土壤呼吸是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要碳源，據(jù)報道，歐洲通量項目EUROFLUX 18個森林類型的平均年土壤呼吸占其總初級生產(chǎn)力的49%（Janssens et al., 2001），Law等（Law et al. 2001）研究發(fā)現(xiàn)，土壤呼吸約占整個生態(tài)系統(tǒng)呼吸的四分之三。土壤碳庫細(xì)微的變化都將對大氣CO2濃度造成重大影響，因此研究土壤碳動態(tài)及其CO2排放對于預(yù)測大氣CO2濃度變化成為迫切的重要課題。有關(guān)土壤表層CO2通量（土壤總呼吸）研究很多，但這顯然并不足以闡釋土壤CO2生產(chǎn)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(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究的熱點。土壤不同層面（深度）CO2生產(chǎn)的持續(xù)監(jiān)測對于理解土壤CO2動態(tài)極為重要，可以闡明由土壤到大氣CO2通量隨季節(jié)、光照、溫度、濕度及土壤特性的變化特征。對此近幾年國外進(jìn)行了一系列創(chuàng)造性技術(shù)方法研究，ZY-SCG土壤剖面CO2測量系統(tǒng)即是根據(jù)上述研究而研發(fā)集成的原位CO2持續(xù)監(jiān)測集成系統(tǒng)。
根據(jù)菲克定律(Fick’s first law)，在單位時間內(nèi)通過垂直于擴(kuò)散方向的單位截面積的擴(kuò)散物質(zhì)流量（稱為擴(kuò)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−2 s−1）即根據(jù)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(kuò)散系數(shù)(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(guān))，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(kuò)散方向為濃度梯度的反方向，即擴(kuò)散由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴(kuò)散。
ZY-SCG土壤剖面CO2測量系統(tǒng)由土壤剖面不同埋深的CO2傳感器、土壤溫度傳感器、土壤水分傳感器、土壤表層呼吸室（備選）、數(shù)據(jù)采集器及地面氣象站組成。
應(yīng)用領(lǐng)域：土壤碳排放，碳循環(huán)，土壤研究等
主要技術(shù)指標(biāo)：
土壤CO2濃度傳感器（GMM222）：土壤中的二氧化碳濃度變化范圍大，因此若超出傳感器的校正范圍的話會帶來很高的誤差，GMM222多量程校準(zhǔn)模式使測量范圍增大的同時保證其精確度。
測量原理：CARBOCAPâCO2傳感器，非色散單束雙波長紅外技術(shù)（NDIR），
測量范：0-2000ppm、0-3000ppm、0-5000ppm、0-7000ppm、0-10000ppm、0-20000ppm可選，濃度精確度：1%量程+1%
響應(yīng)時間：30s。
土壤溫鹽濕傳感器（CS655）：應(yīng)用創(chuàng)新性的技術(shù)，可以對土壤體積含水量、容積含水量、土壤溫度等多種參數(shù)進(jìn)行精確測量，可在包括礦質(zhì)土壤在內(nèi)的多種類型的土壤環(huán)境下穩(wěn)定工作。
電導(dǎo)率
范圍：0 - 8 dS/m
精度：±(5% 讀數(shù)+ 0.05 dS/m)
精密度（一致性）：0.5% of BEC
（2）相對介電常數(shù)
范圍：1到81
精度：±(3%讀數(shù)+ 0.8)
精密度（一致性）: < 0.02
（3）體積含水量
范圍：0到99%
精度：±1% (含土壤特性校正)@ EC＜3ds / m；±3% (典型的工廠vwc 模型 )@ EC＜10ds / m。
（4）土壤溫度
范圍：-50° - +70°C
分辨率：0.001°C
精度：±0.1°C@0*40°C （典型土壤）；±0.5°C(全溫范圍)
精密度（一致性）：±0.02°C
