土壤表层CO₂通量研究很多，但这些监测并不足以解释土壤CO₂生产过程，土壤剖面CO₂垂直梯度研究越来越成为土壤呼吸乃至生态系统碳循环研究的热点。土壤不同层面（深度）CO₂生产的持续监测对于理解土壤CO₂动态极为重要，可以阐明由土壤到大气CO₂通量随季节、光照、温度、湿度及土壤特性的变化特征。

土壤垂直梯度CO₂监测可以与广泛使用的涡动相关监测比较，从而定量研究分析生态系统的碳交换。

  目前土壤梯度有2种方法:

  1、把CO2传感器直接埋入土壤.分梯度监测各层浓度分布，使用简单，有2种精度的传感器可选择，

  GMP343和GMP22X系列：

  2、使用红外分析仪在线多层分析土壤浓度数据

  系统优点:

v 使用一个分析仪分析多层数据,没有系统误差

v 可以更换其他测量要素分析仪,如果:N₂O,CH₄等梯度测量内容,更灵活的实验

v 精度高,使用维护简单.整机比土壤呼吸系统简洁方便使用

CO₂/H₂O分析仪技术指标

  根据菲克**定律(Fick’s first law)，在（稳态扩散的情况下）单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量（称为扩散通量Diffusion flux，用J表示）与该截面处的浓度梯度(Concentration gradient)成正比。土壤剖面CO₂通量（μmol CO2 m⁻²s⁻¹）即根据该定律求出，具体计算公式为：

J= -D(dC/dx)

  其中D为CO2在土壤中的扩散系数(单位为m²/s，与土壤温度、土壤体积含水量及土壤空隙度有关)，C为深度为x（单位为m）的CO2浓度，dC/dx为浓度梯度，“–"号表示扩散方向为浓度梯度的反方向，即扩散由高浓度区向低浓度区扩散。

系统的特点：

  1、非扰动原位持续测量土壤剖面CO₂、水分、温度（标准配置为3-8层可选），可通过菲克**定律求出土壤CO₂通量（土壤呼吸），从而实现连续稳定原位监测土壤呼吸。

  2、土壤三参数智能传感器，测量土壤水分和温度和盐度。

  3、透明或非透明土壤呼吸室法（备选）测量表层土壤呼吸，可用于补充、校准或对比分析土壤剖面CO₂梯度测量数据。

  4、无线数据传输，可随时上网在线浏览、下载数据。

  5、交流蓄电池供电或太阳能供电。

主要技术指标：

  1、土壤水分测量：

· 测量范围0-体积含水量，度±1%，重复精度±0.2%，；

· 土壤温度测量范围：-40℃～70℃，测量精度：±0.2℃

  2、土壤CO2测量：非色散单束双波长红外技术（NDIR），测量范围0-5000ppm、0-7000ppm、0-10000ppm、0-20000 可选，精度±1.5%，响应时间3妙；

  3、标配16通道数据采集器（可选配32通道以监测3层以上的CO2浓度、土壤水分及土壤温度等）：

· 可存储220000组带时间戳的数据，16比特分辨率，± 20 mV up to ± 2.5 V 8范围输入，度0.03%；

· 测量间隔3秒至4小时可调，数据平均间隔3秒至4小时；

  4、无线数据传输，通过软件终端浏览、下载数据，并可对数据进行统计分析。