森林研究綜合監(jiān)測技術(shù)方案

    近期，由北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司提供的森林研究綜合監(jiān)測方案在遼寧省林科院驗(yàn)收通過，該方案可進(jìn)行植物光合速率、葉綠素?zé)晒鈪?shù)、土壤呼吸速率和樹木莖桿生長量測量，由以下部分組成。

• LCpro T光合儀+FluorPen葉綠素?zé)晒庋芯抗夂仙砩鷳B(tài)
• SRS2000T + ACE研究監(jiān)測森林土壤呼吸
• DRL26 + EMS81（選配）監(jiān)測樹干生長與莖流

LCpro T光合儀+FluorPen葉綠素?zé)晒庋芯抗夂仙砩鷳B(tài)

    LCpro T便攜式光合儀為智能型便攜式光合作用測定儀，用以測量植物葉片的光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度等與植物光合作用相關(guān)的參數(shù)。儀器應(yīng)用IRGA（紅外氣體分析）CO2分析模塊和雙激光調(diào)諧快速響應(yīng)水蒸氣傳感器精密測量葉片表面CO2濃度及水分的變化情況來考察葉片與植物光合作用相關(guān)的參數(shù)。通過人工光源、CO2控制單元和溫度控制單元可以同時(shí)調(diào)控環(huán)境條件，從而測定光強(qiáng)、CO2濃度和溫度對(duì)植物光合系統(tǒng)的影響。本儀器可在高濕度、高塵埃等惡劣環(huán)境中使用，具有廣泛的適用性。

    測量參數(shù)包括光合速率、蒸騰速率、胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度、葉片溫度、葉室溫度、光合有效輻射、氣壓等，可進(jìn)行光響應(yīng)曲線和CO2響應(yīng)曲線測量等。

    FluorPen FP110手持式葉綠素?zé)晒鈨x用于實(shí)驗(yàn)室、溫室和野外快速測量植物葉綠素?zé)晒鈪?shù)，具有便攜性強(qiáng)、度高、性價(jià)比高等特點(diǎn)；雙鍵操作，具圖形顯示屏，內(nèi)置鋰電和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，廣泛應(yīng)用于研究植物的光合作用、脅迫監(jiān)測、除草劑檢測或突變體篩選，還可用于生態(tài)毒理的生物檢測，如通過不同植物對(duì)土壤或水質(zhì)污染的葉綠素?zé)晒忭憫?yīng)，找出敏感植物作為生物傳感器用于生物檢測。FP110配備多種葉夾型號(hào)，用于不同的樣品與研究。

    FluorPen測量參數(shù)包括F0、Ft、Fm、Fm’、QY_Ln、QY_Dn、NPQ、Qp、Rfd、RAR、Area、M0、Sm、PI、ABS/RC等50多個(gè)葉綠素?zé)晒鈪?shù)，及3種給光程序的光響應(yīng)曲線、3種熒光淬滅曲線、OJIP快速熒光動(dòng)力學(xué)、Kautsky誘導(dǎo)效應(yīng)等。

    Tahise等人（2017年）利用LCpro光合儀和FluorPen葉綠素?zé)晒鈨x對(duì)四倍體和二倍體甜橙（Carrizo citrange）進(jìn)行水分脅迫研究，結(jié)果表明四倍體對(duì)水分脅迫的表現(xiàn)優(yōu)于二倍體，見下圖。

1個(gè)月內(nèi)水分脅迫對(duì)二倍體和四倍體甜橙植物生理的影響

SRS2000T + ACE研究監(jiān)測森林土壤呼吸

    曾清蘋等（2016年）選擇重慶縉云山的馬尾松林和柑橘林開展了氮添加實(shí)驗(yàn)，分別設(shè)置 ３ 個(gè)氮添加水平（低氮 Ｔ_５：２０ｇＮ ｍ^－２ａ^－１，中氮 Ｔ_１０：４０ｇＮ ｍ^－２ ａ^－１和高氮 Ｔ_１５：６０ｇＮ ｍ^－２ａ^－１）和對(duì)照（Ｔ_０：０ｇＮ ｍ^－２ａ^－１）共４ 個(gè)水平的處理，各林分每個(gè)處理各９次重復(fù)，每個(gè)處理量分４次，在每個(gè)季度開始各施１次。 采用 ＡＣＥ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｓｏｉｌ ＣＯ_２ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｓｔａｔｉｏｎ， ＵＫ）自動(dòng)土壤呼吸監(jiān)測系統(tǒng)測定兩林分土壤表層（０~１０ ｃｍ）的呼吸、溫度和濕度，分別在當(dāng)年的７月、９月、１１月、第２年的１月、２月、３月、５月、６月各連續(xù)測定４ｄ，每天（８：００~１８：００）４次，以揭示兩種林分土壤呼吸對(duì)模擬氮沉降的季節(jié)動(dòng)態(tài)響應(yīng)及其差異性。 結(jié)果表明：（１）柑橘林與馬尾松林林下土壤表層呼吸表現(xiàn)出一致的季節(jié)變化動(dòng)態(tài)趨勢：夏季＞春季＞秋季＞冬季，但柑橘林土壤呼吸顯著高于馬尾松林（Ｐ＜０．０５）。（２）總體上氮沉降抑制了２種林分土壤表層呼吸，而Ｎ沉降量大抑制程度越高。只在冬季土壤濕度低的馬尾松林下氮沉降促進(jìn)了土壤呼吸。（３）土壤溫度與土壤呼吸有極顯著的正相關(guān)指數(shù)關(guān)系（Ｐ＜０．０１），而土壤水分與土壤呼吸有顯著的二次模型擬合關(guān)系，但均受到氮沉降量處理的影響。 綜合分析表明，在亞熱帶山區(qū)２類森林下的典型案例結(jié)果支持氮沉降抑制土壤呼吸的認(rèn)識(shí)。

重慶縉云山馬尾松林和柑橘林在不同施氮處理下的土壤呼吸的季節(jié)動(dòng)態(tài)變化

    P<005，大寫字母表示同一季節(jié)不同處理間差異性水平，小寫字母表示同一處理不同季節(jié)間差異性水平；T0：control check，對(duì)照組；T5：low nitrogen，低氮水平；T10：middle nitrogen，中氮水平；T15：high nitrogen，高氮水平。

    將LCpro T光合儀葉室更換為土壤呼吸室后可作為便攜式土壤呼吸儀使用，見下圖。

DRL26 + EMS81（選配）監(jiān)測樹干生長與莖流

    DRL26樹木莖桿生長測量儀適用于直徑大于8cm的任何樹干，特點(diǎn)如下

• 無損安裝固定，傳統(tǒng)機(jī)械與電子技術(shù)相結(jié)合，測量更準(zhǔn)確；
• 精度高，分辨率1微米
• 內(nèi)置溫度傳感器
• 存儲(chǔ)量50000個(gè)數(shù)據(jù)（每小時(shí)記錄1次則可自動(dòng)記錄4年）
• 電池壽命：1hr間隔5年，10mins間隔3年

    EMS81樹木莖流觀測系統(tǒng)由MicroSet 8X控制單元、SF81莖流傳感器及不銹鋼加熱電極片等組成，用于直徑12cm以上的樹干莖流監(jiān)測。MicroSet 8X控制單元內(nèi)置數(shù)據(jù)采集器和DR26樹干生長監(jiān)測傳感器接口，可同步監(jiān)測樹干生長。

    EMS81作為一個(gè)獨(dú)立完整的監(jiān)測單元（同時(shí)監(jiān)測樹干莖流和樹干生長），既可以每個(gè)單元獨(dú)立工作、獨(dú)立通過充電電池供電以監(jiān)測一顆樹木的莖流，也可選配多個(gè)單元組成復(fù)合監(jiān)測系統(tǒng)同時(shí)監(jiān)測不同距離之間多株樹木的莖流和樹干生長。

    此外，可同時(shí)選配EMS的3通道土壤水分監(jiān)測及PAR/溫濕度三參數(shù)監(jiān)測以獲得更為全面的森林功能參數(shù)。

易科泰生態(tài)技術(shù)公司為相關(guān)監(jiān)測研究提供如下配套方案：

• EcoDrone無人機(jī)大尺度樣地遙感調(diào)查方案；
• 植物光合與FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)方案；
• Thermo-RGB紅外熱成像及作物水分脅迫指數(shù)（CWSI）測量方案；
• 手持式高光譜儀與高光譜成像技術(shù)方案，從葉片尺度到冠層尺度全面研究植物光譜特性；