SS-GB04土壤剖面呼吸梯度观测系统详细介绍

  土壤呼吸是陆地生态系统的主要碳源，据报道，欧洲通量项目EUROFLUX 18个森林类型的平均年土壤呼吸占其总初级生产力的49%（Janssens et al., 2001），Law等（Law et al. 2001）***，土壤呼吸约占整个生态系统呼吸的四分之三。土壤碳库细微的变化都将对大气CO2浓度造成重大影响，因此研究土壤碳动态及其CO2排放对于预测大气CO2浓度变化成为迫切的重要课题。有关土壤表层CO2通量（土壤总呼吸）研究很多，但这显然并不足以阐释土壤CO2生产过程，土壤剖面CO2垂直梯度研究越来越成为土壤呼吸乃至生态系统碳循环研究的热点。土壤不同层面（深度）CO2生产的持续监测对于理解土壤CO2动态极为重要，可以阐明由土壤到大气CO2通量随季节、光照、温度、湿度及土壤特性的变化特征。另外，土壤垂直梯度CO2监测可以与广泛使用的涡度相关监测比较，从而定量研究分析生态系统的碳交换。另一方面，鉴于CO2具有一定的水溶性、土壤O2对土壤呼吸观测的重要意义，土壤O2监测对于土壤呼吸及土壤碳通量研究具有特别重要的意义，可以更加***、客观、全面地反映土壤呼吸和碳排放（Simultaneous Carbon Dioxide and Oxygen Measurements to Improve Soil Efflux Estimates，Kyaw Tha Paw U et al. 2006）,而呼吸商RQ可以提供土壤营养状况及自养呼吸与异氧呼吸的生态信息，特别是对湿地土壤呼吸，O2是CO2和CH4排放的重要控制因素，因此湿地土壤O2测量监测对研究湿地碳排放和碳循环至关重要。

    根据菲克***定律(Fick’s first law)，在（稳态扩散的情况下）单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量（称为扩散通量Diffusion flux，用J表示）与该截面处的浓度梯度(Concentration gradient)成正比。土壤剖面CO2通量（μmol CO2 m?2 s?1）即根据该定律求出，具体计算公式为：

J= -D(dC/dx)

        其中D 为CO2在土壤中的扩散系数(单位为m2/s，与土壤温度、土壤体积含水量及土壤空隙度有关)，C为深度为x（单位为m）的CO2浓度，dC/dx为浓度梯度，“–”号表示扩散方向为浓度梯度的反方向，即扩散由高浓度区向低浓度区扩散。

技术参数：