LY/T 1952-2011 森林生态系统长期定位观测方法

lCS65．020

B65

LY

中华人民共禾口国林业行业标准

LY／T1952—2011

森林生态系统长期定位观测方法

Observationforforestresearch

methodologylong—termecosystem

201201

1-06-10发布1—07—01实施

国家林业局发布

1952—2011

LY／T

目次

前言『’·………·……………··

引言………………·………·

1范围……………………·ⅢⅣ●

2规范性引用文件………-……………·，

3术语和定义……………·：

4森林生态系统野外系统观测方法……·o

4．1森林生态系统蒸散量观测………·

4．2森林生态系统水量空间分配格局观测···………··

4．3森林配对集水区与嵌套流域观测………………～

4．4森林水质观测……··

4．5森林生态系统土壤理化性质观测………………·-

4．6森林生态系统土壤有机碳储量观测……………··

4．7森林生态系统土壤呼吸观测……··

4．8森林生态系统土壤动物、酶活性及微生物观测··

4．9森林生态系统根际微生态区观测……………·…-

4．10森林冻土观测…………………一

4．11森林常规气象观测……………一

4．12森林小气候观测……………-…………·………

4．13森林生态系统微气象法碳通量观测…·………-

4．14森林生态系统温室气体观测……

4．1

5森林生态系统大气干湿沉降观测………………

4．16森林生态系统负离子、痕量气体及气溶胶观测…

4．17森林生态系统长期固定样地观测……………．．

4．18森林生态系统物候观测………一

4．1

9森林生态系统植被层碳储量观测……………．．

4．20森林生态系统凋落物与粗木质残体观测……-·

4．21森林生态系统年轮分析方法…一

4．22森林动物资源观测……………-…………-……

4．23森林生态系统氮循环观测………·

4．24森林生态系统重金属观测…-··…

4．25森林生态系统稳定同位素观测…·

4．26森林生态系统健康评估方法……·

4．27森林生态系统服务分布式观测布局与测算方法·o¨他卵趴盯娼蛇卯∞铋w叭阻盯加弼玛％∞舛∞叫∞m¨趴

附录A(规范性附录)竹林生态系统长期固定样地观测弘

附录B(资料性附录)t分布表…………·船

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LY／T

刖胃

1．1

本标准按照GB／T2009给出的规则起草。

本标准由国家林业局提出并归口。

本标准负责起草单位：中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所。

本标准参加起草单位：北京林业大学、北京澳作生态仪器有限公司、北京市农林科学院、清华大学、

重庆市林业科学研究院、内蒙古农业大学、江西农业大学、贵州省林业科学研究院、云南省林业科学院、

西北农林科技大学、广东省林业科学研究院。

本标准主要起草人：王兵、鲁绍伟、李红娟、苌伟、于长青、薛沛沛、王丹、宋庆丰、戴伟、魏江生、俞社保、

丁访军、罗大庆、任晓旭、姜艳、牛香、张秋良、周梅、郎南军、孟广涛、尤文忠、刘建军、周平、张卫强、乔磊、

周薇、杨晓菲、耿绍波、高东、赵鹏武、张慧东、潘勇军。

Ⅲ

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LY／T

引言

近年来，国家林业局中国森林生态系统定位研究网络(CFERN)所属森林生态站数量急剧增加，新

的观测技术和方法不断涌现，仪器设备大量更新。为了适应森林生态系统长期定位观测新增观测指标

和观测仪器的需要，急需制定更系统、更精确的野外观测方法指导森林生态站的日常科研与观测工作。

本标准制定具有以下特点：

——采用系统观测方法的编写思路，不同于以往按照单项观测要素或单一生态因子确定观测方法

的传统模式；

——从森林生态系统长期定位研究的28个关键科学问题人手，以科学问题统领野外观测方法的系

统性和集成性；

1606

——承前启后，与中华人民共和国林业行业标准《森林生态系统定位观测指标体系》(LY／T

2003)前后衔接，涵盖了全部94个观测指标；

——是一个专门针对森林生态系统长期连续定位研究的野外系统观测方法体系，基本不涉及实验

室内的理化分析内容；

——既充分参考借鉴了森林生态系统野外观测方法的国内外最新进展，同时又从CFERN所属森

林生态站野外观测能力的实际情况出发，将野外观测方法的实用性与先进性有机结合。

LY／T1952—2011

森林生态系统长期定位观测方法

1范围

本标准规定了森林生态系统野外长期连续定位观测方法和技术要求。

本标准适用于森林生态系统野外长期连续定位观测，也适用于其他相关森林生态监测工作。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB

3095环境空气质量标准

GB．

3838地表水环境质量标准

GB／T7467水质六价铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法

GB／T7468水质总汞的测定冷原子吸收分光光度法

GB／T原子吸收分光光度法

7475水质铜、锌、铅、镉的测定

GB／T7479水质铵的测定纳氏试剂比色法

GB／T7480水质硝酸盐氮的测定酚二磺酸分光光度法

GB／T

7485水质总砷的测定二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法

GB／T

11893水质总磷的测定铝酸铵分光光度法

GB／T】1894水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法

GB／T11899水质硫酸盐的测定重量法

GB／T11902水质硒的测定2，3一二氨基萘荧光法

GB／T13580．2大气降水样品的采集与保存

1

GB／T

3580．4大气降水pH值的测定电极法

GB／T13580．12大气降水中钠、钾的测定原子吸收分光光度法

GB／T13580．13大气降水中钙、镁的测定原子吸收分光光度法

l

GB／T5432环境空气总悬浮颗粒物的测定重量法

1

GB／T5505水质硒的测定石墨炉原子吸收分光光度法

GB／T16489水质硫化物的测定亚甲基蓝分光光度法

HJ／T84水质无机阴离子的测定离子色谱法

165

HJ／T酸沉降监测技术规范

1

HJ／T66土壤环境监测技术规范

1

HJ／T94环境空气质量手工监测技术规范

HJ485水质铜的测定二乙基二硫代氨基甲酸钠分光光度法

HJ486水质铜的测定2，9二甲基一1，10一菲哕啉分光光度法

1210～1

I．Y／T275森林土壤分析方法

I．Y／T1606森林生态系统定位观测指标体系

LY／T1626森林生态系统定位研究站建设技术要求

I。Y／T172l森林生态系统服务功能评估规范

】

1

LY／T1952—201

MT／T

593．1人工冻土物理力学性能试验

Qx4气象台(站)防雷技术规范

30

Qx自动气象站场室防雷技术规范

QX／T45地面气象观测规范第1部分：总则

QX／T

48地面气象观测规范第4部分：天气现象观测

Qx／T52地面气象观测规范第8部分：降水观测

QX／T

61地面气象观测规范第17部分：自动气象站观测

QX／T90树木年轮气候研究树轮采样规范

sL

20水工建筑物测流规范

SL

24堰槽测流规范

SI．237—034冻土含水率试验

SL

237—035冻土密度试验

SI。237

036冻结温度试验

SI。237

037冻土导热系数试验

sI．237-039冻胀量试验

SL

277水土保持监测技术规程

7

TJ工业与民用建筑地基基础设计规范

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3．1

野外系统观测方法fieldobservationmethods

integrated

以生态系统生态学理论为基础(指导)，针对野外观测研究的关键科学问题，明确与之相关的野外观

测内容，制定出科学、具体、完善、系统的长期观测、样品采集、数据处理等行之有效的方法。

3．2

forestobservation

森林生态系统长期固定样地long-termecosystemplot

在典型森林地段上，通过选定具有代表群落基本特征(如种类组成、群落结构、层片、外貌以及数量

特征等)的地段作为森林生态系统长期定位观测样地，获取森林生态系统结构参数的样地观测数据，并

对森林生态系统内的水文、土壤、生物多样性、健康状况等方面进行长期定位观测研究而设置的固定

样地。

3．3

森林动态观测大样地forest

dynamicsplot

在典型森林地段建立的面积为6hm2以上、用于观测生物多样性动态变化的永久性固定样地。运

nl×20

用全站仪将整个样地划分为n个20vii的样方，调查、定位样地内胸径≥lcm的所有木本植物

(乔木、灌木、木质藤本)，同时对灌木、草本及层问植物[藤本或附(寄)生植物]进行调查。在不同的空间

尺度上研究森林生态系统的物种组成、空间分布格局及其对生境的响应，观测森林生态系统种子雨散

布、幼苗更新和成株的动态变化过程，探索森林生态系统生物多样性形成和维持机制。

3．4

立竹度bamboo

stockingdensity

单位面积立竹的株数，用“株／hm2”表示。

9

1952—2011

LY／T

3．5

evenness

立竹均匀度bamboo

竹林中立竹分布均匀程度，用单位面积立竹平均株数与其标准差的比值表示。

3．6

立竹整齐度bamboo

uniformity

竹林中立竹个体大小差异程度，用竹林平均胸径与其标准差的比值表示。

3．7

flux

H20通量H20

地面或水面的蒸发通量、植被冠层截留的降水蒸发通量和植物的蒸腾通量的总和。

3．8

C02通量C02flux

一定时间通过一定面积的二氧化碳的量。森林生态系统的CO。通量则是森林生态系统与大气界

面之间CO。的交换量。

3．9

covariance

涡度相关法eddy

基于湍流交换的空气动力学原理，通过测定和计算一定高度上湍流运动所产生物理量(如温度、

cOz和Hz0等)的脉动和垂直风速脉动的协方差求算湍流输送量(湍流通量)的方法。

3．10

土壤呼吸soilrespiration

土壤与外界大气之间进行气体交换过程中，土壤中的二氧化碳排人大气，这个过程称为土壤呼吸。

土壤呼吸作用包括三个生物学过程(即土壤微生物呼吸、根系呼吸、土壤动物呼吸)和一个非生物学过程

(即含碳矿物质的化学氧化作用)。

3．11

根际微生态区rhizosphere

micro-ecosystem

由植物根(主要是细根)一土壤一微生物和酶组成的特殊微生态系统。一般为距根表不足1iTlm到数

毫米，其范围与植物种类、土壤类型、土壤含水量、根系的特定分布及分泌物等因子有关，是各种养分及

其他物质进入根系参与生物链物质循环的门户。

3．12

ofwaterbalanceon

坡地水量平衡场plothillslope

建立在坡地上具有典型植被(森林类型)，地形、土壤、地质、坡向、坡度有代表性的封闭小区，与周围

没有水平的水分交换。水量平衡场一般建筑在土壤层下面具有粘土或重壤土构成的不透水层的地方，

场的四周用混凝土筑有隔水墙。地表水和地下水的集水槽是分开装置的，常设有水井观测地下水位的

变化。

3．13

catchments

配对集水区paired

选择两个在面积、形态、地质、气候与植被都近似的集水区，然后对它们同时观测一段时间，这段时

a～5

间称为校正时段(一般3a，最好能够包括丰水年和枯水年)。在校正时段之后，可选择其中之一作

为处理，保留另外一个不动或作为“参照”集水区。

3．14

嵌套式流域nestedwateesheds

自然界地形地貌层次结构的体现，就是大流域包含小流域，小流域内包含更小的集水区。嵌套式流

域是研究水文过程尺度转换的天然实验场。

LY／T1952—2011

3．15

森林生态系统健康foresthealth

ecosystem

森林生态系统在保障正常的生态服务功能、满足合理的人类需求的同时，维持自身持续向前发展的

能力和状态，它主要包括森林生态系统的整合性、稳定性和可持续性。即森林生态系统有能力进行资源

更新，具有忍耐和抵抗能力，受破坏后在生物和非生物因素(如病虫害、环境污染、营林活动、林产品收获

等)的胁迫作用下可自主恢复并能够保持其生态恢复力，而且能够满足现在和将来人类对森林资源、产

品和生态服务等不同层次的需要。

3．16

estimationmethod

分布式测算方法distributed

将森林生态系统复杂的生态服务功能测算过程分割成不同层次、若干个相对独立运算的均质单元，

然后将这些均质单元的森林生态系统服务进行分别测算，最后把这些计算结果逐步累加，得出最终结果

的一种科学测算方法。

4森林生态系统野外系统观测方法

4．1森林生态系统蒸散量观测

4．1．1观测且的

通过长期连续定位观测单木树干液流量，了解不同树种的蒸腾耗水规律及其主导影响因子，基于单

个和多个林分蒸散量的观测数据，掌握典型森林植被类型的水文动态变化规律及森林生态系统水文时

空分布格局，为研究森林生态系统的水分耗散及水分利用效率提供基础数据。

4．1．2观测内容

单木树干液流量、单个林分蒸散量、多个林分蒸散量。

4．1．3观测与采样方法

4．1．3．1观测场设置

单木树干液流量观测场应设在研究区域的典型林分内，地势平坦，植被分布均匀。

单个林分蒸散量观测场土壤、地形、地质、生物、水分和树种等条件具有广泛的代表性，要避开道路、

小河、防火道、林缘，形状应为正方形或长方形，林木在200株以上。

多个林分蒸散量观测场的测量路径长度要包含或覆盖单木树干液流和单个林分蒸散量观测点所在

的典型林分，且路径中心位置尽量位于森林小气候观测塔附近。

4．1．3．2观测仪器

采用液流计测量单木树干液流；蒸渗系统测量林分蒸散量；大孔径闪烁仪测量单个或多个林分的蒸

散量。

4．1．3．3单木树干液流观测

4．1．3．3．1

液流系统的结构和原理

Heat

直径≥12cm的样木采用组织热平衡系统THB(TissueBalance)，俗称插针式液流计；直径<

Heat

】2cnl的样木采用茎干热平衡系统SHB(SternBalance)，俗称包裹式液流计。

4

413311THB组织热平衡系统

a)结构

由控制模块、温度传感器组、不锈钢电槛组、数据采集器、电源和辐射保护膜组成。

h)工作原理

THB系统中三块厚1T兀m的平行不锈钢电扳将交流电流引人树丁术质部，电极周围的木质部被加

热，电极的绝热部分口J阻止热量传导到制皮部。上部加热医有-块电极，F部忙加热区有一块电檄，见

图l。一部分热量传导到环境巾，其余的因树液流动被带走。通过测虽树]‘』：的加热区和非加热区的

温差．根据热平衡原理，为确保加热医和非加热区温差恒定l舡捌柑的输入功牢与液流龄相关．从而求葬

液流量，

mⅢ、70

_二种长度的电极60n&lll和80mm可覆盖25…、35…和45nlfTl的边材，确保覆盖大鄙

分树种的液流主削面。

图1TtiB系统一EMS51电极的布设示意图

413312SHB茎干热平衡系统

a)结构

由控制模块、液流f々感器、防辐射膜、数据采集器和电源组成。

b)工作原理

工作原理同TH8，传感器小足电极J{．而是包裹在树干I‘的两个圆柱彤IU擞．一个内装有线性加热

儿什，另一个没有加热元什．并H确保洲量过程时树干没有损{)J。

41332液流系统的布设和安装

413321观测样木的确定

根据标准木法确定观测样小。

413322液流系统安装

a)THH系统安装步骤

首先选择样术上测点的位置，原则是距地面同样高度的植物组织质地均。测点至少距地而ln1

或更高．但低于绿冠(第一个轮生体)。树}组织和预留出的覆盖辐射膜的地方要足够均匀．没有非正常

结节．j￡机械或生物损伤或其他会影响术质部止常液流通道的障碍。对于大树干或坡地上树干周边上

壤条件不同的情况可在树I相对的位置设置|珂个洲电．两个测点的平均值作为该整株样木的液流。

然后测量树皮和韧皮部的厚度。若厚度不均一．打培树T。注意不要损伤树应底下的软小，确定

树f卜干H对的两个测点后，对于大树丁，州个洲电距地而的难血距离可以样；对细的树十．距离地面的

-高度要州差30cm以}便于包裹防辐射膜

1952—2011

LY／T

接着可插入电极，在电极问放置温度传感器，将电极连接到控制模块的加热端，连接控制模块到数

据采集器和电源，包裹防辐射膜。

b)SHB系统安装步骤

样木上测点的选择同THB。树干表面的处理方法同THB。

处理完树干表面后，固定热电偶附件在树干上，先打孔，将针插入茎干。然后安装上部传感器，检查

绝缘泡沫是否紧贴温度传感器支架，传感器锡纸膜是否保持圆柱形，且均匀围绕茎干。同样方式安装下

部不带加热部分的传感器，检查方法同上部传感器。

传感器周边需要20cm长的空间。若树干有结节，可放在传感器两个圆柱体之间。

最后安装上部辐射膜，用PVC胶带勒紧。同样用PVC胶带勒紧下部防辐射膜，不要太紧，在树干

和缆线间有缝隙，让凝结水流出。

连接传感器电缆到控制模块，将控制模块连接到数据采集器和电源。

4．1．3．3．3液流数据采集

在计算机上打开系统软件，设置通道和测量间隔，建立设置文件。然后设置通信端口。通过USB

或RS232口将电脑连接到数据采集器。设定数据采集器时间，然后发送设置文件到数据采集器，开始

测量。

4．1．3．4林分蒸散量观测

4．1．3．4．1

蒸渗系统的结构和原理

4．1。3．4．1．1结构

由柱体、底部水势控制器、传感器、土壤溶液采样察、数据采集器、称重单元、通信接口、电源、维护井

(地下室)组成。按安装位置可分为地上部分和地下部分。

4．1．3．4．1．2工作原理

通过高精度称重传感器每分钟称重原状土柱或回填土柱，柱体重量的变化和柱体的输入、输出量代

人如下水量平衡公式和物质平衡公式，可求算蒸散量和大气沉降量。

水量平衡公式：

AS一(P+p)一(J+ET+SⅢ)

式中：

AS——蒸渗仪柱体重量变化，换算成mm；

jr——灌溉量，mm；

P——降水，mm；

J——截流，mm；

ET——蒸散量，mm；

Sw——渗漏水，mm。

物质平衡公式：

△M—Dep+F—V—L

式中：

AM——蒸渗仪柱体重量变化，g；

Dep——大气沉降量，g；

F——施肥量，g；

L——渗滤液，g；

6

V植被损耗，g。

蒸渗仪系统中的气象传感器同时测量能量平衡、水量平衡中的各参数，可求算EL，值

41342蒸渗系统的布设和安装

413421蒸渗系统安装点的选择

观测点应地势相对平坦．土壤中没有产流，植被分布均匀；观测点应至少能安装一个最小规格为

2m×2

n、(直径×高)的圆柱状燕渗系统；土柱采样点要具有代表陛，要能代表集水压或一个区域；避开

土壤刮面有隔层、粘上防渗层、上表层板粗糙的位置。

413422蒸渗仪柱体与维护井的布设

由多个蒸渗仪柱体组成的燕渗系统，燕渗仪柱体和维护井的位置有如下几种市局：

a)维护井与柱体是卣角或柱体在维护井的阿边成一条卣线，见图2a)。这种布局用于在一种土

壤类型f比较不同的处理(如施肥、灌溉或CO：处理)。

b)维护井曩装在四个等距柱体的交叉中心，成正四边形结构，见图2b)。通过用户定制的管长连

接柱体与维护井。在这种布局巾．四个柱体分别是四种娄型的样地。

c)维护井安装在两列各三个柱体的对称中心，成矩形排列，见剀2c)。这种布局用于比较不同植

被类型或植被不同处理，方便机器或机械设备操作，如施加示踪剂(或同位素)，放置不同气体

处理罩等。

图2蒸渗仪柱体与维护井位置图

d)维护井安装在六个等距柱体的交叉中心，成止六边形排列，见图2d)。六个柱体的原状土柱来

白不同试验观测电，用于比较不同植被类型或立地条件的上壤。正六边形布设使蒸渗仪柱体

处于同样的条件下，便于比较研究，

413423蒸渗系统各部件的安装位置

蒸渗系统各部件的安装位置见表l。

1952—2011

LY／T

表1蒸渗仪部件及安装位置

传感器及部件安装位置备注

空气湿度高度2m

空气温度高度2m

总辐射高度2m

风速高度2m

cnl

雨量筒高度70

降水收集器cm

高度70

Cnl

土壤温度地下20

罐体与地面齐平，高度1．5m或2m高度可定制

土壤溶液采样器柱体内

土壤传感器柱体内和野外

维护井或地下室井口或楼梯与地面齐平比罐体截面积大4～6倍

数据采集器维护井或地下室内

底部水势控制器柱体底部

称重单元柱体底部

土壤溶液收集器维护井或地下室内

土壤溶液采样控制器维护井或地下室内

电源通人维护井或地下室内

4．1．3．4．2．4蒸渗系统安装步骤

a)维护井或地下室建造

按TJ7执行。地下室的防雷地线要连接到观测场的总防雷地线。

b)取原状土柱

采用4汽缸同步水压驱动器取原状土柱。在钻孔过程中，采用人工或机器检查采样点是否有石头、

根、洞穴或其他干扰物，手工剔除切边周围的石头、根，防止在土柱中造成孔穴或凹槽。

采用抛光的切板切割土柱底部。土柱切割后，通过两个中心螺栓吊运和翻转罐体，使上部朝下。安

装底部水势控制管，确保罐体内的水分情况与大田或野外完全一致。

C)安装传感器

在维护井或地下室安装称重系统。在柱体内安装土壤水分、土壤水势传感器和土壤溶液采样器，并

将原状土柱体吊装、安置在称重传感器上。在维护井或地下室内安装底部水势控制部件和溶液采样器

的泵及控制器。

在距离蒸渗仪柱体10

m内的地面上安装气象传感器。

4．1．3．4．3蒸渗系统数据采集

在系统软件中按表2设置各部件的测量频率。

8

1952—201

LY／T

表2蒸渗系统各部件测量频率及性能指标

部件测量频率性能指标

空气湿度1次／10min测量范围：0～100％(RH)，精度：±2％(RH)

2K

空气温度1次／10rain温度范围：30℃～70℃，精度：土0

总辐射1次／10rain测量范围：0～1500W·m；分辨率：<1W·m_。

2

风速1次／10min启动风速：0n／·s；最大风速：可大于75in·s

2cn]!

雨量筒累计测量范围：0nln]；高度：357mm；人口面积：400

降水收集器用户自定直径：200I，

mm；收集面积：314crll2；采样体积：5

土壤水分1次／10rain测量原理：TDR时域反射原理

土壤温度1次／10min温度测量范围：一15℃～+50℃，精度：±0．2℃

raink11a~_855kPa

土壤水势1次／10水势测量范围：100kPa，精度；土0

称重单元1次／rn¨1范围：O～60t；称重分辨率：0．01mErl(水量)

ktla~_85600cln2

底部水势控制器水势测量范围：100kPa。采样杯表面积：3

渗漏液称重单元1次／min范围：0～60kg；称重分辨率：100g

土壤溶液采样管：PMMA(丙烯酸)，直径20

根据室内分析频率

收集器材料：硅砂

hPa

土壤溶液采样控制器维持设定值负压范围：0～850hPa，精度：±0．5

柱体表面积：1r1]2，柱高：1rll或2m或用户定制，材料：4miTt不锈钢

重量测量间隔是1min，土壤水分、水势、温度、气象参数测量间隔是10min。

系统软件直接输出土柱重量、渗漏液重量、土壤剖面水势、水分、温度、土壤溶液采样负压、柱体底部

水势及同深度野外大田水势。

4．1．3．5单个或多个林分蒸散量观测

4．1．3．5．1

大孔径闪烁仪的结构和原理

4．1．3．5．1．1结构

由发射器、接收器、信号处理器SPU和SRun软件、电源单元、气象单元(可选)组成。发射器和接

收器一般安装在铁塔上。发射器有两个由450只发光二极管排列组成的圆盘，接收器距离发射器

250m～60km。

4．1．3．5．1．2工作原理

大7L径闪烁仪以发光二极管(LED)作为光源，工作时，发射器发出两束平行光束，接收器被放置在

距离发射器250m至60

km的位置。根据弱散射原理，通过计算光强的起伏变化来测量折射率波动的

结构常数C：，横向风的风速由两次波束信号间的时滞协方差得出。由c：得出温度脉动结构常数c；，

并通过自然对流尺度分析，结合气象传感器测量的温度、气压等结果，软件计算出传播路径上的显热通

量、潜热通量、蒸散量等。

0

LY／T1952—2011

4．1．3．5．2大孔径闪烁仪的布设和安装

4．1．3．5．2．1观测塔的布设

考察观测点边缘相距最远的两个点林分冠层的均匀度情况，选择中间林分冠层比较均匀的两点架

设观测塔。观测塔的结构和设计参见本标准4．12。

发射器和接收器观测塔的距离和高度与传播路径上湍流情况相关，由结构常数、温度脉动常数、热

通量变化范围决定。

4．1．3．5．2．2发射器、接收器和信号处理单元的安装

发射器和接收器底部有安装支架，可将支架固定在观测塔上。固定后，用接收器上的望远镜调整，

使发射器在望远镜瞄准镜的十字准线上。接收器通过电缆和信号处理单元SPU连接，SPU可安装在

观测塔上或观测塔下的观测室内。

4．1．3．5．2．3电源单元

电源单元面板上有主电源接人口和DC输出口，用于连接主电源，转换成12VDC后供给发射器或

SPU，SPU可供电给接收器。电源单元可安装在观测塔下的观测防水箱内或观测室内。

4．1．3．5．2．4信号校正

通过调节发射器和接收器的定位器，使屏幕上的信号最大。反复调节接收器的水平和垂直高度使

信号最好。

4．1．3．5．2．5气象传感器的安装

连接温度传感器、气压传感器、风速传感器到SPU面板上的温度和气压或气象站接口。传感器距

离SPU的标准电缆长度是10nl以

rn。传感器由SPU供电。上层温度传感器的安装高度距离地面3

m～0．7

上。下层温度传感器安装在距离地面0．3m范围内。

风速传感器一般安装在光路的中心位置。风速传感器的安装高度是空气粗糙长度的20～100倍。

风向测量结果用于系统自动选取粗糙长度。风向值可来源于小气候系统中的风向传感器值。

4．1．3．5．2．6系统维护

系统维护简单，只需经常清洁发射器和接收器窗口，并检查指示灯的状态是否正常工作。再校正周

期取决于支架安装的稳定性。若是水泥浇筑的观测塔，几乎不必再校正。

4．1．3．5．3大孔径闪烁仪的数据采集

大孔径闪烁仪通过网线将SPU连接到PC。在计算机上安装SRun软件后，进行系统设置和数据

采集参数设置。先设置SPU中的时间和日期。然后设置SPU中的采样间隔为29s；采样时间为IS；采

样速率为500Hz；再设置气象传感器接VI的采样频率为1次／aos等其他参数。上传设置文件到SPU

后开始测量。

4．1．4数据处理

4．1．4．1单木液流观测系统数据处理

通过USB或RS232口将数据采集器连接到电脑，运行软件，直接下载内存中的所有数据。

1n

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LY／T

4．1．4．1．1THB法整株树的液流值

Q…一Q·(A一6．28B)

式中：

Q。。——液流值，kg·h_。；

Q——调节功率(输出值)，kg·h；

A——树干周长(带树皮)，CITI；

B——树皮+韧皮部厚度，cm。

该结果包含应该去除的热量损失。

4．1．4．1．2

SHB法整株树的液流值

125U

Q一一0．02l5+0．000Q．m

式中：

Q——液流值，kg·h一1；

u——直接来自下载的数据，mV；

Q“。——调节功率(输出值)，kg·h～。

该结果包含应该去除的热量损失。

4．1．4．1．3“净”液流量

系统软件Mini32识别到从液流系统中下载的数据文件后，自动激活去除基线功能，选择该功能后

可得到去除了热量损失的“净”液流量。

4．1．4．2林分蒸散量观测系统的数据处理

通过电缆或网线连接蒸渗系统的数据采集器和PC后可下载数据。蒸渗系统各参数计算如下：

a)大气沉降量

AM—W2一Wl

式中：

AM——大气沉降量，g；

w：——结束时间的柱体重量，g；

w，——开始时间的柱体重量，g。

b)土壤持水量

将土壤剖面土壤含水量，输入MI，og软件，可得到任意土体的持水量。

c)蒸散量

AS—W4一W3

式中：

AS——蒸散量，换算成mm；

w。——终点时间的柱体重量，g；

w。——开始时间的柱体重量，g。

d)植物系数修正

蒸渗系统的软件通过内置的彭曼FAOP—M方程，可计算出参照蒸散量E一，值。

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通过如下公式可修正植物系数。

ET。一K。×ET。

式中：

EL——参照蒸散量，133．131·d；

ET。——蒸渗系统输出的植物需水量(也称潜在蒸散量)，mm·d；

K。——植物系数。

利用蒸渗仪的实时蒸散量ET，还可修正卫星遥感蒸散量，进而得到单个或多个林分蒸散量。

e)水量平衡法蒸散量

根据蒸渗仪系统中的气象传感器获得的数据，可用于水量平衡法蒸散量计算。

J

ET—P+1r△S—SW

式中：

ET——蒸散量，mFll·d1；

P——降雨量，m“；

Ir——灌溉量，Film；

f——截流，mill；

△s——蒸渗仪柱体重量变化，换算成mm；

Srw——渗漏水，mrll。

f)能量平衡法蒸散量

SPL

AET—R。一H

式中：

^ET——潜热通量，W·m；

R。——净辐射量，W·In；

H——显热通量，W·rn；

s——研究区域的储热变化通量(包括空气、植被和土壤)，W·m；

P——光合作用热通量，W·m；

L——土壤热通量，W·m；

1。

^——水的汽化潜热，J·kg

g)土壤离子分析

渗漏液采样后，放人EasyChem自动离子分析仪，可测得亚硝酸盐、硝酸盐、硝酸盐+亚硝酸盐、正

磷酸盐、氨、碱度、氯化物、铬(六价)、氰化物、可溶性铁、硅酸盐、硫酸盐、总磷、总氮等成分。

4．1．4．3单个或多个林分蒸散量观测系统的数据处理

大孔径闪烁仪按图3流程处理、存储数据。

每次完成原始数据包采样后即实施原始数据处理，同时形成诊断数据文件列表。在每个主要数据

采集间隔(由用户自定义)，处理诊断数据。从合并的诊断数据中计算物理量和气象结果，并保存作为主

要数据。

单个或多个林分蒸散量观测系统输出数据包括时间、蒸散量、潜热通量、折射率脉动结构常数c：、

温度脉动结构常数cj、自然对流情况下的显热通量、需要外接气象传感器时计算的显热通量等。

可对数据采用背景校正、消光和外尺度校正及湍流饱和校正。

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图3大孔径闪烁仪数据处理流程图

4．2森林生态系统水量空间分配格局观测

4．2．1观测目的

通过定量研究林冠截留率、凋落物蓄水能力、土壤的渗透和蓄水能力，对森林生态系统不同层次水

量空问分配格局及水量平衡分析，揭示森林生态系统水文要素的时空规律，为研究森林植被变化对水分

的分配和径流的调节提供基础数据。

4．2．2观测内容

大气降水量、穿透降水量、树干径流量、枯枝落叶层持水量、地表径流量、土壤含水量、壤中流量。

4．2．3观测与采样方法

4．2．3．1观测场设置

在小流域，以典型森林植被为基本观测对象，围绕典型森林植被林冠层、枯枝落叶层和土壤层，设置

降水量观测点、地表径流场、坡面水量平衡场、树干径流和穿透降水观测样地、土壤水分观测样地。

4．2．3．2仪器设备

仪器设备见表3。

表3森林水文观测仪器设备

观测指标仪器设备

大气降水量自记雨量计和激光雨滴谱仪

穿透降水量集水槽和自记雨量计

树干径流量自记雨量计和树干径流收集槽

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表3(续)

观测指标仪器设备

枯枝落叶层含水量精密电子天平

地表径流量自记翻斗流量计、地表径流量测量系统

土壤水分含量