氧氣（O?）是濕地土壤生物地球化學(xué)過程的主要控制因素之一,。氧氣的可用性調(diào)節(jié)了土壤中二氧化碳（CO?）,、甲烷（CH?）和一氧化二氮（N?O）等重要溫室氣體的產(chǎn)生與消耗，從而影響這些氣體潛在的排放量,。通過使用PreSens公司的化學(xué)光學(xué)傳感器（Dipping Probe DP-PSt3）與多通道氧氣測量儀（OXY-10 mini）相連,，可以實現(xiàn)濕地不同土壤深度的可靠長期測量。研究結(jié)果表明,，氧氣和礦質(zhì)氮的可用性在日常和季節(jié)變化之間存在復(fù)雜的相互作用,。

在濕地土壤中，氧氣（O?）的可用性常常受到高土壤水分含量和水位位置的限制,。由于北方濕地儲存了約30%的地下有機碳（C）庫,，并且作為這些重要溫室氣體的凈源，因此了解土壤中氧氣的可用性和動態(tài)對于理解當(dāng)前溫室氣體的產(chǎn)生與消耗過程,、凈排放到大氣中的情況以及預(yù)測未來土壤到大氣中的凈排放變化至關(guān)重要,。直到最近，關(guān)于氧氣在現(xiàn)場尺度上調(diào)節(jié)溫室氣體的作用的知識主要來源于孤立的實驗室實驗,。我們已經(jīng)觀察到,，土壤氣體通過土壤-大氣界面的運輸既發(fā)生在土壤中的充氣孔隙空間內(nèi)的擴散傳輸，也通過許多濕地植物的氣孔組織,。然而，要在現(xiàn)實生態(tài)系統(tǒng)尺度上理解這些過程,，關(guān)鍵的缺失因素之一是缺乏在波動的水位和季節(jié)性生長的地下通氣濕地大浮葉植物條件下,，進(jìn)行連續(xù)高分辨率非侵入性測量的地下氧氣可用性的相關(guān)數(shù)據(jù),。

使用化學(xué)光學(xué)傳感器測量氧氣

在哥本哈根大學(xué)地理與地質(zhì)系，我們通過使用氧氣浸入式探頭（PSt3型,，PreSens GmbH）解決了獲取地下氧氣動態(tài)連續(xù)現(xiàn)場尺度測量的關(guān)鍵問題（圖1）,。這些傳感器被安裝在土壤剖面中，深度分別為5,、10,、15、20,、25,、30、35,、40,、45、50和60厘米,，并與多通道氧氣測量儀（OXY-10 mini,，PreSens GmbH）連接，該測量儀通過微控制器（CR1000數(shù)據(jù)記錄儀,，Campbell Scientific）進(jìn)行自動數(shù)據(jù)采集,。在安裝到土壤剖面之前，氧氣探頭在無氧（0大氣飽和度）和飽和氧（100大氣飽和度）水中進(jìn)行了校準(zhǔn),。原始相位角輸出通過使用在相應(yīng)深度測量的土壤溫度值轉(zhuǎn)換為溫度修正的氧氣濃度（%大氣飽和度）,。使用這些氧氣探頭能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)且免維護的現(xiàn)場尺度氧氣動態(tài)測量，時間分辨率為10分鐘,，持續(xù)時間為兩年,，具有出色的可靠性，幾乎沒有缺失數(shù)據(jù),。

圖1：丹麥濕地土壤中氧氣可用性的等高線圖,，響應(yīng)于水位季節(jié)性波動的位置（白線），該數(shù)據(jù)由氧氣探頭測量獲得,。輸入數(shù)據(jù)的時間分辨率為10分鐘（n = 235,061）,。(改編自 J?rgensen, C. J., Struwe, S., Elberling, B., 2012)

結(jié)果

我們的研究結(jié)果揭示，地下溫室氣體的產(chǎn)生,、消耗和排放動態(tài)受到多個復(fù)雜因素的控制,，這些因素包括氧氣和礦質(zhì)氮的日常和季節(jié)性變化、近表層水位波動以及日間入射光照變化（圖2）,。所有這些因素綜合作用,，突顯了依賴生態(tài)系統(tǒng)的土壤-植物-大氣相互作用的重要性。

圖2：植物通過土壤輸送氧氣（O?）的示例,，時間范圍為2010年5月20日至2010年6月1日,。
(a) 5厘米深度的O?濃度（紅色圓圈）和土壤溫度（黑色線）,，
(b) 光合有效輻射（PAR輻射）（棕色圓圈）,，
(c) 10厘米深度的O?濃度（綠色線）和水位（藍(lán)色線）,。
日間光合有效輻射（PAR輻射，W m?2）的顯著相關(guān)性（p < 0.001）表明,，植物通過根區(qū)將氧氣輸送至土壤,，這一過程是活躍光合作用的結(jié)果。
（改編自 J?rgensen, C. J., Struwe, S., Elberling, B., 2012）,。

濕地相關(guān)文獻(xiàn)：

[1] Askaer, L., Elberling, B., Glud, R. N., Kühl, M., Lauritsen, F. R., Joensen, H. P., 2010. 土壤異質(zhì)性對濕地氧氣分布和甲烷排放的影響：使用平面氧氣光探頭和膜入口質(zhì)譜法的原位與微環(huán)境實驗研究。Soil Biology and Biochemistry 42, 2254 - 2265,。
[2] Elberling, B., Askaer, L., J?rgensen, C. J., Joensen, H. P., Kühl, M. Glud, R. N., Lauritsen, F. R., 2011. 將濕地土壤中的氧氣,、二氧化碳和甲烷濃度聯(lián)系起來：對二氧化碳和甲烷通量的啟示。Environmental Science & Technology 45, 3393 - 339,。
[3] J?rgensen, C. J., Struwe, S., Elberling B., 2012. 丹麥濕地中N?O通量動態(tài)的時間趨勢——植物介導(dǎo)的N?O和O?氣體傳輸對水位變化和土壤礦質(zhì)氮可用性變化的影響,。Global Change Biology 18, 210 - 222。

康濟爾（上海）科技有限公司是一家專注于高精度分析儀器和傳感器開發(fā),、生產(chǎn)及銷售的創(chuàng)新型企業(yè),，致力于為制藥、生命科學(xué),、生物技術(shù),、環(huán)境監(jiān)測和食品飲料等領(lǐng)域提供高質(zhì)量的檢測與分析解決方案。公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于科研實驗室,、生產(chǎn)車間和質(zhì)量控制部門,，幫助客戶實現(xiàn)高效、精準(zhǔn)的檢測與分析,。

公司與如德國PreSens等技術(shù)提供商建立合作關(guān)系,，通過引入成熟的光學(xué)傳感技術(shù)，結(jié)合自主研發(fā)能力,，推出符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的檢測儀器和解決方案,，包括支持氧氣檢測、密封完整性驗證（CCIT）和殘氧分析的系統(tǒng),。公司提供多樣化的檢測方案,，包括頂空殘氧和溶解氧檢測（熒光法和激光法）、CCIT測試服務(wù)方案（真空衰減,、高壓放電,、壓力衰減和質(zhì)量提取）等，全面滿足不同行業(yè)客戶的檢測需求,。所有產(chǎn)品均嚴(yán)格按照GMP,、CFR21 PART 11等國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計和生產(chǎn)，確保滿足行業(yè)的嚴(yán)苛要求,。

康濟爾科技在全國設(shè)有銷售和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，覆蓋華東,、華北,、西南和華中地區(qū)，為客戶提供及時的技術(shù)支持和本地化服務(wù),。公司擁有經(jīng)驗豐富的技術(shù)團隊,，能夠為客戶提供從產(chǎn)品選型、安裝調(diào)試到售后維護的全流程支持,，確?？蛻臬@得優(yōu)質(zhì)的使用體驗。

公司秉承“創(chuàng)新,、質(zhì)量,、服務(wù)”的理念，專注于不斷提升產(chǎn)品性能和客戶滿意度,。通過持續(xù)的研發(fā)投入和嚴(yán)格的質(zhì)量控制,，康濟爾致力于為生命科學(xué)、制藥,、食品工業(yè)等領(lǐng)域提供切實可靠的技術(shù)支持與服務(wù),。公司倡導(dǎo)誠信經(jīng)營、團隊協(xié)作和持續(xù)學(xué)習(xí),，并希望與客戶和合作伙伴攜手,，共同推動相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。