目錄
第1章　生態(tài)系統(tǒng)CO2及其碳同位素濃度與通量的連續(xù)觀測技術(shù)和方法　1　
1.1　引言　2　
1.2　基本概念及術(shù)語　3　
1.2.1　CO2濃度與通量　3　
1.2.2　CO2同位素比值與通量比值　6　
1.3　生態(tài)系統(tǒng)CO2及其碳同位素濃度和通量　9　
1.3.1　生態(tài)系統(tǒng)CO2濃度和通量的影響因素　9　
1.3.2　生態(tài)系統(tǒng)CO2產(chǎn)生與轉(zhuǎn)化過程及其碳同位素效應(yīng)　10　
1.3.3　生態(tài)系統(tǒng)CO2及其碳同位素濃度和通量的變異特征　13　
1.4　生態(tài)系統(tǒng)通量觀測技術(shù)和方法　15　
1.4.1　通量觀測技術(shù)原理與應(yīng)用　15　
1.4.2　植被-大氣間通量觀測技術(shù)和方法　17　
1.4.3　土壤-大氣間通量觀測技術(shù)和方法　19　
參考文獻(xiàn)　21　
第2章　植物光合與呼吸過程CO2及其δ13C變異特征與驅(qū)動機(jī)制　28　
2.1　引言　28　
2.2　植物碳過程及其同位素效應(yīng)概述　30　
2.2.1　植物光合與呼吸作用的碳過程概述　31　
2.2.2　植物光合與呼吸過程的碳同位素效應(yīng)概述　31　
2.3　植物光合與呼吸作用的碳過程　32　
2.3.1　植物葉片結(jié)構(gòu)及其碳過程　32　
2.3.2　植物莖干結(jié)構(gòu)及其碳過程　34　
2.3.3　植物根系結(jié)構(gòu)及其碳過程　36　
2.4　植物光合與呼吸過程的碳同位素效應(yīng)　37　
2.4.1　植物光合過程的同位素效應(yīng)　38　
2.4.2　植物后羧化過程的同位素效應(yīng)　41　
2.4.3　不同碳過程及其同位素效應(yīng)下植物的δ13C特征　45　
2.5　應(yīng)用實(shí)踐與研究進(jìn)展　46　
2.5.1　碳分配模式與驅(qū)動機(jī)制　46　
2.5.2　生態(tài)系統(tǒng)光合與呼吸組分拆分　47　
2.6　結(jié)論與展望　48　
參考文獻(xiàn)　49　
第3章　土壤呼吸CO2的產(chǎn)生和遷移過程及其同位素效應(yīng)　55　
3.1　引言　56　
3.2　土壤CO2產(chǎn)生過程及其同位素效應(yīng)　57　
3.2.1　植物源CO2及其同位素效應(yīng)　58　
3.2.2　土壤有機(jī)質(zhì)源CO2及其同位素效應(yīng)　60　
3.2.3　非生物源CO2及其同位素效應(yīng)　63　
3.3土壤　CO2氣態(tài)遷移過程及其同位素效應(yīng)　64　
3.3.1　土壤有機(jī)碳積累與損失形式及其過程　64　
3.3.2　氣體擴(kuò)散遷移過程及其同位素效應(yīng)　65　
3.3.3　氣體非擴(kuò)散遷移過程及其同位素效應(yīng)　67　
3.4　土壤CO2非氣態(tài)形式的遷移過程及其同位素效應(yīng)　68　
3.4.1　土壤溶解無機(jī)碳遷移過程　68　
3.4.2　土壤CO2溶解與遷移過程的影響機(jī)制　70　
3.4.3　土壤CO2溶解與遷移過程的同位素效應(yīng)　74　
參考文獻(xiàn)　76　
第4章　同位素質(zhì)譜技術(shù)測定CO2碳同位素組成的分析誤差校正與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化　86　
4.1　引言　87　
4.2　儀器原理、組成及分類　88　
4.2.1　儀器工作與測定原理　88　
4.2.2　儀器組成及其現(xiàn)狀　89　
4.2.3　樣品測試與數(shù)據(jù)分析　90　
4.3　儀器性能確認(rèn)與維護(hù)　92　
4.3.1　儀器性能確認(rèn)　92　
4.3.2　儀器日常維護(hù)　93　
4.4　分析誤差來源及其校正方法　94　
4.4.1　記憶效應(yīng)和時間漂移及其校正方法　94　
4.4.2　信號強(qiáng)度依賴性及其校正方法　95　
4.5　標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化　100　
4.5.1　標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的選擇　100　
4.5.2　數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化方法　103　
4.5.3　降低標(biāo)準(zhǔn)化不確定性方法　104　
4.6　存在問題及注意事項　104　
4.6.1　樣品代表性與有效轉(zhuǎn)化　105　
4.6.2　儀器信號強(qiáng)度與樣品進(jìn)樣量的權(quán)衡　105　
4.6.3　分析誤差校正與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化方法　105　
4.6.4　數(shù)據(jù)精度和準(zhǔn)確度評價　106　
4.6.5　儀器的常規(guī)維護(hù)　106　
參考文獻(xiàn)　106　
第5章　氣體濃度紅外光譜測量技術(shù)的原理與假設(shè)及其在通量觀測中的應(yīng)用進(jìn)展　109　
5.1　引言　110　
5.2　儀器原理、組成及應(yīng)用分類　111　
5.2.1　氣體選擇性吸收與比爾-朗伯定律　111　
5.2.2　儀器結(jié)構(gòu)組成及其應(yīng)用分類　112　
5.2.3　商業(yè)化儀器現(xiàn)狀.　115　
5.3　儀器設(shè)計的理論要求及假設(shè)　116　
5.3.1　保證紅外光譜選擇性吸收　116　
5.3.2　保證氣體選擇性吸收信號強(qiáng)度　118　
5.3.3　保證有效信號檢測與采集頻率　120　
5.3.4　避免儀器零點(diǎn)和跨度漂移　122　
5.4　儀器安裝、維護(hù)與性能評價　123　
5.4.1　儀器安裝、調(diào)試與運(yùn)行維護(hù)　123　
5.4.2　儀器維護(hù)要點(diǎn)　127　
5.4.3　儀器性能評價方法　129　
5.5　應(yīng)用實(shí)踐與研究進(jìn)展　130　
5.5.1　與渦度協(xié)方差通量技術(shù)結(jié)合　130　
5.5.2　與通量梯度或箱式通量技術(shù)結(jié)合　132　
5.6　存在問題與研究展望　134　
5.6.1　氣體濃度觀測的注意事項　134　
5.6.2　氣體通量觀測的注意事項　135　
參考文獻(xiàn)　137　
第6章　三維風(fēng)速測量技術(shù)的原理與假設(shè)及其在通量觀測中的應(yīng)用進(jìn)展　142　
6.1　引言　142　
6.2　測量原理及應(yīng)用分類　144　
6.2.1　三維風(fēng)速與坐標(biāo)系　144　
6.2.2　儀器原理及其分類　146　
6.2.3　商業(yè)化風(fēng)速儀器現(xiàn)狀　150　
6.3　儀器設(shè)計的理論要求與假設(shè)　153　
6.3.1　高頻三維風(fēng)速儀器的理論要求與假設(shè)　153　
6.3.2　低頻一維風(fēng)速儀器的理論要求與假設(shè)　158　
6.4　儀器安裝、維護(hù)與數(shù)據(jù)質(zhì)量評價　159　
6.4.1　儀器安裝注意事項　159　
6.4.2　儀器維護(hù)注意事項　162　
6.4.3　數(shù)據(jù)質(zhì)量評價注意事項　163　
6.5　應(yīng)用實(shí)踐與研究進(jìn)展　164　
6.5.1　高頻風(fēng)速測量及其應(yīng)用進(jìn)展　164　
6.5.2　低頻風(fēng)速測量及其應(yīng)用進(jìn)展　166　
6.6　存在問題與研究展望　167　
6.6.1　高頻風(fēng)速測量設(shè)備　167　
6.6.2　低頻風(fēng)速測量設(shè)備　168　
參考文獻(xiàn)　169　
第7章　渦度協(xié)方差通量觀測技術(shù)和方法的理論、假設(shè)與應(yīng)用進(jìn)展　173　
7.1　引言　174　
7.2　基本原理、假設(shè)與系統(tǒng)分類　175　
7.2.1　大氣邊界層及湍流運(yùn)動　175　
7.2.2　CO2湍流通量的理論推導(dǎo)與假設(shè)　176　
7.2.3　開路和閉路渦度協(xié)方差系統(tǒng)　179　
7.3　系統(tǒng)設(shè)計的理論要求與假設(shè)　180　
7.3.1　有效捕捉湍流運(yùn)動的高頻和低頻湍渦　180　
7.3.2　通量測定準(zhǔn)確性不受外界條件改變的干擾　182　
7.4　系統(tǒng)安裝、維護(hù)與性能評價　184　
7.4.1　儀器安裝與維護(hù)　184　
7.4.2　儀器性能與數(shù)據(jù)質(zhì)量評價　186　
7.5　應(yīng)用實(shí)踐與研究進(jìn)展　188　
7.5.1　通量觀測儀器、技術(shù)和方法　188　
7.5.2　生態(tài)系統(tǒng)通量特征、過程與機(jī)理研究　190　
7.6　存在問題與研究展望　195　
7.6.1　標(biāo)量物質(zhì)守恒方程簡化假設(shè)導(dǎo)致的可能誤差　195　
7.6.2　避免系統(tǒng)設(shè)計和安裝導(dǎo)致的誤差　196　
7.6.3　通量觀測擴(kuò)展應(yīng)用與研究展望　197　
參考文獻(xiàn)　198　
第8章　大氣通量梯度觀測技術(shù)和方法的理論、假設(shè)與應(yīng)用進(jìn)展　205　
8.1　引言　206　
8.2　基本原理及假設(shè)　207　
8.2.1　近地邊界層結(jié)構(gòu)和CO2傳輸特征　207　
8.2.2　通量計算原理與假設(shè)　207　
8.3　系統(tǒng)組成和設(shè)計的理論要求與假設(shè)　211　
8.3.1　濃度梯度觀測的基本原則和計算方法　211　
8.3.2　湍流擴(kuò)散系數(shù)參數(shù)化的基本理論和方法　212　
8.4　系統(tǒng)安裝、維護(hù)與性能評價　215　
8.4.1　系統(tǒng)安裝的原則與要點(diǎn)　215　
8.4.2　系統(tǒng)維護(hù)的原則與要點(diǎn)　219　
8.4.3　系統(tǒng)性能與數(shù)據(jù)質(zhì)量評價　220　
8.5　應(yīng)用實(shí)踐與研究進(jìn)展　223　
8.5.1　CO2通量觀測研究　223　
8.5.2　δ13C通量觀測研究　224　
8.6　存在問題與研究展望　225　
8.6.1　存在問題　225　
8.6.2　研究展望　228　
參考文獻(xiàn)　228　
第9章　箱式通量觀測技術(shù)和方法的理論假設(shè)及其應(yīng)用進(jìn)展　233　
9.1　引言　233　
9.2　系統(tǒng)組成、分類及原理　234　
9.2.1　系統(tǒng)組成及分類　235　
9.2.2　非穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)特征及通量計算原理　236　
9.2.3　穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)特征及通量計算原理　239　
9.3　系統(tǒng)設(shè)計的理論要求與假設(shè)　240　
9.3.1　系統(tǒng)氣密性及氣體混合良好　240　
9.3.2　箱體內(nèi)外氣體濃度保持一致　240　
9.3.3　箱體內(nèi)外氣體壓力保持一致　241　
9.3.4　待測氣體的產(chǎn)生與傳輸不受影響　242　
9.4　系統(tǒng)安裝、維護(hù)與性能評價　243　
9.4.1　儀器安裝與維護(hù)　243　
9.4.2　儀器性能和數(shù)據(jù)質(zhì)量評價　245　
9.5　應(yīng)用實(shí)踐與研究進(jìn)展　247　
9.5.1　土壤CO2及其δ13C通量觀測系統(tǒng)　247　
9.5.2　植物CO2及其δ13C通量觀測系統(tǒng)　248　
9.5.3　土壤和植物CO2及其δ13C通量協(xié)同觀測系統(tǒng)　251　
9.5.4　生態(tài)系統(tǒng)CO2及其δ13C通量觀測系統(tǒng)　251　
9.6　應(yīng)用建議與展望　252　
9.6.1　氣體分析儀精度和準(zhǔn)確度的校正　252　
9.6.2　系統(tǒng)測定數(shù)據(jù)精度和準(zhǔn)確度的評價　253　
9.6.3　系統(tǒng)測定數(shù)據(jù)代表性的評價　253　
參考文獻(xiàn)　254　
第10章　土壤通量梯度觀測技術(shù)和方法的理論、假設(shè)與應(yīng)用進(jìn)展　259　
10.1　引言　260　
10.2　基本原理及假設(shè)　261　
10.2.1　從基巖到地表的土壤結(jié)構(gòu)及氣體傳輸　261　
10.2.2　系統(tǒng)組成與分類　263　
10.2.3　通量計算原理及假設(shè)　263　
10.3　系統(tǒng)設(shè)計的理論要求與假設(shè)　265　
10.3.1　濃度梯度的觀測理論和方法　265　
10.3.2　擴(kuò)散系數(shù)的估算方法　268　
10.4　系統(tǒng)安裝、維護(hù)與性能評價　271　
10.4.1　系統(tǒng)安裝與維護(hù)　271　
10.4.2　系統(tǒng)性能與數(shù)據(jù)質(zhì)量評價　273　
10.5　應(yīng)用實(shí)踐與研究進(jìn)展　274　
10.5.1　與箱式通量法的比對研究　274　
10.5.2　區(qū)分不同深度CO2排放貢獻(xiàn)　275　
10.5.3　區(qū)分土壤呼吸不同來源貢獻(xiàn)　276　
10.5.4　評價土壤呼吸的調(diào)控機(jī)制　276　
10.6　存在問題與研究展望　277　
10.6.1　標(biāo)量物質(zhì)守恒和菲克第一定律假設(shè)導(dǎo)致的誤差　277　
10.6.2　避免系統(tǒng)設(shè)計和安裝導(dǎo)致的誤差　278