生態(tài)系統(tǒng)的碳貯量是碳循環(huán)研究的基礎(chǔ)內(nèi)容之一，碳貯量的觀測(cè)和估算成為評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)碳源碳匯功能和氣候變化研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。生態(tài)系統(tǒng)中植被和土壤是大的碳庫(kù)，植被和土壤碳貯量的觀測(cè)是提高生態(tài)系統(tǒng)碳貯量估測(cè)準(zhǔn)確度的關(guān)鍵。
2 觀測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
2.1 目的
生態(tài)系統(tǒng)植被和土壤碳貯量的觀測(cè)涉及的觀測(cè)內(nèi)容多，觀測(cè)技術(shù)和方法多樣，觀測(cè)時(shí)間和空間尺度變化大，需要觀測(cè)系統(tǒng)不僅能方便地匯集、快速分析、處理觀測(cè)數(shù)據(jù)，還能依據(jù)用戶選用的模型，計(jì)算不同尺度的生態(tài)系統(tǒng)碳貯量。
植被和土壤樣品的碳含量測(cè)量是碳貯量觀測(cè)的重要環(huán)節(jié)，也是比較耗時(shí)的工作。傳統(tǒng)的方法采用化學(xué)法，需要樣品前處理、配制化學(xué)試劑，在測(cè)量過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生有毒的廢液，污染環(huán)境。
AZ-C701生態(tài)系統(tǒng)碳貯量觀測(cè)系統(tǒng)是根據(jù)中國(guó)綜合地球觀測(cè)系統(tǒng)的要求，由澳作公司結(jié)合*的碳素測(cè)量技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，集成的植被和土壤碳貯量觀測(cè)系統(tǒng)。采用激光光譜技術(shù)測(cè)量植被和土壤樣品的碳含量，無(wú)需樣品前處理，不用化學(xué)試劑，測(cè)量速度快，還可測(cè)量N， P， K， Ca， Mg， S等常量元素和Fe， Cu， Mn， Zn， B.， Mo， Ni， Cl等微量元素。
2.2觀測(cè)內(nèi)容
根據(jù)中國(guó)綜合地球觀測(cè)系統(tǒng)的十年規(guī)劃，結(jié)合地球觀測(cè)系統(tǒng)的要求，觀測(cè)內(nèi)容如下：
| 觀測(cè)目標(biāo) | 觀測(cè)項(xiàng)目 |
| 植被碳貯量 | 農(nóng)田 | 農(nóng)田類型、主要作物種類、葉面積指數(shù)、地上生物量、地下生物量、生產(chǎn)力、凋落物量 |
| 森林 | 森林類型、林分物種組成、林分平均年齡、葉面積指數(shù)、胸徑、樹(shù)高、蓄積量、生物量和生產(chǎn)力、凋落物量、樹(shù)木死亡量 |
| 草原 | 草原類型、優(yōu)勢(shì)種、葉面積指數(shù)、地上生物量、地下生物量、生產(chǎn)力、凋落物量 |
| 濕地 | 濕地類型、優(yōu)勢(shì)種、葉面積指數(shù)、地上生物量、地下生物量、生產(chǎn)力、凋落物量 |
| 土壤碳貯量 | 土壤類型、顏色、土壤機(jī)械組成、有機(jī)質(zhì)含量、土壤深度、容重、土壤含水量、土壤N含量、土壤溶解有機(jī)碳、土壤溶解無(wú)機(jī)碳 |
2.2觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)
在觀測(cè)樣地，確定葉面積指數(shù)、樹(shù)高、胸徑、土壤水分觀測(cè)點(diǎn)。
生物量樣本采集點(diǎn)：參照森林、農(nóng)田、草原、濕地生物量測(cè)量規(guī)范確定地上生物量、地下生物量采集點(diǎn)。
土壤樣本采集點(diǎn)：根據(jù)土壤肥力、土壤含水量是否均勻等情況，可采用對(duì)角線、棋盤法或蛇形采樣法。
2.3采樣頻率和樣本處理、分析
確定觀測(cè)點(diǎn)后，按Ecograph-C軟件的農(nóng)田/森林/草原/濕地樣地信息表的格式記錄觀測(cè)點(diǎn)的植被基礎(chǔ)信息，按土壤樣地表記錄觀測(cè)點(diǎn)的土壤基礎(chǔ)信息。
葉面積指數(shù)、土壤水分可按生長(zhǎng)季多次測(cè)量，并存入Ecograph-C軟件。
植被生物量、樹(shù)高、胸徑：根據(jù)研究尺度，1次/年或1次/5年。對(duì)于森林樣地，按照Ecograph-C伐倒木和伐倒木側(cè)枝生物量表記錄伐倒木及其側(cè)枝的采樣和測(cè)量結(jié)果。
土壤碳貯量：初期（2a～4a）采樣頻率為1次/年；以后間隔時(shí)間可長(zhǎng)一些，采樣頻率為3a～5a一次特殊情況增加觀測(cè)頻率。按Ecograph-C中的土壤采樣區(qū)位表和土壤樣品記錄表錄入土壤樣品信息。
采集的土壤和植物樣品如葉子的碳含量測(cè)量：直接放入測(cè)量AZ-C701生態(tài)系統(tǒng)碳貯量觀測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量室，數(shù)秒即可得到結(jié)果。系統(tǒng)軟件提供多種數(shù)據(jù)分析工具，如：PCA、PLS、多參數(shù)線性回歸、化學(xué)統(tǒng)計(jì)分析等，得到復(fù)雜的、多組分樣品的定量分析結(jié)果。
2.4系統(tǒng)組成及技術(shù)指標(biāo)
生態(tài)系統(tǒng)碳貯量觀測(cè)系統(tǒng)既提供土壤和植被碳貯量觀測(cè)內(nèi)容的原始數(shù)據(jù)，也提供不同尺度碳貯量計(jì)算結(jié)果的綜合系統(tǒng)。
技術(shù)指標(biāo)：
測(cè)量原理：激光光譜190nm—1000nm，光閘延遲范圍：50ns —1ms;分辨率：25ns；自動(dòng)X-Y-Z進(jìn)程
測(cè)量參數(shù)：
Ecograph-C 軟件：提供
植被樣地信息表
土壤樣地信息表
各種土壤和植被樣品記錄表
單株、林分生物量
NPP
植被碳貯量
土壤碳密度及碳貯量
常量元素：C，N， P， K， Ca， Mg， S
微量元素：Fe， Cu， Mn， Zn， B.， Mo， Ni， Cl
痕量元素：可檢測(cè)化學(xué)周期表上幾乎所有元素
葉面積指數(shù)(LAI)， 葉分配角(LAD)，平均葉角(MLA)
胸徑測(cè)量范圍：40cm～127cm
土壤水分：TDR原理，測(cè)量范圍：0-100％
樹(shù)高：激光法，測(cè)量高度：0-999m
3數(shù)據(jù)處理
AZ-C701生態(tài)系統(tǒng)碳貯量觀測(cè)系統(tǒng)中的Ecograph-C軟件管理觀測(cè)點(diǎn)的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)，內(nèi)置的模型和計(jì)算公式根據(jù)原始數(shù)據(jù)計(jì)算單株植物的生物量及林分生物量；根據(jù)樣品的含碳量，計(jì)算碳密度，進(jìn)而計(jì)算土壤和植被的碳貯量。
