為什么要測(cè)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(wàn)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(yù)測(cè)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(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(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(dá)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(yán)重改變大氣CO₂濃度與土壤碳儲(chǔ)存的平衡。我們還必須考慮到人類(lèi)活動(dòng)對(duì)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(zhǎng)等）的影響。測(cè)量的挑戰(zhàn)是提供一種精確的工具，該工具對(duì)環(huán)境條件的干擾最小，這些環(huán)境條件對(duì)土壤剖面內(nèi)的CO₂生產(chǎn)和運(yùn)輸有影響。

      二十多年來(lái)，ECHO一直在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，用于測(cè)量不同環(huán)境中的CO₂通量。Flux CO₂有一個(gè)特殊的機(jī)械手，可以降低對(duì)環(huán)境條件的干擾。腔室內(nèi)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(cè)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(yù)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(qū)的CO₂的濃度高于農(nóng)村地區(qū)，其被認(rèn)為是人類(lèi)活動(dòng)的結(jié)果。然而，記錄CO₂的實(shí)際通量及其在城市環(huán)境中的擴(kuò)散特性對(duì)于評(píng)估對(duì)氣候和生物圈的所有尺度的潛在影響至關(guān)重要。

特殊應(yīng)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(dòng)物和微生物。它描述了微生物活動(dòng)水平、土壤有機(jī)質(zhì) (SOM) 含量及其分解。測(cè)量還提供和指示土壤維持植物生長(zhǎng)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(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量減少。

分析與控制

長(zhǎng)期多空間測(cè)量

     自動(dòng)土壤氣體測(cè)量系統(tǒng)可準(zhǔn)確測(cè)量土壤中的CO₂交換，對(duì)于調(diào)查或長(zhǎng)期測(cè)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?？梢栽谝粋€(gè)位置進(jìn)行數(shù)周或數(shù)月的長(zhǎng)期測(cè)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(cè)量才能獲得可靠的平均土壤CO₂通量值。為了評(píng)估空間可變性以及時(shí)間測(cè)量，可以多路復(fù)用并可以測(cè)量多達(dá)四個(gè)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(shù)

土壤的濕度、溫度、壓力和其他輔助傳感器都內(nèi)置在每個(gè)腔室中，風(fēng)雨嚴(yán)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(jī)載數(shù)據(jù)收集

氣動(dòng)回路將樣氣從腔室輸送到控制單元。數(shù)據(jù)分析由用戶(hù)友好的軟件應(yīng)用程序提供。用戶(hù)可以快速繪制有意義的分析圖來(lái)評(píng)估和管理測(cè)量。

鋰電池動(dòng)力單元

每個(gè)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(zhǎng)期測(cè)量。電池可以通過(guò)連續(xù)操作輕松更換。

機(jī)械腔臂系統(tǒng)

專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的機(jī)械腔臂系統(tǒng)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。