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(wěn)步上升，從1959年的大約315 ppm（百萬分之一）到現(xiàn)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(xù)上升至500-1000 ppm（IPCC，2007）。

       土壤呼吸在生態(tài)系統(tǒng)和全球范圍內(nèi)的碳循環(huán)調(diào)節(jié)中起著至關重要的作用。每年大約有 120拍克(Pg)或120 x 109 噸(t)的碳被陸地植物吸收，并通過生態(tài)系統(tǒng)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活動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等）的影響。測量的挑戰(zhàn)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(nèi)的CO₂生產(chǎn)和運輸有影響。

      二十多年來，ECHO一直在開發(fā)系統(tǒng)，用于測量不同環(huán)境中的CO₂通量。Flux CO₂有一個特殊的機械手，可以降低對環(huán)境條件的干擾。腔室內(nèi)的空氣經(jīng)過混合，以確保具有代表性的采樣，而不會產(chǎn)生會影響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(nóng)村地區(qū)

       量化城市地區(qū)在全球碳預算中的作用，主要集中在CO₂濃度的短期研究，記錄跨城市或單個地點的空間模式。市區(qū)的CO₂的濃度高于農(nóng)村地區(qū)，其被認為是人類活動的結(jié)果。然而，記錄CO₂的實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(tǒng)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、土壤動物和微生物。它描述了微生物活動水平、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(yǎng)分會導致作物產(chǎn)量減少。

分析與控制

長期多空間測量

     自動土壤氣體測量系統(tǒng)可準確測量土壤中的CO₂交換，對于調(diào)查或長期測量非常有用。CO₂演化的每日和季節(jié)性變化模式是土壤水分、溫度、碳資源和其他因素變化的結(jié)果。可以在一個位置進行數(shù)周或數(shù)月的長期測量。

      由于土壤的固有可變性，通常需要在多個位置進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間測量，可以多路復用并可以測量多達四個腔室。模塊化系統(tǒng)使研究人員能夠根據(jù)他們的要求構(gòu)建他們的定制系統(tǒng)。

傳感器技術

土壤的濕度、溫度、壓力和其他輔助傳感器都內(nèi)置在每個腔室中，風雨嚴密的封閉空間系統(tǒng)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(shù)據(jù)收集

氣動回路將樣氣從腔室輸送到控制單元。數(shù)據(jù)分析由用戶友好的軟件應用程序提供。用戶可以快速繪制有意義的分析圖來評估和管理測量。

鋰電池動力單元

每個腔室系統(tǒng)都有內(nèi)部電池供電。電池是可充電的。配備外部電池用于長期測量。電池可以通過連續(xù)操作輕松更換。

機械腔臂系統(tǒng)

專門設計的機械腔臂系統(tǒng)可降低惡劣環(huán)境條件的干擾，例如風、雪、降水、自然陽光土壤等。