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森林研究綜合監測技術方案
發布時間： 2019-06-25 點擊次數： 2450次近期，由北京易科泰生態技術有限公司提供的森林研究綜合監測方案在遼寧省林科院驗收通過，該方案可進行植物光合速率、葉綠素熒光參數、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葉綠素熒光研究光合生理生態
- SRS2000T + ACE研究監測森林土壤呼吸
- DRL26 + EMS81（選配）監測樹干生長與莖流
LCpro T光合儀+FluorPen葉綠素熒光研究光合生理生態
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、氣孔導度等與植物光合作用相關的參數。儀器應用IRGA（紅外氣體分析）CO2分析模塊和雙激光調諧快速響應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的參數。通過人工光源、CO2控制單元和溫度控制單元可以同時調控環境條件，從而測定光強、CO2濃度和溫度對植物光合系統的影響。本儀器可在高濕度、高塵埃等惡劣環境中使用，具有廣泛的適用性。
測量參數包括光合速率、蒸騰速率、胞間CO2濃度、氣孔導度、葉片溫度、葉室溫度、光合有效輻射、氣壓等，可進行光響應曲線和CO2響應曲線測量等。
FluorPen FP110手持式葉綠素熒光儀用于實驗室、溫室和野外快速測量植物葉綠素熒光參數，具有便攜性強、度高、性價比高等特點；雙鍵操作，具圖形顯示屏，內置鋰電和數據存儲，廣泛應用于研究植物的光合作用、脅迫監測、除草劑檢測或突變體篩選，還可用于生態毒理的生物檢測，如通過不同植物對土壤或水質污染的葉綠素熒光響應，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，用于不同的樣品與研究。
FluorPen測量參數包括F0、Ft、Fm、Fm’、QY_Ln、QY_Dn、NPQ、Qp、Rfd、RAR、Area、M0、Sm、PI、ABS/RC等50多個葉綠素熒光參數，及3種給光程序的光響應曲線、3種熒光淬滅曲線、OJIP快速熒光動力學、Kautsky誘導效應等。
Tahise等人（2017年）利用LCpro光合儀和FluorPen葉綠素熒光儀對四倍體和二倍體甜橙（Carrizo citrange）進行水分脅迫研究，結果表明四倍體對水分脅迫的表現優于二倍體，見下圖。
1個月內水分脅迫對二倍體和四倍體甜橙植物生理的影響
SRS2000T + ACE研究監測森林土壤呼吸
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驗，分別設置 ３ 個氮添加水平（低氮 Ｔ５：２０ｇＮ ｍ－２ａ－１，中氮 Ｔ１０：４０ｇＮ ｍ－２ ａ－１和高氮 Ｔ１５：６０ｇＮ ｍ－２ａ－１）和對照（Ｔ０：０ｇＮ ｍ－２ａ－１）共４ 個水平的處理，各林分每個處理各９次重復，每個處理量分４次，在每個季度開始各施１次。 采用 ＡＣＥ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｓｏｉｌ ＣＯ２ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｓｔａｔｉｏｎ， ＵＫ）自動土壤呼吸監測系統測定兩林分土壤表層（０~１０ ｃｍ）的呼吸、溫度和濕度，分別在當年的７月、９月、１１月、第２年的１月、２月、３月、５月、６月各連續測定４ｄ，每天（８：００~１８：００）４次，以揭示兩種林分土壤呼吸對模擬氮沉降的季節動態響應及其差異性。 結果表明：（１）柑橘林與馬尾松林林下土壤表層呼吸表現出一致的季節變化動態趨勢：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了土壤呼吸。（３）土壤溫度與土壤呼吸有極顯著的正相關指數關系（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２類森林下的典型案例結果支持氮沉降抑制土壤呼吸的認識。
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動態變化
P<005，大寫字母表示同一季節不同處理間差異性水平，小寫字母表示同一處理不同季節間差異性水平；T0：control check，對照組；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，特點如下
- 無損安裝固定，傳統機械與電子技術相結合，測量更準確；
- 精度高，分辨率1微米
- 內置溫度傳感器
- 存儲量50000個數據（每小時記錄1次則可自動記錄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以上的樹干莖流監測。MicroSet 8X控制單元內置數據采集器和DR26樹干生長監測傳感器接口，可同步監測樹干生長。
EMS81作為一個獨立完整的監測單元（同時監測樹干莖流和樹干生長），既可以每個單元獨立工作、獨立通過充電電池供電以監測一顆樹木的莖流，也可選配多個單元組成復合監測系統同時監測不同距離之間多株樹木的莖流和樹干生長。
此外，可同時選配EMS的3通道土壤水分監測及PAR/溫濕度三參數監測以獲得更為全面的森林功能參數。
易科泰生態技術公司為相關監測研究提供如下配套方案：
- EcoDrone無人機大尺度樣地遙感調查方案；
- 植物光合與FluorCam葉綠素熒光成像技術方案；
- Thermo-RGB紅外熱成像及作物水分脅迫指數（CWSI）測量方案；
- 手持式高光譜儀與高光譜成像技術方案，從葉片尺度到冠層尺度全面研究植物光譜特性；