生態(tài)系統碳交換測量方法有三種：渦度相關(guān)（(eddycovariance)）、測樹(shù)學(xué)(biometry)和箱式法(chambermethods)。渦度相關(guān)法可連續、直接地測定生態(tài)系統尺度的凈碳交換，但不能直接區分總初級生產(chǎn)（GPP）和生態(tài)系統呼吸（Re），且場(chǎng)地要求嚴格，在某些氣象條件和時(shí)間段不可用。

    箱式法作為一種簡(jiǎn)單、快捷的觀(guān)測手段，通過(guò)遮光、排除植物或其地上部分等實(shí)驗手段，能夠對低矮植被的凈生態(tài)系統碳交換（NEE）、生態(tài)系統呼吸、土壤呼吸（Rs）和微生物呼吸（Rm）進(jìn)行直接觀(guān)測。

    大量的研究發(fā)現渦度相關(guān)法、測樹(shù)學(xué)法和箱式法在測量生態(tài)系統碳收支時(shí)結果差異很大。例如東北林大王興昌團隊通過(guò)分析文獻數據，發(fā)現EC法測定的NEP平均比測樹(shù)學(xué)法高25%，而EC法測定的的Re比箱式法低10%。

    增大箱式法的箱體尺寸，集渦度相關(guān)法和箱式法于一體，在同樣的尺度上對比研究，成為探究三種測量技術(shù)結果差異的途徑之一。

    二、箱式法尺度

    王迎紅等通過(guò)長(cháng)期野外觀(guān)測土壤溫室氣體的實(shí)驗得出，農田生態(tài)系統宜使用65cm×65cm×90cm的中大型采樣箱，草地生態(tài)系統宜采用40cm×40cm×25cm的中型采樣箱[1]，生態(tài)系統的交換需要比觀(guān)測土壤氣體更大的箱體。

    早期箱式法采用靜態(tài)箱，因間歇式低頻人工觀(guān)測結果隨機誤差大、時(shí)間代表性差的問(wèn)題，后來(lái)出現了自動(dòng)開(kāi)閉的自動(dòng)箱。

    自動(dòng)箱有2種，一種測量時(shí)覆蓋地表，測量完成后自動(dòng)移動(dòng)到側面，對測點(diǎn)無(wú)遮擋，但這種自動(dòng)箱面積小、高度低，一般只能用于測量裸地的土壤呼吸，測量覆地的草本生態(tài)系統時(shí)因面積小代表性差。另外一種是帶框架的自動(dòng)箱，不測量時(shí)無(wú)法*打開(kāi)，會(huì )影響測量點(diǎn)的氣體擴散，影響測量精度。

    生態(tài)系統碳交換測量方法有三種：渦度相關(guān)（(eddycovariance)）、測樹(shù)學(xué)(biometry)和箱式法(chambermethods)。渦度相關(guān)法可連續、直接地測定生態(tài)系統尺度的凈碳交換，但不能直接區分總初級生產(chǎn)（GPP）和生態(tài)系統呼吸（Re），且場(chǎng)地要求嚴格，在某些氣象條件和時(shí)間段不可用。

    箱式法作為一種簡(jiǎn)單、快捷的觀(guān)測手段，通過(guò)遮光、排除植物或其地上部分等實(shí)驗手段，能夠對低矮植被的凈生態(tài)系統碳交換（NEE）、生態(tài)系統呼吸、土壤呼吸（Rs）和微生物呼吸（Rm）進(jìn)行直接觀(guān)測。

    大量的研究發(fā)現渦度相關(guān)法、測樹(shù)學(xué)法和箱式法在測量生態(tài)系統碳收支時(shí)結果差異很大。例如東北林大王興昌團隊通過(guò)分析文獻數據，發(fā)現EC法測定的NEP平均比測樹(shù)學(xué)法高25%，而EC法測定的的Re比箱式法低10%。

    增大箱式法的箱體尺寸，集渦度相關(guān)法和箱式法于一體，在同樣的尺度上對比研究，成為探究三種測量技術(shù)結果差異的途徑之一。

    二、箱式法尺度

    王迎紅等通過(guò)長(cháng)期野外觀(guān)測土壤溫室氣體的實(shí)驗得出，農田生態(tài)系統宜使用65cm×65cm×90cm的中大型采樣箱，草地生態(tài)系統宜采用40cm×40cm×25cm的中型采樣箱[1]，生態(tài)系統的交換需要比觀(guān)測土壤氣體更大的箱體。

    早期箱式法采用靜態(tài)箱，因間歇式低頻人工觀(guān)測結果隨機誤差大、時(shí)間代表性差的問(wèn)題，后來(lái)出現了自動(dòng)開(kāi)閉的自動(dòng)箱。

    自動(dòng)箱有2種，一種測量時(shí)覆蓋地表，測量完成后自動(dòng)移動(dòng)到側面，對測點(diǎn)無(wú)遮擋，但這種自動(dòng)箱面積小、高度低，一般只能用于測量裸地的土壤呼吸，測量覆地的草本生態(tài)系統時(shí)因面積小代表性差。另外一種是帶框架的自動(dòng)箱，不測量時(shí)無(wú)法*打開(kāi)，會(huì )影響測量點(diǎn)的氣體擴散，影響測量精度。

    iChamber群落自動(dòng)箱是澳作公司擁有自主知識產(chǎn)權、自主研發(fā)、國內生產(chǎn)的產(chǎn)品，集六項設計于一體，的無(wú)框架、無(wú)立柱設計，高度隨植物生長(cháng)可調、面積可達1平米、高度2米，可用于生態(tài)系統碳交換在線(xiàn)測量。

    S120型iChamber面積1M²（直徑1.2M），高度2.0米，可測量灌木、苗木，用于森林、濕地、荒漠植被等生態(tài)系統交換測量。
 

    S62型iChamber面積0.3M²（直徑0.62M），高度0.8米，用于農田生態(tài)系統，帶植被的濕地、荒漠生態(tài)系統，帶藤曼、灌木的草地、城市生態(tài)系統。

    S35型iChamber面積0.08M²（直徑0.35M），高度0.5米，用于草地生態(tài)系統。

     三、凈交換通量在線(xiàn)測量模式

    箱式法測量交換量有穩態(tài)和非穩態(tài)2種測量模式[2]，穩態(tài)法因氣體調節復雜，只用于面積小、高度低的箱體，一般用于測量土壤呼吸；非穩態(tài)測量技術(shù)通過(guò)單位時(shí)間內透明箱內氣體濃度變化計算凈交換量。

    因箱效應對測量精度的影響隨著(zhù)箱體高度增大可明顯降低，所以在線(xiàn)測量?jì)艚粨Q量要采用面積大的高箱體。

    iChamber生態(tài)系統碳氮水交換在線(xiàn)測量系統在傳統的自動(dòng)箱技術(shù)上，進(jìn)行了如下改進(jìn)：

    1、箱體高度超過(guò)冠層

    測量時(shí)，箱體自動(dòng)升高，可達2米，可超過(guò)植被冠層，測量結束后，箱體高度自動(dòng)下降。未測量時(shí)，測點(diǎn)和大田微氣候條件一致，箱體不改變測點(diǎn)的環(huán)境因子，無(wú)需象靜態(tài)箱法定期更換測量地點(diǎn)。

    2、箱體高透光，直接測量?jì)艚粨Q量

    透明箱體采用高透光率材料，測量時(shí)不影響植被的光合過(guò)程。也可選用非透明箱體只測量呼吸過(guò)程。因iChamber生態(tài)系統碳氮水交換在線(xiàn)測量系統可全時(shí)、自動(dòng)測量，透明箱體可在夜間自動(dòng)測量呼吸過(guò)程，確保觀(guān)測數據的連續性。

    3、同步測量多種物質(zhì)

    改變了過(guò)去觀(guān)測物質(zhì)種類(lèi)單一、缺乏多種物質(zhì)組分集成觀(guān)測的情況，一臺分析儀同步測量CO2N2O、CH4、H2O、13C-CO2、18O-CO2六參數，可識別不同物質(zhì)排放過(guò)程之間的協(xié)同或消長(cháng)關(guān)系。

    4、高頻連續測量，測量精度高

    iChamber生態(tài)系統碳氮水交換在線(xiàn)測量系統，主機采用可調諧激光直接吸收光譜技術(shù)測量頻率可達10Hz，分辨率達ppt級。

    5、對箱體內外的空氣溫濕度、土壤溫度、水分、光合有效輻射同步測量、記錄，

    用于交換通量校正計算和影響機制闡明。

    參考文獻:

    1王迎紅.陸地生態(tài)系統溫室氣體排放觀(guān)測方法研究、應用及結果比對分析[D].北京:中國科學(xué)院大氣物理研究所,2005[WangYH.ChambermethodmeasurementofgreenhousegasemissionsfromtypicalterrestrialecosystemsofChina:methodresearch,applicationandresultsdiscussion[D].Beijing:Instituteofatmosphericphysics,ChineseAcademyofScience,2005]

    2溫學(xué)發(fā).箱式通量觀(guān)測技術(shù)和方法的理論假設及其應用進(jìn)展.ChinaFLUX第十四次通量觀(guān)測理論與技術(shù)培訓