一种测定滩涂湿地早晚潮间期土壤CO2通量的方法技术

本发明专利技术公开了一种测定滩涂湿地早晚潮间期土壤CO2通量的方法，包括以下步骤：在待测算区域的中高潮区选择标样点并测得建立模型所需的六组CO2浓度值，作CO2浓度—时间图；用直角双曲线方程拟合得到回归方程，经求其一阶导数，可得各时段即时CO2通量；以三参数高斯方程对即时通量和即时浓度的关系进行回归分析，得到该区域土壤CO2通量的模型；以便携式土壤二氧化碳分析仪在待测算区快速取得CO2浓度数据；将获得的即时CO2浓度带入所得方程模型，即可得对应土壤CO2通量。本发明专利技术简便易行、可准确测算滩涂湿地早晚潮间期土壤CO2通量，可应用于滨海湿地生态系统碳源/汇值的估算及土壤效能的评价。

【技术实现步骤摘要】
一种测定滩涂湿地早晚潮间期土壤CO2通量的方法
:本专利技术属沿海滩涂湿地生态系统碳源/碳汇、土壤效能生态监测及全球气候变化
，具体涉及一种滩涂湿地早晚潮间期土壤CO2通量的测算方法。
技术介绍
:滩涂湿地是海岸带的重要组成部分，包括全部潮间带及潮上带、潮下带。潮间带是界于高潮线与低潮线之间的地带，通常也称为海涂。根据潮汐活动的规律，潮间带三个区。高潮区(上区):它位于潮间带的最上部，上界为大潮高潮线，下界是小潮高潮线。它被海水淹没的时间很短，只有在大潮时才被海水淹没；中潮区(中区):它占潮间带的大部分，上界为小潮高潮线，下界是小潮低潮线，是典型的潮间带地区；低潮区(下区):上界为小潮低潮线，下界是大潮低潮线，大部分时间浸在水里，只有在大潮落潮的短时间内露出水面。另外，一日内潮汐分早潮、晚潮，早潮和晚潮的间期称为早、晚潮间期。滩涂湿地尤其红树林湿地是陆地生态系统向海洋生态系统过渡的最后一道“屏障”，无论是对陆地还是对海洋，都具有极其重要的生态功能。而在全球普遍变暖的背景下，关于其碳源、碳汇的研究更具有实际意义，原因之一是大多数热带、亚热带沿海城市周边都会天然分布滩涂湿地，但其具有退化趋势，如果能通过数据准确证明红树林湿地碳汇(碳贮存大于碳排放)对邻近城市的小气候具有重要影响，这将强化人们保护和恢复红树林的主观意愿，而土壤CO2通量是碳排放的主要形式。土壤CO2通量较为准确的理解是土壤与大气间的气体交换量，包含吸收和释放两部分。土壤CO2通量表现为土壤向大气净释放CO2的过程，它是土壤碳素同化和异化 的结果。大尺度的生态系统碳源/汇的估算牵涉到生态系统土壤CO2排放通量的测算。目前，用于测量土壤CO2通量的方法主要包括静态气室法、动态气室法、微气象法等，这些方法都是利用测量开始和结束的时间段里气室CO2浓度的变化计算土壤CO2排放通量，而计算始末时间内CO2浓度变化速率多采用线性拟合法。对于湿地土壤CO2通量研究而言，动态气室法是研究的首选，因为通常认为动态气室法比静态气室法准确。静态箱法，在我国草地群落土壤呼吸中有广泛应用，也有学者在滩涂湿地的高潮区应用过。但是针对中、低潮区以下特点，需要对之提出一种更加便捷、准确、易于操作的方法。滩涂湿地中、低潮区为泥质、砂质和岩滩等沉积地带，加之一日内有多于一半时间被海水淹没，造成该区土质一般含水量极高、极泥泞、不易行走、更不便长久停留等的特点，尤其是有植被如红树林等区域，其下空间狭小、缺少光照、通风较差，致使更加泥泞、难以行走。另外，在滩涂进行实地长时间测定CO2浓度时，高的含水量会使现代通行的以测定陆地土壤CO2浓度为主的仪器的准确性和稳定性受到极大影响，况且长时间测定对仪器和微型计算机的电源都有很高的要求。最主要的是，即使人为携带仪器艰难到达该区或能布使静态箱法进行测定，其长时间停留会对测定点的土壤性状造成影响，进而使测定的CO2浓度突变，实践上，我们从未用已有方法成功地测定出低潮区的土壤二氧化碳通量。一个成功的土壤二氧化碳通量的测定停留在测定地的时间至少30分钟，这在高潮区是没有问题的，由于上述原因在中、低潮区尤其低潮区则是难以实现的。而本专利中的方法只需停留I分钟左右，测得土壤二氧化碳即时浓度即可。本专利在易于长久停留的中高潮区设点测土壤CO2浓度制作通量模型，取中低潮区的CO2浓度带入模型公式计算即得相对应的通量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种测定滩涂湿地早晚潮间期土壤CO2通量的方法以简便精确地测算滩涂湿地早晚潮间期土壤CO2通量。为了解决以上技术问题，本专利技术以红树林湿地为研究样本，通过测定红树植物群落一个完整潮间期分段连续CO2浓度值，用双曲线拟合法计算每段时间内的CO2通量，考察CO2通量和相应的即时CO2浓度之间的关系，构建三参数高斯函数模型，得到滩涂湿地早晚潮间期土壤CO2通量的测算方程，采用的具体技术方案如下:一种测定滩涂湿地早晚潮间期土壤CO2通量的方法，其特征在于根据测定滩涂湿地CO2浓度测算滩涂湿地土壤CO2通量，具体包括以下步骤:步骤一，测定中高潮区CO2浓度随时间变化的成组数据:在待测算区的中高潮区选择标样点；记潮水刚退的时刻为0h，选择在早间潮潮水退后的第lh、2h、3h、4h、5h、6h时，用便携式土壤二氧化碳分析仪对中高潮区co2浓度进行测定；设置二氧化碳分析仪测定co2时记录数据的频率为10s，待仪器数值稳定后，每时段测定10分钟；步骤二，CO2通量模型中各时段即时CO2通量的获得:导出步骤一中所述数据，在sigmaplot软件中，作出CO2浓度与时间的散点图，用直角双曲线方程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测定滩涂湿地早晚潮间期土壤CO2通量的方法，其特征在于根据测定滩涂湿地CO2浓度测算滩涂湿地土壤CO2通量，具体包括以下步骤：步骤一，测定中高潮区CO2浓度随时间变化的成组数据：在待测算区的中高潮区选择标样点；记潮水刚退的时刻为0h，选择在早间潮潮水退后的第1h、2h、3h、4h、5h、6h时，用便携式土壤二氧化碳分析仪对中高潮区CO2浓度进行测定；设置二氧化碳分析仪测定CO2时记录数据的频率为10s，待仪器数值稳定后，每时段测定10分钟；步骤二，CO2通量模型中各时段即时CO2通量的获得：导出步骤一中所述数据，在sigmaplot软件中，作出CO2浓度与时间的散点图，用直角双曲线方程进行拟合，得到参数值(因变量y为CO2浓度，自变量x为对应时间，y0为某时段CO2起始浓度，a为该时段的CO2增加值，b为一般参数)；然后，确定每时段选取的一个即时CO2浓度，代入所述双曲线方程求得该浓度对应时间；对以上得到的双曲线方程求一阶导数，将所得时间代入，可得上述选定的即时CO2浓度的变化速率k；将k代入以下通量方程即公式（1），即可得即时CO2通量；F=1000kVAVm---(1)式中，F为CO2通量(μmol·m?2·s?1)，Vm为标准状态下气体摩尔体积(22.4L·mol?1)，k为CO2浓度的变化速率（μmol·mol?1·s?1），V为采样气室的体积（m3），A为采样气室底面积（m2）；步骤三，CO2通量模型的建立：将所述步骤二中得到的六组即时通量和即时CO2浓度值，按三参数高斯回归方程进行回归分析，即可得该区域土壤CO2通量的模型；此步骤中，因变量F为CO2通量，自变量C为CO2浓度，C0为位置参数，表示通量达到最高值时对应的CO2浓度值；n为形态参数，表示x0向两侧延展的幅度；m为一般参数；步骤四，待测算区即时CO2浓度的获得：利用便携式二氧化碳分析仪等仪器，测得待测算区土壤的一个CO2浓度数据，在仪器连接好时，运行10s即可。 步骤五，将获得的即时CO2浓度代入步骤三中所得方程模型即可得对应土壤CO2通量。FDA0000441109170000011.jpg,FDA0000441109170000013.jpg,FDA0000441109170000021.jpg...

【技术特征摘要】
1.一种测定滩涂湿地早晚潮间期土壤CO2通量的方法，其特征在于根据测定滩涂湿地CO2浓度测算滩涂湿地土壤CO2通量，具体包括以下步骤: 步骤一，测定中高潮区CO2浓度随时间变化的成组数据:在待测算区的中高潮区选择标样点；记潮水刚退的时刻为0h，选择在早间潮潮水退后的第lh、2h、3h、4h、5h、6h...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴沿友，王宗林，邢德科，王秀红，尹淇淋，乔韡轶，赵宽，朱剑昀，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：