PNAS|Aerodyne羰基硫监测系统助力南大平原冬麦田COS源汇研究

美国科研人员利用涡度协方差系统（便携式涡度协方差塔，安装在高杆上）连续测量COS、CO₂和H₂O的净生态系统通量，使用自动土壤通量室，结合量子级联激光光谱仪，连续监测土壤COS、CO₂通量，研究地点为美国俄克拉荷马州南部大平原的一处小麦田，研究时间为2012年4月4日至6月6日，涵盖小麦生长季、衰老期和收获后阶段。

研究结果表明：（1）植被吸收是生态系统COS的主要汇，在生长旺季，植被吸收占主导地位，土壤通量仅占净生态系统COS吸收的1~6%；（2）土壤是COS的源与汇，受温度调控，土壤在低温（<15°C）时为COS汇，高温时转为源，土壤含水量影响COS通量对温度的响应，高含水量下响应更强；（3）叶片相对吸收率（LRU）和生态系统相对吸收率（ERU）之间存在一致性，支持COS作为生态系统至区域尺度光合作用的独立示踪剂，夜间植被吸收和土壤排放需在模型中进行校正。

上述研究中使用到的核心设备为量子级联激光光谱仪（型号：CW-QC-TILDAS），连续、高频测量COS、CO₂和H₂O的浓度，由澳作公司代理的Aerodyne羰基硫监测系统直接测量COS、CO2、H2O和CO等多种痕量气体，可以提供深入研究生态系统对环境变化响应的机制。

该产品的技术优势如下所示：

研究总光合作用的示踪剂：COS只与CO2的光合吸收有关，而与呼吸无关，因此可以作为研究总光合作用的示踪剂，可以用来校准和验证陆地生态系统模型和地球系统模型中的光合作用模块，使模型的预测更加可靠。

耦合COS和CO2的测量：耦合COS和CO₂的测量是当前碳循环研究中的一个前沿和强大范式，可以精确量化土壤和植物自身排放（如衰老组织）对通量的影响，明确了COS示踪法的适用边界和不确定性来源。

高精度、高频测量：COS测量精度准确，1s精度为5ppt，可靠地将真实的COS通量信号从仪器噪声中分离出来，确保数据的真实性，测量频率为10Hz，满足涡度协方差技术的要求，这能极大减少模型在模拟光合作用和碳循环时的不确定性。