SoilGAS 土壤多氣體通量監測系統

土壤多氣體通量監測是精確測定生態系統的碳氮水收支的重要措施，群落全株氣體通量的觀測有助于改善區域和全球的碳循環、氮循環、水平衡模型以及預測生態系統對全球變化的響應和適應，監測碳氮源、匯的變化，為評估生態系統的固碳能力及物質通量變化提供基礎數據。

系統不僅測量地表排放的碳、氮氣體通量，還可以同步測量地下土壤氣體廓線及群落全株植物的碳交換，用于實時監測日間群落的生態系統凈交換（NEE）和夜間生態系統呼吸（Re）。

一、SoilGAS 土壤多氣體通量監測系統測量原理

SoilGAS土壤多氣體通量監測系統采用箱體通量技術，氣體分析儀指標符合世界氣象組織（WMO）溫室氣體（GHG）觀測規范要求，采用激光光譜吸收技術，通過激光波長掃描氣體分子的吸收線，獲取分子的高分辨率吸收光譜，來測量氣體組分和濃度。 測量速度快，且精度高。

二、系統設計

SoilGAS  土壤多氣體通量監測系統由氣體分析儀、iChamber群落全株自動箱、多路控制器等組成，可在線、連續測量多個小區的土壤CO₂、CH₄、N₂O、H₂O排放通量。系統布設圖如下：

三、系統特點

1、iChamber群落全株自動箱設計

傳統的自動箱有2種，一種測量時覆蓋地表，測量完成后自動移動到側面，對測點無遮擋，但這種自動箱面積小、高度低，一般只能用于測量裸地的土壤呼吸，測量覆地的草本生態系統時因面積小代表性差。另外一種是帶框架的自動箱，不測量時無法打開，會影響測量點的氣體擴散，影響測量精度。

自動箱底面積小、高度低

帶框架的自動箱 無法打開(來自網絡)

iChamber 群落自動箱是澳作公司擁有自主知識產權、自主研發、國內生產的產品，集六項設計于一體，獨1無2的無框架、無立柱設計，高度隨植物生長可調、面積可達1平米、高度2米，可用于生態系統碳交換在線測量。

2、iChamber系列自動箱規格

iChamber群落全株自動箱有四種，S120、S62、S35及iChamber-G。

S120型iChamber面積1M2（直徑1.2M），高度2.0米，可測量灌木、苗木，用于森林、濕地、荒漠植被等生態系統交換測量。

S62型iChamber面積0.3M2（直徑0.62M），高度1.1米，用于農田生態系統，帶植被的濕地、荒漠生態系統，帶藤曼、灌木的草地、城市生態系統。

S35型iChamber面積0.08M2（直徑0.35M），高度0.5米，用于草地生態系統。

iChamber-G土壤采氣矛用于土壤剖面氣體采集，埋入土壤剖面的不同深度，采氣矛管壁的小孔與土壤氣體交換平衡后將氣體泵出，與氣體分析儀通過管路連接，可以測量土壤剖面不同深度處土壤氣體成分的實時濃度

3、iChamber群落全株自動箱特點

因箱效應對測量精度的影響隨著箱體高度增大可明顯降低，所以在線測量凈交換量要采用面積大的高箱體。

iChamber在傳統的自動箱技術上，進行了如下改進：

3.1箱體高度超過冠層

測量時，箱體自動升高，可達2米，可超過植被冠層，測量結束后，箱體高度自動下降。未測量時，測點和大田微氣候條件一致，箱體不改變測點的環境因子，無需象靜態箱法定期更換測量地點。

3.2 箱體高透光，直接測量凈交換量

透明箱體采用高透光率材料，測量時不影響植被的光合過程。也可選用非透明箱體只測量呼吸過程。因iChamber生態系統碳氮水交換在線測量系統可全時、自動測量，透明箱體可在夜間自動測量呼吸過程，確保觀測數據的連續性。

4、多自動箱自動測量

系統配置的多路控制最多可帶27個自動箱、一個零氣和2種標氣。每個自動箱的測量時間可設定，若每個自動測量3分鐘，27個自動箱完成一個測量周期需要2小時，18個自動箱完成一個測量周期需要1小時。

5、野外溫控共功能

系統配置野外溫度控制箱，氣體分析儀在野外溫差超過5度時仍能確保測量精度。

四、技術參數

1、自動箱尺寸：

面積1M2（直徑1.2M）高度2.0米；

面積0.3M2（直徑0.62M）高度1.1米；

面積0.08M2（直徑0.35M）高度0.5米

2、升降高度：隨植物長高自動調節

3、呼吸罩類型：透光/不透光可選

4、氣體測量原理：激光吸收光譜

5、AZG-LM氣體分析儀

5.1 AZG-LM/3N 氣體分析儀

5.2 AZG-LM/4M 氣體分析儀

5.3 AZG-LM/4MM 氣體分析儀

5.4 AZG-LM/QCL 6參數氣體分析儀

分析儀其它參數：

6、 iChamber-G采氣矛

6.1 采氣矛最大浸水深度<30cm

6.2與土壤氣體平衡時間：<600秒

6.3采氣矛規格

透氣孔直徑：0.1um

氣體交換面積：110cm² 

采氣腔體容積：10ml

直徑：長度150mm

6.4導氣管長度：3米（最多可延長至5米）

6.5導氣管直徑：外徑4mm, 內徑2mm

五、技術應用

SoilGAS  土壤多氣體通量監測系統在中國農業大學石羊河試驗站完成安裝。該系統由SoilGAS多組分溫室氣體分析儀和16個iChamber-S120群落全株自動箱組成 （15個運行，一個備用）。

主機測量CO2、CH4、H20 三種氣體。iChamber-S120群落全株自動箱面積1平米、高可達2.3米，此次高度設置在1.0米。12套S120安裝春小麥、3套S120安裝在冬小麥地。

產地: 中國 澳作公司