土壤多气体通量监测是精确测定生态系统的碳氮水收支的重要措施，群落全株气体通量的观测有助于改善区域和全球的碳循环、氮循环、水平衡模型以及预测生态系统对全球变化的响应和适应，监测碳氮源、汇的变化，为评估生态系统的固碳能力及物质通量变化提供基础数据。  

土壤多气体通量监测系统不仅测量地表排放的碳、氮气体通量，还可以同步测量地下土壤气体廓线及群落全株植物的碳交换，用于实时监测日间群落的生态系统净交换（NEE）和夜间生态系统呼吸（Re）。

一、测量原理

土壤多气体通量监测系统采用箱体通量技术，气体分析仪指标符合世界气象组织（WMO）温室气体（GHG）观测规范要求，采用激光光谱吸收技术，通过激光波长扫描气体分子的吸收线，获取分子的高分辨率吸收光谱，来测量气体组分和浓度。 测量速度快，且精度高。

二、系统设计

土壤多气体通量监测系统由气体分析仪、群落全株自动箱、多路控制器等组成，可在线、连续测量多个小区的土壤CO₂、CH₄、N₂O、H₂O排放通量。系统布设图如下：

三、系统特点

1、群落全株自动箱设计

传统的自动箱有2种，一种测量时覆盖地表，测量完成后自动移动到侧面，对测点无遮挡，但这种自动箱面积小、高度低，一般只能用于测量裸地的土壤呼吸，测量覆地的草本生态系统时因面积小代表性差。另外一种是带框架的自动箱，不测量时无法完全打开，会影响测量点的气体扩散，影响测量精度。

	自动箱底面积小、高度低	带框架的自动箱 无法完全打开(来自网络)

群落自动箱集六项设计于一体，独一无二的无框架、无立柱设计，高度随植物生长可调、面积可达1平米、高度2米，可用于生态系统碳交换在线测量。

 2、系列自动箱规格

群落全株自动箱有四种，120、62、35及G型。

 120型面积1M²（直径1.2M），高度2.0米，可测量灌木、苗木，用于森林、湿地、荒漠植被等生态系统交换测量。

62型面积0.3M²（直径0.62M），高度1.1米，用于农田生态系统，带植被的湿地、荒漠生态系统，带藤曼、灌木的草地、城市生态系统。

35型iChamber面积0.08M²（直径0.35M），高度0.5米，用于草地生态系统。

G型土壤采气矛用于土壤剖面气体采集，埋入土壤剖面的不同深度，采气矛管壁的小孔与土壤气体交换平衡后将气体泵出，与气体分析仪通过管路连接，可以测量土壤剖面不同深度处土壤气体成分的实时浓度

3、群落全株自动箱特点

因箱效应对测量精度的影响随着箱体高度增大可明显降低，所以在线测量净交换量要采用面积大的高箱体。

因此在传统的自动箱技术上，进行了如下改进：

3.1箱体高度超过冠层

测量时，箱体自动升高，可达2米，可超过植被冠层，测量结束后，箱体高度自动下降。未测量时，测点和大田微气候条件一致，箱体不改变测点的环境因子，无需象静态箱法定期更换测量地点。 

3.2 箱体高透光，直接测量净交换量

透明箱体采用高透光率材料，测量时不影响植被的光合过程。也可选用非透明箱体只测量呼吸过程。生态系统碳氮水交换在线测量系统可全时、自动测量，透明箱体可在夜间自动测量呼吸过程，确保观测数据的连续性。

4、多自动箱自动测量

系统配置的多路控制最多可带27个自动箱、一个零气和2种标气。每个自动箱的测量时间可设定，若每个自动测量3分钟，27个自动箱完成一个测量周期需要2小时，18个自动箱完成一个测量周期需要1小时。

5、野外温控共功能

系统配置野外温度控制箱，气体分析仪在野外温差超过5度时仍能确保测量精度。

四、技术参数

1、自动箱尺寸：

面积1M²（直径1.2M）高度2.0米；

面积0.3M²（直径0.62M）高度1.1米；

面积0.08M²（直径0.35M）高度0.5米

2、升降高度：随植物长高自动调节

3、呼吸罩类型：透光/不透光可选

4、气体测量原理：激光吸收光谱

5、气体浓度范围及精度

5.1  CO2 CH4 H2O分析仪 推荐指标

 5.2 CO CO2 CH4分析仪

 5.3  N2O H2O分析仪

 5.4 CO2 CH4 N2O H2O分析仪

 5.5  CO2 CH4 N2O H2O分析仪

 分析仪其它参数：

 6、 采气矛

6.1 采气矛最大浸水深度<30cm

6.2与土壤气体平衡时间：<600秒

6.3采气矛规格

透气孔直径：0.1um

气体交换面积：110cm² 

采气腔体容积：10ml

直径：长度150mm

6.4导气管长度：3米（最多可延长至5米）

6.5导气管直径：外径4mm, 内径2mm

五、技术应用

土壤多气体通量监测系统在中国农业大学石羊河试验站完成安装。该系统由多组分温室气体分析仪和16个120群落全株自动箱组成 （15个运行，一个备用）。

主机测量CO2、CH4、H20 三种气体。120群落全株自动箱面积1平米、高可达2.3米，此次高度设置在1.0米。12套120安装春小麦、3套120安装在冬小麦地。

测量时iChamber升起，高于麦株测量结束时，iChamber落下时不遮挡麦株