土壤剖面 CO?監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：探秘地下碳循環(huán)的 “隱形哨兵”

一、設(shè)備原理：精準(zhǔn)捕捉土壤呼吸的 “密碼"

土壤剖面 CO?監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過埋設(shè)于不同深度的傳感器探頭（如圖所示），實(shí)時(shí)采集土壤孔隙中的 CO?濃度。

傳感器采用非分散紅外（NDIR）技術(shù)，配合溫度、濕度同步監(jiān)測(cè)模塊，可消除環(huán)境因素對(duì) CO?濃度測(cè)量的干擾。數(shù)據(jù)通過線纜傳輸至地面接收終端，經(jīng) GMP343 說明書中指定的算法校正后，生成分鐘級(jí) CO?通量動(dòng)態(tài)曲線。

二、應(yīng)用案例：青藏高原生態(tài)監(jiān)測(cè)的實(shí)踐

在青藏高原某生態(tài)站，科研人員正在安裝土壤剖面 CO?監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，海拔 4500 米處的高寒草甸土壤 CO?釋放速率具有顯著季節(jié)差異：夏季（6-8 月）平均通量達(dá) 2.3 μmol?m?2?s?1，冬季降至 0.4 μmol?m?2?s?1，這與凍土層融化深度呈顯著正相關(guān)（R2=0.87，p<0.01）。系統(tǒng)提供的高精度數(shù)據(jù)為評(píng)估氣候變化背景下的土壤碳庫(kù)穩(wěn)定性提供了關(guān)鍵依據(jù)。

三、技術(shù)優(yōu)勢(shì)與未來展望

相較于傳統(tǒng)靜態(tài)箱法，該系統(tǒng)具有三大優(yōu)勢(shì)：一是空間分辨率達(dá) 5cm（垂直分層），可捕捉土壤剖面 CO?濃度梯度變化；二是支持 - 40℃至 60℃環(huán)境運(yùn)行，適應(yīng)高海拔、凍土區(qū)等特殊生境；三是采用太陽能板+蓄電池設(shè)計(jì)，不需要交流電的運(yùn)行要求。未來結(jié)合衛(wèi)星遙感技術(shù)，有望構(gòu)建從點(diǎn)到面的土壤碳通量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。