 대표성을 보장하기 위해 부지 위치 및 데이터 분석에 관해서는 특별한 주의가 필요합니다. 따라서 여기서는 (1) 사이트 위치 및 계측 설정, (2) 플럭스 계산, (3) 엄격한 데이터 필터링 및 (4) 갭 충진 및 CO2 호흡 및 흡수로 분할 하는 순 플럭스. 설명된 방법론의 주요 장점은 다른 공간적으로 제한된 생태계에 적용할 수 있는 실험 설정 및 측정 성능에 대한 상세한 설명을 처음부터 제공한다는 것입니다. 또한 비전문가에 대한 설명을 제공하는 비전통적인 사이트 운영을 처리하는 방법에 대한 권장 사항 목록으로 볼 수 있습니다. 얻어진 품질 검사, 갭 채워진, 순 CO2의 반 시간 값뿐만 아니라 흡수 및 호흡 플럭스는 마침내 일일, 월별, 계절 적 또는 연간 합계로 집계 될 수 있습니다.

Introduction

요즘, 대기지 생태계에서 가장 일반적으로 사용되는 기술은 이산화탄소(CO2) 교환 연구에서 에디 공분산(EC) 기법1이다. EC 방법은 수십 년 동안 사용되어 왔으며 모든 방법론, 기술 및 실용적인 측면에관한 문제에 대한 포괄적 인 설명은 이미 2,3,4에게시되었습니다. 유사한 목적을 위해 사용되는 다른 기술과 비교하여, EC 방법은 복잡한 모든 요소의 기여도를 고려하는 자동, 포인트 측정에서 공간적 및 시간적으로 평균 순 CO2 플럭스를 얻을 수 있습니다. 까다로운 수동 측정(예: 챔버 기술) 또는 많은 샘플을 채취하는 요구 사항대신에코시스템 1.

토지 생태계 중, 숲은 C 사이클링에서 가장 중요한 역할을하며 많은 과학 활동은 CO2 주기, 우디 바이오 매스의 탄소 저장 및 기후 조건 변화와의 상호 관계를 조사하는 데 중점을 두었습니다. 직접 측정 또는모델링 5. 가장 긴 플럭스 레코드6중 하나를 포함하여 많은 EC 사이트는 다양한 유형의 포리스트7위에 설정되었습니다. 일반적으로 측정이 시작되기 전에 가장 균일하고 가장 큰 영역을 목표로 사이트 위치를 신중하게 선택했습니다. 비록, 바람던지기와 같은 방해가 되는 산림 지대에서는 EC 측정소의 수가 여전히 8,9,10이부족합니다. 한 가지 이유는 현장 설정 측정에 대한 물류 적 어려움이며, 무엇보다도 갑자기 나타나는 위치의 수가 적기 때문입니다. 윈드드로 지역에서 가장 유익한 결과를 얻으려면 추가 적인 문제가 발생할 수 있는 부수적인 사건 이후에 가능한 한 빨리 시작하는 것이 중요합니다. 손길이 닿지 않은 산림 부지와 는 달리, 윈드드로트 현장의 EC 측정은 더 까다롭고 이미 확립된 절차3에서벗어날 수 있습니다. 일부 극단적인 바람 현상은 공간적으로 제한된 영역을 생성하기 때문에 가능한 한 신뢰할 수 있는 플럭스 값을 도출하기 위해 신중한 측정 스테이션 위치와 신중한 데이터 처리가 필요합니다. EC 방법 적용에서 유사한 어려움이 발생했습니다 (예를 들어, CO2 플럭스를 측정한 결과 길고 좁은 호수 위에서 수행된 마무리 연구)는 이를 보장하기 위해 엄격한 데이터 필터링11,12를 요구했습니다. 공간 적 대표성.

따라서 제시된 프로토콜은 바람던지기 영역뿐만 아니라 제한된 영역(예: 더 높은 식물 유형 사이에 위치한 농경지)을 가진 다른 모든 유형의 짧은 초목에서 설계된 비전형적인 위치에서 EC 방법을 사용하는 예입니다. 제안된 방법론의 가장 큰 장점은 사이트 위치 선택 및 계측 설정에서 최종 결과에 이르기까지 고급 지식이 필요한 복잡한 절차에 대한 일반적인 설명입니다: 고품질 CO2의 전체 데이터 집합 플럭스. 측정 프로토콜의 기술적 참신은 EC 시스템 배치를 위한 고유한 베이스 구조(예: 전기적으로 작동되는 마스트가 있는 “미니 타워”인 정의된 높이의 삼각대)를 사용하여 최종 높이를 변경할 수 있습니다. 개별 적인 필요에 따라 센서).

Protocol

1. 사이트 위치 및 계측 설정 EC 방법의 기본 요구 사항을 충족하기 위해 비교적 균일하고 평평한 지형에서 측정 현장 위치를 선택합니다. 복잡한 지형(우울증, 경사) 또는 공기역학적 장애물(예: 살아남은 나무 스탠드) 근처에 위치하여 공기 흐름을 왜곡할 수 있는 장소를 피하십시오. 종 조성 및 식물 커버를 확인합니다. 가장 유사한 특성을 가진 장소를 선택 : 나이와 주요 식물 유형?…

Representative Results

이상적이지 않은 EC 사이트에서 플럭스 필터링 및 품질 관리의 중요한 단계 중 하나는 측정된 플럭스의 공간 적 대표성에 대한 평가입니다. 이러한 분석을 수행하는 가장 간단한 방법은 널리 적용된 상용 소프트웨어를 사용하여 계산이 수행되었다는 사실을 감안할 때 바람 방향 및 발자국 추정에 기초하여 원하는 영역의 측정만 포함하는 것입니다(섹션 3.7 참조). 따라서, ?…

Discussion

이 프로토콜은 비이상적인 사이트(여기에 재조림된 바람던지기 사이트)에서 사용되는 에디 공변(EC) 방법을 제시합니다: 사이트 위치 및 측정 인프라 설정, 순 CO2 플럭스 계산 및 후처리, 그리고 관련몇 가지 문제 갭 충전 및 플럭스 분할 절차.

EC 기술은 전 세계의 많은 측정 사이트에서 일반적으로 사용되지만 대부분은 비방해 생태계이며, 설계 및 다음 데이터 처리는 …

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 연구는 국가 숲의 일반 이사회의 자금에 의해 지원되었다, 바르샤바, 폴란드 (프로젝트 LAS, 아니 OR-2717/27/11). 폴란드 포즈난 생명과학부 기상학과의 전체 연구 그룹에 감사의 뜻을 표하고, 이 프로토콜 구현에 참여하고 시각적 버전을 만드는 동안 도움을 받고 자합니다.

Materials

Adjustable mast with metal rails and electric engine (24 V) maszty.net Alternative basic construction. To be designed and made by professionals
EddyPro LI-COR, Inc. ver. 6.2.0. Free commercial software for fluxes calculation. Available on a website: https://www.licor.com/env/products/eddy_covariance/software.html, on request
Enclosed-path infrared gas analyzer LI-COR, Inc. LI-7200 One of two instruments of the eddy covariance system (EC) used for CO2 fluxes measurements. Other types of fast analyzers (>10Hz sampling frequency) can be used
REddyProc Free software for EC fluxes gap filling and partitioning. Available on Max Planck Institute for Biogeochmistry: https://www.bgc-jena.mpg.de/bgi/index.php/Services/REddyProcWeb. Both online tool and R package are provided.
Short aluminum tower base with concrete foundation maszty.net Alternative basic construction (pioneering solution). To be designed and made by professionals
Sonic anemometer Gill Instruments Gill Windmaster One of two instruments of the eddy covariance system (EC) used for wind speed measurements. Other types of three-dimensional sonic anemometers can be used
Stainless-steel tripod Campbel Scientific, Inc. CM110 10 ft The basic construction for eddy covariance (EC) system. Can be constructed by yourself- materials to be found in a hardware store
Sunshine sensor Delta-T Devices Ltd. BF5 One of the exemplary instruments for photosynthetic photon flux density measurements (PPFD). To be bought from several commercial companies. Remember to place it above the canopy, far from reflective surfaces.
Thermistors Campbel Scientific, Inc. T107 One of the exemplary instruments for soil temperature measurements. To be bought from several commercial companies. It is advisable to have a profile of soil temperature
Thermohygrometer Vaisala Oyj HMP155 One of the exemplary instruments for air temperature and humidity measurements. To be bought from several commercial companies. Remember to place it inside radiation shield at similar height as the EC system.

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Citar este artículo
Ziemblińska, K., Urbaniak, M., Dukat, P., Olejnik, J. Measurements of CO2 Fluxes at Non-Ideal Eddy Covariance Sites. J. Vis. Exp. (148), e59525, doi:10.3791/59525 (2019).

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