生態系統的碳貯量是碳循環研究的基礎內容之一，碳貯量的觀測和估算成為評估生態系統碳源碳匯功能和氣候變化研究的基礎數據。生態系統中植被和土壤是大的碳庫，植被和土壤碳貯量的觀測是提高生態系統碳貯量估測準確度的關鍵。

2 觀測系統的設計

2.1 目的

生態系統植被和土壤碳貯量的觀測涉及的觀測內容多，觀測技術和方法多樣，觀測時間和空間尺度變化大，需要觀測系統不僅能方便地匯集、快速分析、處理觀測數據，還能依據用戶選用的模型，計算不同尺度的生態系統碳貯量。

植被和土壤樣品的碳含量測量是碳貯量觀測的重要環節，也是比較耗時的工作。傳統的方法采用化學法，需要樣品前處理、配制化學試劑，在測量過程中還會產生有毒的廢液，污染環境。

AZ-C701生態系統碳貯量觀測系統是根據中國綜合地球觀測系統的要求，由澳作公司結合*的碳素測量技術和數據庫平臺，集成的植被和土壤碳貯量觀測系統。采用激光光譜技術測量植被和土壤樣品的碳含量，無需樣品前處理，不用化學試劑，測量速度快，還可測量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觀測內容

根據中國綜合地球觀測系統的十年規劃，結合地球觀測系統的要求，觀測內容如下：

2.2觀測點布設

在觀測樣地，確定葉面積指數、樹高、胸徑、土壤水分觀測點。

生物量樣本采集點：參照森林、農田、草原、濕地生物量測量規范確定地上生物量、地下生物量采集點。

土壤樣本采集點：根據土壤肥力、土壤含水量是否均勻等情況，可采用對角線、棋盤法或蛇形采樣法。

2.3采樣頻率和樣本處理、分析

確定觀測點后，按Ecograph-C軟件的農田/森林/草原/濕地樣地信息表的格式記錄觀測點的植被基礎信息，按土壤樣地表記錄觀測點的土壤基礎信息。

葉面積指數、土壤水分可按生長季多次測量，并存入Ecograph-C軟件。

植被生物量、樹高、胸徑：根據研究尺度，1次/年或1次/5年。對于森林樣地，按照Ecograph-C伐倒木和伐倒木側枝生物量表記錄伐倒木及其側枝的采樣和測量結果。

土壤碳貯量：初期（2a～4a）采樣頻率為1次/年；以后間隔時間可長一些，采樣頻率為3a～5a一次特殊情況增加觀測頻率。按Ecograph-C中的土壤采樣區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量：直接放入測量AZ-C701生態系統碳貯量觀測系統的測量室，數秒即可得到結果。系統軟件提供多種數據分析工具，如：PCA、PLS、多參數線性回歸、化學統計分析等，得到復雜的、多組分樣品的定量分析結果。

2.4系統組成及技術指標

生態系統碳貯量觀測系統既提供土壤和植被碳貯量觀測內容的原始數據，也提供不同尺度碳貯量計算結果的綜合系統。

技術指標：

測量原理：激光光譜190nm—1000nm，光閘延遲范圍：50ns —1ms;分辨率：25ns；自動X-Y-Z進程

測量參數：
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：可檢測化學周期表上幾乎所有元素

葉面積指數(LAI)， 葉分配角(LAD)，平均葉角(MLA)

胸徑測量范圍：40cm～127cm

土壤水分：TDR原理，測量范圍：0-100％

樹高：激光法，測量高度：0-999m

3數據處理

AZ-C701生態系統碳貯量觀測系統中的Ecograph-C軟件管理觀測點的基礎信息數據，內置的模型和計算公式根據原始數據計算單株植物的生物量及林分生物量；根據樣品的含碳量，計算碳密度，進而計算土壤和植被的碳貯量。