土壤气体通量监测应用概述

    随着近百年来社会的工业化进程，大气中CO2浓度不断增加，这已经成为当今人类社会关注的焦点，根据Kiehl，Subke J A、刘春海等人的研究表明大气中CO2、CH4和N2O浓度增加对温室效应的总贡献率可达80%，其引起的温室效应导致了气候变暖、冰川融化、海平面上升等严重的环境和生态问题，严重地威胁着生态与社会经济的可持续发展。

    农田、森林、草场、矿区等各类生态系统地表土壤温室气体通量的准确、快速、连续性监测和评估，对于应对气候变化、实现碳减排目标具有重要的现实意义。目前，测量土壤气体通量的方法主要包括静态气室法、动态气室法和涡度相关法三种。

    静态气室法主要包括碱液吸收法等，操作简便，不需要复杂的设备，便捷经济，沿用至今，但是其测量面积相对较小，对被测表面的自然状态易产生干扰，测定精度不理想；

    涡度相关法适合测定大尺度内土壤CO2排放通量，同时对土壤系统几乎不造成干扰，但要求土壤表面的异质性和地形条件要相对简单，而且测定土壤CO2排放的准确度受大气流动、土壤表面和气候风速等因素的影响程度较大，并不适用于二氧化碳地质封存泄露的长期监测工作。

    动态气室法具有气流速率和内外压力差对测定结果准确性的负面影响、设备费用昂贵等缺点，但与上述其他两种方法相比，受环境影响小，测量结果更准确，更适合于测定瞬时和连续时间段内的CO2排放速率，所以是目前国内外应用最广泛的监测二氧化碳通量的方法。

    HL-1019A智能土壤气体通量监测系统提出了一种原位监测方法。气体传感器置于测量气室内，无需通过导气管用气泵导出后进行测量，避免气管气障问题，操作流程更简单、响应速度更快。同时也避免了气体抽吸过程中造成的气室内气压不平衡，而可能引起的通量脉动变化，使气体能够自由扩散到气室中，保证了测量结果的准确度，适用于地表环境复杂情况下的长期连续性监测和通量的空间特异性研究。本系统不仅能对某种单一的土壤气体进行监测，还能实现对多种气体与关键环境要素的同步连续监测。在土壤呼吸作用温室气体评估方面，同时监测CO2和O2浓度及通量变化，能综合考量土壤呼吸和地表植被光合作用的耦合影响，确保了数据的可信度；在煤层或采空区煤自燃的地表监测方面，指标气体包括CO2、CO、CH4及硫化物等，能够实现多种特征气体的同步同点采集，各项数据相互印证。因此，本系统是一种更准确、更便捷、更经济的土壤气体通量监测方法，被广泛应用于陆地生态系统土壤呼吸测量、温室效应研究、地下煤火监测、CCS地表CO2泄露连续性监测、矿山生态修复与荒漠化治理等科研和工程领域。