土壤呼吸是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要碳源，據(jù)報(bào)道，歐洲通量項(xiàng)目EUROFLUX 18個(gè)森林類型的平均年土壤呼吸占其總初級(jí)生產(chǎn)力的49%（Janssens et al., 2001），Law等（Law et al. 2001）研究發(fā)現(xiàn)，土壤呼吸約占整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)呼吸的四分之三。土壤碳庫(kù)細(xì)微的變化都將對(duì)大氣CO2濃度造成重大影響，因此研究土壤碳動(dòng)態(tài)及其CO2排放對(duì)于預(yù)測(cè)大氣CO2濃度變化成為迫切的重要課題。有關(guān)土壤表層CO2通量（土壤總呼吸）研究很多，但這顯然并不足以闡釋土壤CO2生產(chǎn)過程，土壤剖面CO2垂直梯度研究越來越成為土壤呼吸乃至生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究的熱點(diǎn)。土壤不同層面（深度）CO2生產(chǎn)的持續(xù)監(jiān)測(cè)對(duì)于理解土壤CO2動(dòng)態(tài)極為重要，可以闡明由土壤到大氣CO2通量隨季節(jié)、光照、溫度、濕度及土壤特性的變化特征。另外，土壤垂直梯度CO2監(jiān)測(cè)可以與廣泛使用的渦度相關(guān)監(jiān)測(cè)比較，從而定量研究分析生態(tài)系統(tǒng)的碳交換。另一方面，SS-GB04土壤剖面呼吸梯度觀測(cè)系統(tǒng)可以分層測(cè)量土壤中CO2和O2的變化。土壤垂直梯度CO2監(jiān)測(cè)可以與廣泛使用的渦度相關(guān)監(jiān)測(cè)比較，從而定量研究分析生態(tài)系統(tǒng)的碳交換。另一方面，鑒于CO2具有一定的水溶性、土壤O2對(duì)土壤呼吸觀測(cè)的重要意義，土壤O2監(jiān)測(cè)對(duì)于土壤呼吸及土壤碳通量研究具有特別重要的意義，可以更加準(zhǔn)確、客觀、全面地反映土壤呼吸。和碳排放（Simultaneous Carbon Dioxide and Oxygen Measurements to Improve Soil Efflux Estimates，Kyaw Tha Paw U et al. 2006）,而呼吸商RQ可以提供土壤營(yíng)養(yǎng)狀況及自養(yǎng)呼吸與異氧呼吸的生態(tài)信息，特別是對(duì)濕地土壤呼吸，O2是CO2和CH4排放的重要控制因素，因此濕地土壤O2測(cè)量監(jiān)測(cè)對(duì)研究濕地碳排放和碳循環(huán)至關(guān)重要。
根據(jù)菲克定律(Fick’s first law)，在（穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的情況下）單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于擴(kuò)散方向的單位截面積的擴(kuò)散物質(zhì)流量（稱為擴(kuò)散通量Diffusion flux，用J表示）與該截面處的濃度梯度(Concentration gradient)成正比。土壤剖面CO2通量（μmol CO2 m?2 s?1）即根據(jù)該定律求出，具體計(jì)算公式為：
J= -D(dC/dx)
其中D 為CO2在土壤中的擴(kuò)散系數(shù)(單位為m2/s，與土壤溫度、土壤體積含水量及土壤空隙度有關(guān))，C為深度為x（單位為m）的CO2濃度，dC/dx為濃度梯度，“–"號(hào)表示擴(kuò)散方向?yàn)闈舛忍荻鹊姆捶较?，即擴(kuò)散由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴(kuò)散。
SS-GB04土壤剖面呼吸梯度觀測(cè)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格：
CR300數(shù)據(jù)采集器 | 圖片 | |
CPU | ARM Cortex M4，運(yùn)行頻率144MHz |
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輸入通道 | 3個(gè)差分（6個(gè)單端） | |
內(nèi)存 | 30MB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，80MB CPU驅(qū)動(dòng)程序，2MB操作系統(tǒng) | |
時(shí)鐘精度 | ±1分/月 | |
USB Micro B接口 | 直接連到電腦，2.0全速，12Mpbs | |
RS232接口 | 連接RS232通訊設(shè)備或串口傳感器 | |
電池端子對(duì)（-BAT+） | 連接12V電源輸入或用于UPS模式給蓄電池充電； | |
充電端子對(duì)（-CHG+） | 連接16-32V直流電源轉(zhuǎn)換器或12V或24V太陽能板（10W） | |
功耗@12VDC | 1.5mA（睡眠），5mA（1HZ掃描），23mA | |
模擬量精度 | ±(0.04% 讀數(shù) ±3 μV), 0° to 40°C | |
有效分辨率 | 23 nV (量程±34 mV, 差分反轉(zhuǎn)測(cè)量 50/60 Hz fN1) | |
工作溫度 | 工作溫度：-40℃to+70℃ | |
外形尺寸 | 14.0 x 7.6 x 5.1 cm （5.5 x 3.0 x 2.0 英寸） | |
重量 | 242g | |
土壤CO2傳感器 | |
環(huán)境溫度 | -20℃至50℃/ -4 F至122°F |
環(huán)境濕度 | 100％RH，非冷凝 |
工作電壓 | 5到24 V DC |
CO2精度 | 1％或者讀數(shù)的1％ |
測(cè)量范圍 | 0至5000PPM，0至20000PPM，定制 |
響應(yīng)時(shí)間 | <90秒（在空氣中） |
重量 | 200g |
輸出電壓 | 0-5V |
尺寸 | 5.1 x 10.7 cm |
水下深度 | 可以放置在淡水下3米深度 |
操作功率 | <1瓦 |
外殼防護(hù)等級(jí) | IP67 |
SO-110土壤O2傳感器 | |
特點(diǎn) | 擴(kuò)散型，可用于土壤 |
尺寸 | 3.5 cm長(zhǎng)， 125目孔徑 |
量程 | 0－100% O2 |
重復(fù)性 | < 0.1 % |
重量 | 175克 |
反應(yīng)時(shí)間 | 60秒 |
氣體影響 | CO2、CO、NO、NO2、H2S、H2、CH4無影響，NH3、HCI、C6H6（苯）<1% |
輸入電源 | 12 V供電給加熱器，2.5 V用于激活熱敏電阻 |
電纜 | 5米箔屏蔽線 |
產(chǎn)地：美國(guó)
化工儀器網(wǎng)