概述

土壤作為生態系統的核心組成部分，其氣體通量變化及剖面理化性質特征，直接驅動著生態環境演變、制約農業生產效率，并深刻影響氣候變化響應過程。

為了連續、高精度獲取土壤-大氣界面的溫室氣體交換通量，并同步監測驅動該過程的土壤內部關鍵環境要素。構建一套集成土壤氣體通量監測與土壤剖面多要素測量的綜合性觀測系統顯得尤為重要。該系統可以實現對土壤碳通量、溫室氣體含量、溫濕鹽、水勢、熱通量等參數的長期、自動、高精度多維度監測，為科學揭示土壤要素對氣體通量的影響提供基礎數據。

系統組成

土壤氣體通量監測系統

土壤剖面測量系統專注于土壤物理參數的垂直分布和動態變化的監測。該系統通過多種傳感器（如TDR傳感器、水勢傳感器和熱通量傳感器）實現土壤溫度、濕度、鹽分、水勢和熱通量的多層次監測。

例如： TRISCAN系統可以實現對土壤剖面水分的連續動態觀測。其核心優勢在于高分辨率、多深度同步監測及實時數據獲取能力，可廣泛應用于農田、森林、濕地等生態系統，為土壤水文過程、熱力學特性及植物生長機制研究提供關鍵數據支撐。

應用方向：精準灌溉指導、墑情監測、土壤理化性質研究、根系層環境評估、與氣體通量數據耦合進行機理分析。

土壤剖面測量系統

土壤剖面測量系統專注于土壤物理參數的垂直分布和動態變化的監測。該系統通過多種傳感器（如TDR傳感器、水勢傳感器和熱通量傳感器）實現土壤溫度、濕度、鹽分、水勢和熱通量的多層次監測。

例如： TRISCAN系統可以實現對土壤剖面水分的連續動態觀測。其核心優勢在于高分辨率、多深度同步監測及實時數據獲取能力，可廣泛應用于農田、森林、濕地等生態系統，為土壤水文過程、熱力學特性及植物生長機制研究提供關鍵數據支撐。

應用方向：精準灌溉指導、墑情監測、土壤理化性質研究、根系層環境評估、與氣體通量數據耦合進行機理分析。

土壤要素綜合測量系統應用與研究方向

機理與過程耦合研究

建立土壤溫濕度、水勢等環境因子與溫室氣體通量的定量關系模型，深刻揭示土壤碳循環控制機制；結合氣體通量（CO?、N?O）和土壤剖面（溫度、水分等）數據，系統解析土壤水熱遷移與碳、氮生物地球化學循環的耦合過程及其環境驅動因素。

跨領域綜合評估

 構建同時空獲取的生態（氣體通量）、水文（水分、水勢）和物理（溫度、熱通量）數據集，為模型開發和驗證提供強力支持；開展土壤 - 植物 - 大氣連續體（SPAC）監測，通過氣體通量和土壤水熱參數，評估水分和能量在不同界面中的傳輸過程；同時監測土壤通氣性、水勢、呼吸速率等物理、化學和生物參數，為土壤健康綜合評價與質量評級提供依據。

實踐應用與政策支撐

賦能精準農業與智慧管理決策

基于多源綜合數據，精準識別作物碳釋放強度及其關鍵驅動因素（如土壤水分過飽和、根區溫度異常等），為制定差異化灌溉制度、變量施肥策略提供科學依據，助力農業生產效率提升與資源優化配置。

 

構建環境風險預警與趨勢預測體系

通過多參數長期序列數據的深度挖掘，實現對土壤退化（如酸化、鹽漬化）、碳排放異常等生態環境問題的早期預警，并結合機器學習模型預測其演變趨勢，為生態保護與修復方案制定提供決策支持。

 

支撐碳中和政策實施與溫室氣體管理

整合土壤-大氣界面通量數據與剖面理化條件，量化評估土壤作為溫室氣體“源/匯"的動態潛力，為區域碳收支核算、減排路徑優化及碳中和目標實現提供關鍵數據支撐與科學論證。

 

服務地球氣候變化響應機制研究

依托長期連續的氣體通量監測與剖面動態觀測，揭示土壤碳循環、溫室氣體排放對氣候變化的響應規律，預測土壤-氣候反饋機制，為當前變化背景下的生態系統適應性研究提供核心觀測數據。