N2O是單分子增溫潛勢較CO2高265倍（100年時間尺度）的強效溫室氣體。其在大氣中壽命可達120年之久，是平流層臭氧的最主要破壞者。農(nóng)業(yè)排放占全部人為排放的2/3，是目前最大的N2O人為排放源。土壤氧氣 （O2）是N2O產(chǎn)生的直接影響因子，同時控制著細胞水平硝化過程及反硝化過程的發(fā)生，進而決定著最終氣體產(chǎn)物中N2O和N2的比例。目前關(guān)于O2調(diào)控N2O產(chǎn)生的理解大多來自于純培養(yǎng)及土壤微宇宙培養(yǎng)模擬試驗，在田間原位有結(jié)構(gòu)土壤，且處于頻繁干濕交替、氣候和農(nóng)田管理因素時空變異條件下，理解旱作農(nóng)田土壤O2對N2O產(chǎn)生的直接影響是一直以來的挑戰(zhàn)性科學問題。

中國農(nóng)業(yè)大學的科研人員為了研究農(nóng)田土壤氧化亞氮 （N2O）產(chǎn)生機制，依托中國農(nóng)業(yè)大學上莊試驗站長期觀測，對三種施氮水平結(jié)合不同秸稈（還田、不還田）和有機肥管理措施下的土壤O2和N2O濃度進行周年原位觀測，同時觀測了土壤溫度、濕度、碳氮底物和pH等其它環(huán)境影響因素的動態(tài)變化，定量了典型集約管理作物體系在一系列變化的環(huán)境條件下土壤O2對N2O產(chǎn)生的直接影響，并建立了土壤O2預測N2O產(chǎn)生的經(jīng)驗模型。

研究結(jié)果表明氣候和管理因素（施肥、灌溉、降雨、溫度），以及它們的交互作用顯著影響土壤中O2和N2O濃度 (P < 0.05)。與土壤溫度，充水孔隙度和銨濃度相比 (r= 0.30, 0.25, 0.26)，土壤O2濃度 (r= -0.71) 是與土壤N2O濃度較相連影響因素。隨著土壤O2濃度降低，土壤N2O濃度呈現(xiàn)指數(shù)增長。在施氮處理中，該指數(shù)增長模型可預測74~90% 的土壤N2O濃度變化；在施肥灌溉/降雨結(jié)合事件中，該指數(shù)模型可預測58% 的土壤N2O濃度變化。以上研究結(jié)果強調(diào)了土壤O2條件是影響N2O產(chǎn)生的近端、直接、且有決定性的環(huán)境因子，超過其它環(huán)境因子對N2O產(chǎn)生的影響，同時能夠作為一個關(guān)鍵變量反映田間一系列復雜交互變量對N2O產(chǎn)生的綜合效應。

本研究測定土壤溫室氣體（N2O、CH4和CO2）排放。由澳作公司自主研發(fā)的SoilGAS土壤多氣體通量監(jiān)測系統(tǒng)就可以測量地表排放的碳、氮氣體通量，還可以同步測量地下土壤氣體廓線及群落全株植物的碳交換，分為在線監(jiān)測和便攜式監(jiān)測兩種，其中在線式SoilGAS土壤多氣體通量監(jiān)測系統(tǒng)由氣體分析儀、iChamber群落全株自動箱、多路控制器等組成，連續(xù)測量多個小區(qū)的土壤CO2、CH4、N2O、H2O排放通量。系統(tǒng)布設圖如下：

便攜式監(jiān)測系統(tǒng)iChamber-S35P由氣體分析儀和iChamber-S35P 便攜箱組成，可根據(jù)株高調(diào)節(jié)便攜箱高度，折疊收納，便于攜帶。系統(tǒng)如下圖所示：

其中iChamber-G土壤采氣矛用于土壤剖面氣體采集，埋入土壤剖面的不同深度，采氣矛管壁的小孔與土壤氣體交換平衡后將氣體泵出，與氣體分析儀通過管路連接，可以測量土壤剖面不同深度處土壤氣體成分的實時濃度。另外澳作公司自主研發(fā)的Ecograph數(shù)據(jù)分析軟件支持模擬計算、選擇顯示任意時段數(shù)據(jù)以及計算任意時段的氣體排放通量。

本研究中涉及到土壤溫度、濕度等其它環(huán)境影響因素的監(jiān)測，由澳作公司研發(fā)的ENVIdata-DT 探頭式土壤水溫鹽水勢系統(tǒng)可方便、快速地測量土壤表層的水分、溫度、鹽分，該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器，探頭式土壤水分、溫度、鹽分傳感器，土壤水勢傳感器組成。按用戶設定的測量間隔定時、自動測量土壤水分、溫度鹽分和土壤水勢。該系統(tǒng)通過Internet傳輸數(shù)據(jù)，用戶無需到測點下載數(shù)據(jù)，只要能上網(wǎng)，可隨時查看系統(tǒng)運行情況、下載最新和歷史數(shù)據(jù)。其中重點推薦TRIME-PICO64/32 土壤水分、溫度、電導率傳感器，其基于TDR（Time domain Reflectometry with Intelligent MicroElements）時域反射技術(shù)，PICO探針是非常適合長期的安裝在土壤中，并且能夠保證，在數(shù)十年內(nèi)，不會發(fā)生測量漂移。對于大多數(shù)土壤類型來說，PICO探頭在出廠前就已校準。對于一些特殊的土壤或者應用，例如純粘土，可以在15種不同的校準曲線中選擇。