非理想の渦共分散部位におけるCO2フラックスの測定
Summary
提示されたプロトコルは、ポーランドの現在再植林された風打ちサイト上で、限られた面積を持つすべてのタイプの短い天蓋生態系に適用可能な非典型的な場所で渦共分散法を使用します。測定サイトの設定ルール、フラックス計算と品質管理、最終結果分析の詳細について説明します。
Abstract
このプロトコルは、渦共分散(EC)技術を利用して、ポーランドの現在の森林再生された風打ち領域で、非典型的な生態系における空間的および時間的に平均化された純CO2フラックス(純生態系生産、NEP)を調査する例である。竜巻の後、生き残った森林のスタンド内に比較的狭い「回廊」が作られ、このような実験が複雑になります。チャンバー法などの他の測定技術の適用は、特に最初に、倒れた木やサイトの一般的に大きな不均一性を実行するための挑戦的なプラットフォームを提供するので、このような状況下で、さらに困難ですフラックス測定し、適切にアップスケールの結果を得た。手つかずの森林で行われる標準的なEC測定と比較して、風の場所やデータ分析に関しては、その代表性を確保するためには、特に考慮が必要です。そこで、(1)現場の位置と計装の設定、(2)フラックス計算、(3)厳格なデータフィルタリング、および動的に変化する非理想的なECサイトで、リアルタイムで連続的なCO2フラックス測定のプロトコルを提示します。品質管理、および(4)ギャップ充填およびネットフラックスは、CO2呼吸および吸収に分割されます。説明された方法論の主な利点は、他の空間的に限られた生態系に適用できる実験セットアップと測定性能をゼロから詳細に説明できることです。また、非専門家の説明を提供し、非従来型のサイト操作に対処する方法に関する推奨事項のリストとして表示することもできます。得られた品質チェック、ギャップ充填、正味CO2の半時間値、ならびに吸収および呼吸フラックスは、最終的に毎日、毎月、季節または年次合計に集計することができます。
Introduction
今日、大気陸上生態系二酸化炭素(CO2)交換研究で最も一般的に使用される技術は、渦共分散(EC)技術1である。EC法は何十年も使用されており、すべての方法論的、技術的および実用的な側面に関する問題の包括的な記述は、すでに2、3、4に公開されています。同様の目的で使用される他の技術と比較して、EC法は、複雑なすべての要素の寄与を考慮した自動、点測定から空間的および時間的に平均化されたネットCO2フラックスを得ることを可能にする生態系は、面倒な代わりに、手動測定(例えば、チャンバー技術)または多くのサンプルを採取する必要がある1.
土地生態系の中で、森林はCサイクリングにおいて最も重要な役割を果たしており、多くの科学的活動は、CO2サイクル、木質バイオマスにおける炭素貯蔵、気候条件の変化との相互関係の調査に焦点を当ててきた。直接測定またはモデリング5の両方。最も長いフラックスレコード6の1つを含む多くのECサイトは、異なるタイプの森林の上に設置されました 7.通常、サイトの位置は、可能な限り最も均質で最大の面積を目標に、測定を開始する前に慎重に選択されました。しかし、風下などの森林の乱れた場所では、EC測定ステーションの数はまだ8、9、10では不十分です。その理由の1つは、サイトのセットアップを測定するロジスティクスの難しさと、何うまず、突然出現する場所が少なからずあることです。風投げエリアで最も有益な結果を得るためには、追加の問題を引き起こす可能性のある偶発的な事象の後、できるだけ早く開始することが重要です。手つかずの森林地帯とは対照的に、風投げサイトでのEC測定はより困難であり、既に確立された手順3から逸脱する可能性があります。極端な風の現象によっては空間的に限られた領域が生まれるため、可能な限り信頼性の高いフラックス値を導き出すためには、慎重な測定ステーションの位置と慎重なデータ処理が必要です。EC法の適用において同様の困難が生じ(例えば、長くて狭い湖の上で行われた終了研究)、測定されたCO2フラックスは、厳密なデータフィルタリング11、12を保証する必要があります。 空間的な代表性。
したがって、提示されたプロトコルは、風投風力発電所だけでなく、限られた面積(例えば、より高い植生タイプの間に位置する作物)を持つ他のすべてのタイプの短い植生のために設計された非典型的な場所でのEC法の使用の例である。提案された方法論の最大の利点は、複雑な手順の一般的な説明であり、高度な知識を必要とし、サイトの場所の選択とインストルメンテーションの設定から最終結果まで:高品質のCO2の完全なデータセットフラックス。測定プロトコルの技術的な目新しさは、ECシステムの配置のためのユニークなベース構造の使用です(例えば、調整可能な電気的に動作するマストを持つ「ミニタワー」である定義された高さの三脚、の最終的な高さを変更することができます個々のニーズに応じてセンサー)。
Protocol
Representative Results
Discussion
このプロトコルは、非理想的なサイト(ここでは再森林化された風打ちサイト)で使用される渦共分散(EC)法を提示します:サイトの場所と測定インフラのセットアップ、ネットCO2フラックス計算と後処理、および関連するいくつかの問題ギャップ充填とフラックスのパーティショニング手順。
EC技術は世界中の多くの測定サイトで一般的に使用されていますが、その…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、ワルシャワ、ポーランドの国有林総局からの資金援助によって支えられた(プロジェクトLAS、いいえOR-2717/27/11)。ポーランドのポズナン生命科学大学気象学科の研究グループ全体に感謝の意を表したいと思います。
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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