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二十世紀中葉以氣溫升高和降水格局的改變為主要特征的全球氣候變化已成不爭的事實，這與化石燃料燃燒和土地利用變化等人類活動導致大氣中溫室氣體濃度增加有著密切的聯系[1－2]。CO2、CH4和N2O對溫室效應的貢獻率分別達到了60%、20%、6%[3]。大氣中溫室氣體濃度增加引起的全球氣候變化，對人類社會的生存和發展帶來巨大挑戰，嚴重地威脅著人類生存與社會經濟的可持續發展，已經成為全球強烈關注的重大環境問題[1]。 我國人口眾多、地域廣闊，陸地生態系統復雜多樣，是歐亞大陸面積最大、對全球氣候變化具有重大影響的關鍵區域。準確快速的監測溫室氣體的通量和濃度，尤其是對農田、森林、草地、湖泊、垃圾填埋場等各類生態系統的溫室氣體通量準確的監測和評估，是獲取中國陸地生態系統第一手碳收支觀測資料的前提，必將為應對氣候變化和社會經濟可持續發展做出重大貢獻。因此，準確測量與估算溫室氣體通量對氣候變化及其影響研究具有重要的現實意義。 陸地生態系統土壤溫室氣體的排放或吸收過程極為復雜，并且不同溫室氣體排放或吸收之間相互影響，因而使測量工作難度加大，測量準確度降低；同時受所采用測量方法的科學性和測量精度的限制，測量結果的準確性和代表性也會受到影響。故對目前陸地生態系統溫室氣體通量的各種測定方法的科學性和適用性進行客觀評價就顯得尤為重要。本文較全面地介紹了當前國內外用以測定土壤溫室氣體通量的各種方法[4-7]，并對他們的科學性和實用性進行了比較和評價。 1土壤CO2通量的測定方法 1.1靜態箱-氣象色譜法 基于氣相色譜儀的箱式測定技術是近年來科學家們普遍用來測定土壤CO2通量的方法[8-11]。該方法采樣時一般提前一天將底座埋入土中[12]，蓋上蓋子后立即用注射器采集氣室內的空氣，并在較短的時間內每隔幾分鐘采集一次[8]。國內學者一般選用氣袋存儲樣品，如果野外采樣－實驗室分析的周期過長，建議采用玻璃注射器存儲氣體樣品[8]，然后利用氣相色譜儀來分析所采集氣體內的CO2的濃度；最后，根據CO2濃度的時間變化計算出土壤呼吸的速率。靜態箱-氣象色譜法具有簡單易行、機動性強，且能同時分析氣體樣品中的多種成分（CO2、CH4和N2O）、分析精度高等優點[13-15]。但是，該方法也存在一些缺點：對被測表面的自然環境狀態產生了一定的干擾，如氣室內溫度、濕度和光照強度等均會與自然狀態有所不同；采樣瓶或氣袋在長時間的運輸過程中容易漏氣，給測量值帶來一定的誤差；由于氣樣的采集和分析過程均是由人工完成的，不可避免的會產生一定的誤差；氣相色譜儀操作復雜并且管理成本比較昂貴。 1.2密閉式動態箱法 近年來，由于CO2紅外分析技術的箱法逐漸成熟，該方法倍受研究者的青睞并廣泛運用于土壤CO2通量測定的研究中[16-19]。目前常用的是人工手動測定法，它是將氣室和紅外線CO2分析儀連成閉合回路，使一定流量的空氣在回路內循環，同時檢測CO2濃度隨時間的變化。密閉式動態箱的優點是：箱內氣體循環流動，有利于氣體混合；對IRGA的測定精度要求不高；測定時間短，可在數分鐘或幾十秒內完成，對觀測土壤的干擾較小，且不必安裝復雜的控溫設備。這種方法也存在如下問題：首先，該方法無法進行多點同步監測；其次，該方法在測定過程中對生態系統產生一定的干擾，進而影響到監測結果。因此，CO2紅外分析技術的氣室測定法逐漸向多點化、自動化的方向發展。目前，主要以美國LICOR公司生產的Li-8150多通道土壤呼吸自動測量系統為代表。該系統能夠對生態系統內部多點進行長期連續自動觀測，是未來土壤CO2通量監測的主要發展方向。 1.3開放式動態箱法 20世紀70年代初，Denmead等[20]嘗試使用開放式法測定陸地生態系統溫室氣體排放。開放式動態箱法測定CO2通量的基本原理是讓一定流量的空氣通過箱體，通過測量箱體入口處和出口處空氣中被測氣體的濃度來確定被罩表面CO2通量。開放式動態箱的氣體不再回流,主要優點在于它能基本保持被測區域表面的環境狀況，使之接近于自然狀態。且隨著氣相色譜/氫焰離子檢測器和氣相色譜/電子捕獲檢測器靈敏度的提高，能夠直接進樣測定氣流中的CO2、CH4和N2O等溫室氣體的濃度[21-22]。理想狀態下開放式動態箱能測量所有物體表面的實際排放通量，但在實際應用中仍存在許多困難：開放式動態箱系統對于引入氣流壓力不足非常敏感，“泵效應”有可能引起通量脈動變化；且開放式動態箱系統要求通過箱子的氣流處于準穩態，但準穩態氣流的產生需要很嚴格的設計[23]。 1.4基于微氣象學原理的渦度相關法 渦度相關法是基于微氣象學基本原理的測定方法[24]。渦度相關法觀測的是整個生態系統的凈CO2通量，適于大范圍、中長期定位觀測，但其無法實現對生態系統內部通量空間變異的研究[25]。另外，利用渦度相關法測定土壤呼吸要求建立觀測站，包括觀測塔和相關的氣象觀測儀器和設備，代價昂貴，需要專門人員定期的維護。因此，利用渦度相關法測定土壤CO2通量也存在一定的局限性。 2土壤CH4與N2O通量的測定方法 與工業和城市等排放源相比，大部分生態系統中大氣的CH4與N2O濃度極低，普通監測設備的靈敏度遠遠無法滿足通量測定的需求。目前，土壤CH4與N2O通量的測定技術主要是應用靜態暗箱/氣相色譜法。該方法與上述基于氣相色譜的土壤CO2通量測定方法相似，即采用氣室罩住土壤表面，然后在一定時間間隔內用注射器多次抽取樣氣并注入到不同真空采樣瓶或氣袋內，運回實驗室利用氣相色譜儀測定CH4與N2O的濃度，并根據氣室內的CH4與N2O濃度變化計算它們的通量[26-30]。 3不同方法比較 相關研究對不同的測量方法進行了比較[31]。Nay[32]評價了堿吸收法和密閉式動態箱法，結果顯示當土壤CO2通量低時，測定結果高于真實值；若土壤CO2通量處于很高水平，則測定結果會低于真實值；而密閉式動態箱法總是低估了土壤CO2通量。Blackmer等[14]比較堿吸收法、氣象色譜法和開放式動態箱法，發現開放式動態箱測得的通量都等于實際CO2通量，而其余兩種方法都不同程度的低估了土壤CO2通量。從這些比較研究可以看出，對于哪個方法最好、可作為土壤呼吸測量的標準的問題目前仍沒有形成一個一致的看法。盡管如此，幾個比較研究都指出，雖然開放式動態箱法比較復雜，需要控制氣室內的壓力，也需要很大的技術投入，但它是測量土壤呼吸的方法中最為可靠的一種。#p#分頁標題#e# 4未來土壤溫室氣體測量方法的發展趨勢 目前市場上的自動測定儀器多限于土壤CO2通量的測定，多種土壤溫室氣體的同步、原位監測將是未來土壤溫室氣體監測的發展趨勢。 （1）多種氣體同步觀測。目前的測量技術僅能對某種單一的土壤溫室氣體進行監測，無法實現對多種溫室氣體進行同步的連續觀測。因此，對多種土壤溫室氣體進行同步的連續觀測成為眾多土壤溫室氣體研究者的迫切需要。 （2）溫室氣體濃度高精度快速分析。近年來逐漸發展起來的可調諧二極管激光吸收光譜技術（TDLAS）為快速測定溫室氣體濃度提供了新的手段。該技術的主要原理是利用半導體二極管激光器波長調諧特性，獲得被測氣體的特征吸收光譜范圍內的吸收光譜，從而對溫室氣體濃度進行定量分析。該土壤溫室氣體測量方法具有精度高、選擇性強、響應速度快等特點。這種技術的發展和完善將可實現多種土壤溫室氣體同步觀測。 （3）多點自動連續監測。由于溫室氣體通量存在很大的時空變異，迫切需要多點自動連續觀測系統。目前，美國LICOR公司的LI-8150系統可以進行多點測定，但該系統只能監測土壤的CO2通量，無法自動測量CH4和N2O的通量。 （4）通量與關鍵環境要素耦合同步觀測。土壤溫室氣體的排放與其周圍環境條件存在極為密切的關系。因此，將控制土壤溫室氣體排放的關鍵環境因素與其通量耦合在一起同步監測勢必成為未來土壤溫室氣體通量監測領域的發展方向。
