為什么要測量土壤氣體通量？

       大氣中的二氧化碳濃度一直在穩步上升，從1959年的大約315 ppm（百萬(wàn)分之一）到現在的大氣平均值大約為385 ppm（Keeling 等，2009）。目前的預測是，到2100年，濃度將繼續上升至500-1000 ppm（IPCC，2007）。

       土壤呼吸在生態(tài)系統和全球范圍內的碳循環(huán)調節中起著(zhù)至關(guān)重要的作用。每年大約有 120拍克(Pg)或120 x 109 噸(t)的碳被陸地植物吸收，并通過(guò)生態(tài)系統呼吸作用釋放到大氣中。研究表明，土壤呼吸每年釋放到大氣中的碳達到77 Pg。這比化石燃料燃燒等人為來(lái)源（每年6 Pg）造成的碳排放還要多。因此，土壤呼吸的微小變化會(huì )嚴重改變大氣CO₂濃度與土壤碳儲存的平衡。我們還必須考慮到人類(lèi)活動(dòng)對土壤呼吸有很大影響。

      土壤中CO₂的產(chǎn)生受環(huán)境因素（土壤溫度、土壤水分等）和生物因素（地上冠層大小和生長(cháng)等）的影響。測量的挑戰是提供一種精確的工具，該工具對環(huán)境條件的干擾最小，這些環(huán)境條件對土壤剖面內的CO₂生產(chǎn)和運輸有影響。

      二十多年來(lái)，ECHO一直在開(kāi)發(fā)系統，用于測量不同環(huán)境中的CO₂通量。Flux CO₂有一個(gè)特殊的機械手，可以降低對環(huán)境條件的干擾。腔室內的空氣經(jīng)過(guò)混合，以確保具有代表性的采樣，而不會(huì )產(chǎn)生會(huì )影響CO₂從土壤表面演化的壓力差。

在哪里測量土壤氣體通量？

城市環(huán)境與農村地區

       量化城市地區在全球碳預算中的作用，主要集中在CO₂濃度的短期研究，記錄跨城市或單個(gè)地點(diǎn)的空間模式。市區的CO₂的濃度高于農村地區，其被認為是人類(lèi)活動(dòng)的結果。然而，記錄CO₂的實(shí)際通量及其在城市環(huán)境中的擴散特性對于評估對氣候和生物圈的所有尺度的潛在影響至關(guān)重要。

特殊應用：

-土地

-煤炭行業(yè)

-火山

-森林

-沼澤

各種生態(tài)系統中的土壤通量

       土壤通量CO₂或CO₂移出土壤是土壤呼吸的主要功能。土壤呼吸反映了土壤維持土壤生命的能力，包括作物、土壤動(dòng)物和微生物。它描述了微生物活動(dòng)水平、土壤有機質(zhì) (SOM) 含量及其分解。測量還提供和指示土壤維持植物生長(cháng)的能力。在缺乏額外投入的情況下，枯竭的SOM、減少的土壤聚集、有限的植物和微生物養分會(huì )導致作物產(chǎn)量減少。

分析與控制

長(cháng)期多空間測量

     自動(dòng)土壤氣體測量系統可準確測量土壤中的CO₂交換，對于調查或長(cháng)期測量非常有用。CO₂演化的每日和季節性變化模式是土壤水分、溫度、碳資源和其他因素變化的結果?？梢栽谝粋€(gè)位置進(jìn)行數周或數月的長(cháng)期測量。

      由于土壤的固有可變性，通常需要在多個(gè)位置進(jìn)行測量才能獲得可靠的平均土壤CO₂通量值。為了評估空間可變性以及時(shí)間測量，可以多路復用并可以測量多達四個(gè)腔室。模塊化系統使研究人員能夠根據他們的要求構建他們的定制系統。

傳感器技術(shù)

土壤的濕度、溫度、壓力和其他輔助傳感器都內置在每個(gè)腔室中，風(fēng)雨嚴密的封閉空間系統包括：

1）CO₂，H20，T，p 紅外傳感器

2）輔助傳感器接口（O₂ 、H₂S、CH₄ 、NH₃ 、VOC等

機載數據收集

氣動(dòng)回路將樣氣從腔室輸送到控制單元。數據分析由用戶(hù)友好的軟件應用程序提供。用戶(hù)可以快速繪制有意義的分析圖來(lái)評估和管理測量。

鋰電池動(dòng)力單元

每個(gè)腔室系統都有內部電池供電。電池是可充電的。配備外部電池用于長(cháng)期測量。電池可以通過(guò)連續操作輕松更換。

機械腔臂系統

專(zhuān)門(mén)設計的機械腔臂系統可降低惡劣環(huán)境條件的干擾，例如風(fēng)、雪、降水、自然陽(yáng)光土壤等。