LysiCosm 碳氮水耦合循環(huán)過程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

一、     應(yīng)用

生態(tài)系統(tǒng)碳、氮、水循環(huán)過程研究已經(jīng)從單個(gè)的、獨(dú)立過程研究轉(zhuǎn)向碳氮水耦合循環(huán)過程機(jī)理的探索。

LysiCosm 碳氮水耦合循環(huán)過程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于國(guó)際上生態(tài)系統(tǒng)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、使用經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)的應(yīng)用需求，及澳作公司十多年控制型蒸滲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，研制了可同步觀測(cè)碳、氮、水耦合循環(huán)過程的LysiCosm，助力生態(tài)系統(tǒng)碳氮水循環(huán)研究，及氣候變化下生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)過程和機(jī)理研究。

二、系統(tǒng)組成

三、系統(tǒng)功能

1、澳作研發(fā)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品iChamber多功能自動(dòng)箱能維護(hù)測(cè)量點(diǎn)的小氣候與大田一致。在測(cè)量時(shí)升起、結(jié)束后落下，減少對(duì)測(cè)量點(diǎn)的降水、光照、風(fēng)等影響。

常規(guī)的自動(dòng)箱測(cè)量面積小，往往數(shù)據(jù)不具代表性，iChamber測(cè)量面積大，可覆蓋土柱表面，使土壤表面排放通量與土壤剖面水文參數(shù)具備可比性，實(shí)現(xiàn)同步觀測(cè)。

  尺寸：0.1 - 2平米，可定制

  高度：0.5 - 2米 ，可定制

2、該系統(tǒng)可同步觀測(cè)多種氣體通量，部分氣體分子組合如下（可根據(jù)科研需要，提供近百種氣體組合）：

1）N₂O、CO₂、NH₃、O₃、CO、H₂O

2) N₂O、CO₂、CH₄、COS、CO、H₂O

3）NO、NO₂、H₂O

4) N₂O、CO₂、CH₄、CO、C₂H₆、H₂O 

5) HONO、HNO₃、H₂O

3、該系統(tǒng)還可同步觀測(cè)多種氣體同位素通量，部分氣體同位素組合如下：

1）N₂O、¹⁵N¹⁴N¹⁶O、 ¹⁴N¹⁵N¹⁶O、 ¹⁴N¹⁴N¹⁸O      

2）CH₄ ¹³CH4、CH₃D                   

3）CO₂、¹³C-CO₂、¹⁷O-CO₂、¹⁸O-CO₂ 

4、該系統(tǒng)采用的Aerodyne閉路氣體分析儀檢測(cè)限可達(dá)ppt級(jí)，可自動(dòng)全量程校準(zhǔn)和零點(diǎn)校準(zhǔn)，滿足痕量氣體如N₂O等的測(cè)量精度要求。

5、技術(shù)活性鈍化裝置可顯著提高粘性氣體分子如NH₃、HONO等的響應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)粘性氣體和非粘性氣體的同步觀測(cè)，如 N₂O、CO₂、NH₃、O₃、CO、H₂O

同步觀測(cè)。

慣性顆粒物分離裝置，能有效減少顆粒物附著，確保兩次采樣不會(huì)交叉污染。

6、LysiCosm控制型土柱具備邊界層控制能力，確保柱體內(nèi)的水分、水勢(shì)梯度與大田一致。

柱體布設(shè)在大田的設(shè)計(jì)，確保柱體溫度與大田一致。

LysiCosm即可用于原位觀測(cè)，也可做控制實(shí)驗(yàn)，其數(shù)據(jù)可擴(kuò)展到大田尺度。

四、技術(shù)指標(biāo)

該系統(tǒng)測(cè)量氣體分子1s及100s測(cè)量精度、響應(yīng)時(shí)間如下：

常見痕量溫室氣體：

含C氣體同位素：

含N氣體同位素：

四、技術(shù)應(yīng)用

歐盟TERENO項(xiàng)目，用蒸滲筒采集原狀土柱，并轉(zhuǎn)運(yùn)至氣候條件不一樣的地點(diǎn)，以模擬氣候變化，同時(shí)應(yīng)用Aerodyne激光痕量氣體監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)土壤中痕量溫室氣體的排放過程。

    除氣候變化外，項(xiàng)目還增加了耕作方式、灌溉方式等因子對(duì)痕量溫室氣體排放的影響，以研究痕量溫室氣體排放的影響機(jī)制。

文獻(xiàn)：蒸滲儀在草原土壤水平衡和氮素淋失研究中的應(yīng)用-氣候和管理對(duì)德國(guó)山地草原土壤水平衡和氮素淋失的影響

Gasche R et al. Impacts of climate and management on water balance and nitrogen leaching from montane grasslａnd soils of S-Germany. Environmental Pollution, 2017.

行走式土壤自動(dòng)箱順序在18個(gè)蒸滲土柱上測(cè)量N₂O、CH₄和H₂O。

自動(dòng)箱內(nèi)配置了紅光，藍(lán)光光源，可模擬不同太陽(yáng)光照下，土壤痕量溫室氣體的排放過程。

Aerodyne激光痕量溫室氣體監(jiān)測(cè)儀在中心軟件控制下自動(dòng)循環(huán)測(cè)量18個(gè)蒸滲土柱的痕量溫室氣體排放?；谥屑t外激光直接吸收光譜技術(shù)（TILDAS），時(shí)間分辨率高達(dá)10 Hz，多反腔(Astigmatic Multipass Absorption Cells）提供的長(zhǎng)達(dá)76m或400m的光程，檢測(cè)限達(dá)ppt級(jí)。

此項(xiàng)目造價(jià)高，占地大。LysiCosm 碳氮水耦合循環(huán)過程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于同樣的技術(shù)，單個(gè)柱體獨(dú)立測(cè)量，系統(tǒng)可模塊化擴(kuò)展，大大降低了單個(gè)柱體的觀測(cè)成本，用戶可根據(jù)科研經(jīng)費(fèi)分步建造。

LysiCosm是國(guó)內(nèi)外監(jiān)測(cè)體積的溫室氣體通量、氣體同位素通量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，觀測(cè)精度和觀測(cè)面積處于水平。