(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210954598.2 (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 生态环境部南京环境科 学研究所 地址 210042 江苏省南京市玄武区蒋 王庙 街8号 (72)发明人 葛晓敏　吴翼　胡亚萍　吴延庆　 丁晖　陈水飞　周旭　郑笑　雍凡　 王乐　张文文　王艺霏　 (74)专利代理 机构 重庆市信立达专利代理事务 所(普通合伙) 50230 专利代理师 朱月明 (51)Int.Cl. G01N 30/86(2006.01) G01N 30/02(2006.01) (54)发明名称 一种森林生态系统呼吸碳 通量测定系统 (57)摘要 本发明属于森林生态系统呼吸测定技术领 域， 公开了一种森林生态系统呼吸碳通量测定系 统， 获取待检测土壤样品和待检测区域内植被呼 吸碳通量影 响因素； 测定待检测区域内植物呼吸 产生的CO2排放通量， 确定待测土壤呼吸碳通量； 通过最小二乘法对待检测区域内植物呼吸产生 的CO2排放通量和待测土壤呼吸碳通量进行线性 拟合， 确定森 林生态系统中各呼吸组分的比例关 系； 对森林生态系统各呼吸组分的比例关系进行 修正， 获得森林生态系统呼吸碳通量。 本发明提 供的森林生态系统呼吸碳通量测定系统结构简 单， 适用于高大乔木以及多变的大气环境， 对森 林生态系统呼吸碳通量的测量精度高， 实用性 强， 能为全球尺度碳循环过程提供重要的理论基 础和技术支持。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 115494189 A 2022.12.20 CN 115494189 A 1.一种森林生态系统呼吸碳通量测定系统， 其特征在于， 所述森林生态系统呼吸碳通 量测定系统包括： 参数获取模块， 与中央控制模块连接， 用于通过样品参数获取设备获取待检测土壤样 品和待检测区域内植被呼吸碳 通量的影响因素； 中央控制模块， 与参数获取模块、 植被呼吸碳通量计算模块、 土壤呼吸碳通量计算模 块、 线性拟合模块、 呼吸碳通量测定模块连接， 用于通过中央处理器协调控制所述森林生态 系统呼吸碳 通量测定系统各个模块的正常运行； 植被呼吸碳通量计算模块， 与中央控制模块连接， 用于通过静态箱 ‑气相色谱法利用气 相色谱仪测定待检测区域内植物呼吸产生的CO2排放通量； 土壤呼吸碳通量计算模块， 与中央控制模块连接， 用于通过土壤碳通量测量系统根据 待检测土壤样品呼吸碳 通量的影响因素确定待测土壤呼吸碳 通量； 线性拟合模块， 与中央控制模块连接， 用于通过最小二乘法对获取的待检测区域内植 物呼吸产生的CO2排放通量和待测土壤呼吸碳通量进行线性拟合， 确定所述森林生态系统 中各呼吸组分的比例关系； 呼吸碳通量测定模块， 与中央控制模块连接， 用于通过呼吸碳通量测定程序对获取的 所述森林生态系统中各呼吸组分的比例关系进行修 正， 获得森林生态系统呼吸碳 通量。 2.如权利要求1所述的森林生态系统呼吸碳通量测定系统， 其特征在于， 所述森林生态 系统呼吸碳 通量测定系统还 包括： 待检测区域确定模块， 与中央控制模块连接， 用于通过区域确定设备依据维度、 海拔、 坡向和光照选择森林生态系统呼吸碳 通量待检测区域； 样品获取模块， 与中央控制模块连接， 用于通过取样装置获取森林生态系统呼吸碳通 量待检测区域内的土壤样品； 中央控制模块， 与待检测区域确定模块、 样品获取模块、 数据云存储模块、 移动终端、 更 新显示模块连接， 用于通过中央处理器协调控制所述森林生态系统呼吸碳通量测定系统各 个模块的正常运行； 数据云存储模块， 与中央控制模块连接， 用于通过云数据库服务器存储森林生态系统 呼吸碳通量待检测区域、 取待检测土壤样品和待检测区域内植被呼吸碳通量的影响因素、 植被呼吸碳通量、 土壤呼吸碳通量、 森林生态系统中各呼吸组分的比例关系以及森林生态 系统呼吸碳 通量； 移动终端， 与中央控制模块连接， 用于通过云数据库服务器将森林生态系统呼吸碳通 量待检测区域、 取待检测土壤样品和待检测区域内植被呼吸碳通量的影响因素、 植被呼吸 碳通量、 土壤呼吸碳通量、 森林生态系统中各呼吸组分的比例关系以及森林生态系统呼吸 碳通量数据发送至移动终端， 进行森林生态系统呼吸碳 通量测定系统的远程操控； 更新显示模块， 与中央控制模块连接， 用于通过显示器对森林生态系统呼吸碳通量待 检测区域、 取待检测土壤样品和待检测区域内植被呼吸碳通量的影响因素、 植被呼吸碳通 量、 土壤呼吸碳通量、 森林生态系统中各呼吸组分的比例关系以及森林生态系统呼吸碳通 量数据进行实时更新显示。 3.如权利要求1所述的森林生态系统呼吸碳通量测定系统， 其特征在于， 所述待检测土 壤样品和待检测区域内植被呼吸碳通量的影响因素包括待检测区域内的环境温度、 湿度、权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115494189 A 2土壤pH值、 土壤含 水量、 土壤水溶性有机碳含量、 土壤微生物 量碳含量以及土壤β ‑葡萄糖苷 酶活性。 4.如权利要求1所述的森林生态系统呼吸碳通量测定系统， 其特征在于， 所述通过植被 呼吸碳通量计算模块利用静态箱 ‑气相色谱法利用气相色谱仪测定待检测区域内植物呼吸 产生的CO2排放通量包括： (1)利用气相色谱仪分析待检测区域 植物呼吸产生的CO2浓度； (2)利用步骤(1)分析得到的CO2浓度， 采用静态箱 ‑气相色谱法测定待检测区域植物呼 吸产生的CO2排放通量。 5.如权利要求4所述的森林生态系统呼吸碳通量测定系统， 其特征在于， 所述待检测区 域植物呼吸产生的CO2排放通量的计算公式为： 其中， F为CO2排放通量， V为静态箱体积， A为箱体底面积， 为单位时间静态箱内CO2浓 度的变化量， ρ 为标准状态下CO2的浓度， T0和P0分别为标准状态下的空气绝对温度和气 压， P 和T为测定时箱内的实际气压和气温。 6.如权利要求1所述的森林生态系统呼吸碳通量测定系统， 其特征在于， 所述对获取的 待检测区域内植物呼吸产生的CO2排放通量和待测土壤呼吸碳通量进行线性拟合， 确定所 述森林生态系统中各呼吸组分的比例关系包括： (1)获取待检测区域内植物的CO2排放通量和待测土壤呼吸碳通量数据， 土壤呼吸碳通 量数据通过土壤呼吸测定仪得出， 并对所述碳通量数据按照数值大小从小到大进 行排序处 理； (2)对于排好顺序的碳通量数据， 以位序为横坐标， 值为纵坐标建立值域， 按照排序顺 序对碳通量数据依序进行线性拟合处 理； (3)根据所述线性拟合结果， 通过同位素守恒原 理和质量守恒原理， 确定所述森林生态 系统中各呼吸组分的比例关系。 7.如权利要求6所述的森林生态系统呼吸碳通量测定系统， 其特征在于， 所述同位素守 恒原理为： δ·Ceco×Reco＝ δ·Ctree×Rtree+δ·Csoil×Rsoil； 其中， Reco为森林生态系统呼吸碳通量， δ ·Ceco为森林生态系统呼吸产生的同位素值， Rtree为待检测区域内植物呼吸产生的CO2排放通量， δ ·Ctree为待检测区域内植物呼吸产生 的CO2中的碳同位素值， Rsoil为待测土壤呼吸碳通量， δ ·Csoil为待测土壤呼吸产生的CO2中 的碳同位素值； 所述质量守恒原理为： Reco＝Rtree+Rsoil； 所述森林生态系统中各呼吸组分的比例关系fsoil为： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115494189 A 3