土壤表層CO₂通量研究很多，但這些監測并不足以解釋土壤CO₂生產過程，土壤剖面CO₂垂直梯度研究越來越成為土壤呼吸乃至生態系統碳循環研究的熱點。土壤不同層面（深度）CO₂生產的持續監測對于理解土壤CO₂動態極為重要，可以闡明由土壤到大氣CO₂通量隨季節、光照、溫度、濕度及土壤特性的變化特征。

土壤垂直梯度CO₂監測可以與廣泛使用的渦動相關監測比較，從而定量研究分析生態系統的碳交換。

  目前土壤梯度有2種方法:

  1、把CO2傳感器直接埋入土壤.分梯度監測各層濃度分布，使用簡單，有2種精度的傳感器可選擇，

  GMP343和GMP22X系列：

  2、使用紅外分析儀在線多層分析土壤濃度數據

  系統優點:

v 使用一個分析儀分析多層數據,沒有系統誤差

v 可以更換其他測量要素分析儀,如果:N₂O,CH₄等梯度測量內容,更靈活的實驗

v 精度高,使用維護簡單.整機比土壤呼吸系統簡潔方便使用

CO₂/H₂O分析儀技術指標

  根據菲克**定律(Fick’s first law)，在（穩態擴散的情況下）單位時間內通過垂直于擴散方向的單位截面積的擴散物質流量（稱為擴散通量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^?2s^?1）即根據該定律求出，具體計算公式為：

J= -D(dC/dx)

  其中D為CO2在土壤中的擴散系數(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)，C為深度為x（單位為m）的CO2濃度，dC/dx為濃度梯度，“–"號表示擴散方向為濃度梯度的反方向，即擴散由高濃度區向低濃度區擴散。

系統的特點：

  1、非擾動原位持續測量土壤剖面CO₂、水分、溫度（標準配置為3-8層可選），可通過菲克**定律求出土壤CO₂通量（土壤呼吸），從而實現連續穩定原位監測土壤呼吸。

  2、土壤三參數智能傳感器，測量土壤水分和溫度和鹽度。

  3、透明或非透明土壤呼吸室法（備選）測量表層土壤呼吸，可用于補充、校準或對比分析土壤剖面CO₂梯度測量數據。

  4、無線數據傳輸，可隨時上網在線瀏覽、下載數據。

  5、交流蓄電池供電或太陽能供電。

主要技術指標：

  1、土壤水分測量：

· 測量范圍0-體積含水量，度±1%，重復精度±0.2%，；

· 土壤溫度測量范圍：-40℃～70℃，測量精度：±0.2℃

  2、土壤CO2測量：非色散單束雙波長紅外技術（NDIR），測量范圍0-5000ppm、0-7000ppm、0-10000ppm、0-20000 可選，精度±1.5%，響應時間3妙；

  3、標配16通道數據采集器（可選配32通道以監測3層以上的CO2濃度、土壤水分及土壤溫度等）：

· 可存儲220000組帶時間戳的數據，16比特分辨率，± 20 mV up to ± 2.5 V 8范圍輸入，度0.03%；

· 測量間隔3秒至4小時可調，數據平均間隔3秒至4小時；

  4、無線數據傳輸，通過軟件終端瀏覽、下載數據，并可對數據進行統計分析。