LysiCosm 碳氮水耦合过程监测系统

一、 应用

生态系统碳、氮、水循环过程研究已经从单个的、独立过程研究转向碳氮水耦合循环过程机理的探索。

LysiCosm 碳氮水耦合过程监测系统基于国际上生态系统控制实验系统的设计、使用经验，结合国内的应用需求，及澳作公司十多年控制型蒸渗系统的设计、施工和运行经验，研制了可同步观测碳、氮、水耦合过程的LysiCosm系统，助力生态系统碳氮水循环研究，及全球气候变化下生态系统响应过程和机理研究。

二、系统组成

系统由痕量温室气体分析仪/痕量气体同位素分析仪、iChamber多功能自动箱、SoilScope控制型土柱等组成，实现地上温室气体排放、地下土壤水文过程同步观测。

三、系统功能

1、澳作研发设计的产品iChamber多功能自动箱能维护测量点的小气候与大田一致。在测量时升起、结束后落下，减少对测量点的降水、光照、风等影响。

常规的自动箱测量面积小，往往数据不具代表性，iChamber测量面积大，可覆盖土柱表面，使土壤表面排放通量与土壤剖面水文参数具备可比性，实现同步观测。

  尺寸：0.1 - 2平米，可定制

   高度：0.5 - 2米 ，可定制

2、该系统可同步观测多种气体通量，部分气体分子组合如下（可根据科研需要，提供近百种气体组合）：

3、该系统还可同步观测多种气体同位素通量，部分气体同位素组合如下：

4、该系统采用的Aerodyne闭路气体分析仪检测限可达ppt级，自动全量程校准和零点校准，满足痕量气体如N₂O等的测量精度要求。

5、技术活性钝化装置可显著提高粘性气体分子如NH₃、HONO等的响应时间，实现粘性气体和非粘性气体的同步观测，如 N₂O、CO₂、NH₃、O₃、CO、H₂O同步观测。

6、惯性颗粒物分离装置，能有效减少颗粒物附着，确保两次采样不会交叉污染。

7、LysiCosm控制型土柱具备边界层控制能力，确保柱体内的水分、水势梯度与大田一致。

柱体布设在大田的设计，确保柱体温度与大田一致。

LysiCosm即可用于原位观测，也可做控制实验，其数据可扩展到大田尺度。

四、技术指标

该系统测量气体分子的量程，1s、100s测量时长下的精度如下：

常见痕量温室气体：

含C气体同位素：

含N气体同位素：

五、技术应用

欧盟TERENO项目，用蒸渗筒采集原状土柱，并转运至气候条件不一样的地点，以模拟气候变化，同时应用Aerodyne激光痕量气体监测仪监测土壤中痕量温室气体的排放过程。

    除气候变化外，项目还增加了耕作方式、灌溉方式等因子对痕量温室气体排放的影响，以研究痕量温室气体排放的影响机制。

文献：蒸渗仪在草原土壤水平衡和氮素淋失研究中的应用-气候和管理对德国山地草原土壤水平衡和氮素淋失的影响

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.

行走式土壤自动箱顺序在18个蒸渗土柱上测量N₂O、CH₄和H₂O。自动箱内配置了红光，蓝光光源，可模拟不同太阳光照下，土壤痕量温室气体的排放过程。Aerodyne激光痕量温室气体监测仪在中心软件控制下自动循环测量18个蒸渗土柱的痕量温室气体排放。基于中红外激光直接吸收光谱技术（TILDAS），时间分辨率高达10 Hz，多反腔(Astigmatic Multipass Absorption Cells）提供的长达76m或400m的光程，检测限达ppt级。

  LysiCosm 碳氮水耦合过程监测系统基于同样的技术，单个柱体独立测量，系统可模块化扩展，大大降低了单个柱体的观测成本，用户可根据科研经费分步建造。

LysiCosm是国内外监测体积最大的温室气体通量、气体同位素通量监测系统，观测精度和观测面积处于国际水平。