一、研究背景—研究現(xiàn)狀
隨著世界范圍內(nèi)越來(lái)越多的渦度協(xié)方差塔的建立，凈生態(tài)系統(tǒng)CO2交換（NEE）的測(cè)量在多尺度氣候變化科學(xué)中變得越來(lái)越重要。
但由于NEE是與光合作用和呼吸相關(guān)過(guò)程中抵消通量之間的凈信號(hào)，從而使利用這些數(shù)據(jù)建立的模型具有一定的爭(zhēng)論性。
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研究方法
目前使用最廣泛使用的NEE劃分方法是Reichstein方法，其使用夜間NEE的溫度敏感度來(lái)預(yù)測(cè)白天的Reco，然后通過(guò)從NEE中減去Reco來(lái)計(jì)算GPP。然而由于夜間葉呼吸通常高于日間葉呼吸（也稱(chēng)為Kok效應(yīng)），從而導(dǎo)致高估了日間Reco和GPP。
工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法（ANN）已成為劃分通量建模的另一重要方法，它使用多個(gè)可變變量來(lái)預(yù)測(cè)夜間測(cè)量的白天Reco。 ANN采用非線(xiàn)性回歸模型來(lái)估計(jì)獨(dú)立變量和從屬變量之間的互連，建立類(lèi)似神經(jīng)通路的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，但由于其計(jì)算費(fèi)用昂貴，因此在多個(gè)年份內(nèi)難以跨多個(gè)站點(diǎn)運(yùn)行。
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研究目的
? ? ??由于上述調(diào)查的通量分配方法存在多種局限性，因此需要同時(shí)進(jìn)行評(píng)估和比較。 并需要大力評(píng)估和比較與其相關(guān)的不確定性。
本研究在理想的氣象條件下，采用多重分割方法（即Reichstein、ANN、連續(xù)的測(cè)量、同位素分析），從而最大限度地減少與夜間湍流、復(fù)雜蓋度和異質(zhì)景觀(guān)有關(guān)的誤差。 由于數(shù)據(jù)和模型的不確定性，我們?cè)u(píng)估了每種方法的不確定性。 最后，我們通過(guò)采用生物物理模型CANVEG來(lái)預(yù)測(cè)冠層尺度的參數(shù)，改進(jìn)了以前的同位素分配方法。
二、研究方法—Reco與GPP區(qū)分理論
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冠層尺度：
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觀(guān)測(cè)對(duì)象
? ? ??渦度協(xié)方差和氣象測(cè)量：凈輻射、光合有效輻射、冠層上方的空氣溫度、土壤熱通量、相對(duì)濕度、葉面積指數(shù)、CO2、H2O、13CO2；
? ? ??土壤呼吸測(cè)量：3套連續(xù)觀(guān)測(cè)系統(tǒng)同步觀(guān)測(cè)；
不確定性分析
? ? ??使用三種同位素分割方法中每一種方法對(duì)NEE進(jìn)行分割，以獲得每個(gè)時(shí)間點(diǎn)（n = 1000）的GPP和Reco范圍。通過(guò) GPP和Reco值的差異計(jì)算90％置信區(qū)間。
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三、研究結(jié)果
? ? ??總體而言，CANVEG在模擬和觀(guān)察NEE中表現(xiàn)出良好的一致性。其中，累積CANVEG NEE高估觀(guān)測(cè)到的5%、累積H高估30%、累積LE高估9%之間。
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? ? ? 基于分區(qū)的分割方法，每個(gè)分割法90％置信區(qū)間的數(shù)據(jù)和模型不確定性與Rsoil測(cè)量允許識(shí)別的時(shí)段是不一致的；
? ? ? 晚上CANVEG-Gs-Ci、CANVEG-Gs、PM-Gc、ANN、Reichstein的Reco重疊，平均高于Rsoil測(cè)量值；
? ? ? 白天CANVEG-Gs-Ci，CANVEG-Gs?、 PM-Gc分割的GPP的量級(jí)較低；
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? ? ? 使用普通最小二乘回歸法評(píng)估分割對(duì)LUE和APAR之間關(guān)系的影響。 結(jié)果表明，所有同位素分割方法在LUE和APAR之間顯示出顯著的負(fù)相關(guān)，而標(biāo)準(zhǔn)分割方法 LUE和APAR之間沒(méi)有關(guān)系。
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白天CANVEG-Gs-Ci，CANVEG-Gs?、 PM-Gc分割的GPP的量級(jí)較低；
長(zhǎng)期數(shù)據(jù)分析表明，在收獲期間，Reco和Rsoil的估計(jì)存在差異；
ANN和Reichstein方法都預(yù)測(cè)在收獲后的Reco相對(duì)較高；
Rsoil測(cè)量結(jié)果顯示，在收獲期間，Rsoil減少；
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結(jié)論
? ? ??在理想條件下，我們采用了一種分割方法的集合來(lái)更好地約束NEE通量中GPP和Reco分配的不確定性。
? ? ??CCIA-48二氧化碳同位素分析儀為生態(tài)系統(tǒng)通量的測(cè)量提供了強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，并估計(jì)了13C的上游冠層入口。
? ? ? 同位素分配的GPP和Reco小于ANN、Reichstein分配的GPP和Reco，這與之前的研究結(jié)果相一致，
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? ? ? 將夜間Reco關(guān)系推廣到當(dāng)天的標(biāo)準(zhǔn)分割方法（ANN和Reichstein）中可能高估了白天Reco，因?yàn)榻＿^(guò)程中忽略了植物呼吸的日間減少（Kok效應(yīng)）。
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【理加聯(lián)合】
? ? ??北京理加聯(lián)合科技有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)：理加聯(lián)合）成立于2005年，是一家專(zhuān)業(yè)的生態(tài)環(huán)境儀器供應(yīng)商和技術(shù)服務(wù)商，主要產(chǎn)品涵蓋穩(wěn)定性同位素測(cè)定、痕量氣體測(cè)量、地物光譜測(cè)量、水化學(xué)分析、野外便攜和長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)分析儀器。
?主要代理產(chǎn)品
美國(guó)LGR公司激光痕量氣體和穩(wěn)定同位素分析儀
美國(guó)ASD公司地物光譜儀
意大利AMS集團(tuán)全自動(dòng)化學(xué)分析儀和流動(dòng)分析儀
美國(guó)CSI公司閉路渦度相關(guān)和大氣廓線(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)
美國(guó)Resonon公司高光譜成像儀
美國(guó)ThermoFisher Scientific公司氣體分析及顆粒物監(jiān)測(cè)產(chǎn)品系列
美國(guó)Agilent公司傅里葉紅外光譜儀
加拿大Itres公司高光譜成像儀
美國(guó)Labsphere公司積分球
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