涡动相关法和静态箱法测定农田生态系统一氧化氮排放通量的对比研究

Emission from fertilized agricultural soil is an important source of nitric oxide (NO) of the atmosphere. Static chamber technique (both manual and automatic) is one of the most commonly used methods for measuring NO emission from agricultural soils. However, the results from static chamber measurements are debatable due to the limitation of the technique itself, and the quantification of the uncertainties in the fluxes remains challenging so far. This project aims to carry out year-round comparison between the eddy covariance and static chamber techniques for measuring NO fluxes from a typical sub-tropical vegetable field near the Dongting Lake, so as to compare the fluxes measured by the two methods, evaluate the systematic errors of the static chamber measurements, and further to provide experimental evidences for estimating and reducing the uncertainties in compiling the NO emission inventory of agricultural soils.

施肥农田土壤排放是大气一氧化氮（NO）的重要来源之一。自动或人工静态箱法是测定农田NO排放最常用的观测方法之一，由于静态箱法本身的局限性，NO观测结果常被质疑，但迄今尚难以定量评估其误差大小。本项目拟以洞庭湖周边的一块亚热带地区典型蔬菜地为例，通过涡动相关法和人工静态暗箱法的NO排放通量周年连续对比观测，研究两种方法测定通量的可比性，在此基础上，试图估计人工静态箱法测定NO通量的系统误差，为编制农田NO排放清单中评估和缩小不确定性提供实验依据。

本项目以我国亚热带地区一块典型蔬菜地为观测对象，通过涡动相关（EC）法和人工静态暗箱法的一氧化氮（NO）排放通量周年连续对比观测， 研究两种观测方法测定NO通量的可比性，并试图估计人工静态箱法测定NO通量的系统误差。本项目取得了国际上第一套基于闭路量子级联激光技术的涡动相关法高频连续周年的NO通量数据集，探索并建立起一套适合于野外环境条件下的闭路式EC法NO和其它多数碳氮痕量气体通的观测规范，同时提出一套闭路式涡动通量计算和质量控制方案。通过两种观测方法的周年野外观测，得到EC法和静态箱法测量的蔬菜地NO全年累积排放分别为2.67和1.05 kg N ha−1，EC法比箱法高154%，NO直接排放系数分别为0.42%和0.15%，NO半小时平均通量的比较结果为EC法比箱法高54~247%。EC法通量的主要系统误差为白天空气中臭氧引起的损耗，但目前对此项误差的准确定量还存在困难。箱法通量的随机误差主要来自NO的空间排放差异，大约为64~75%，其系统误差主要来自采用二点线性计算NO通量引起的系统性低估。因此推断静态箱法测定NO通量的系统性低估为54~247%，考虑到EC法通量存在一定系统误差，这个估计值可能还会更大。