土壤呼吸是微生物分解有機質與植物根系代謝釋放二氧化碳（CO?）的關鍵過程。其速率直接反映土壤生物活性、有機質轉化效率與生態系統碳平衡狀態。土壤呼吸儀集氣體采集、濃度分析與環境監測于一體，成為生態學、農學與氣候變化研究的重要工具。土壤呼吸儀的科學性能源于多個精密部件的協同運作，每一部分都為真實還原土壤呼吸而設計。
1、呼吸室（測量腔）
呼吸室是直接覆蓋或插入土壤表面的密閉腔體，通常由透明或不透光材料（如丙烯酸、不銹鋼）制成。其功能是暫時封閉一定面積的土壤，阻止CO?自由擴散，形成封閉系統。腔體內部氣流通過微型風扇均勻混合，確保氣體濃度代表性。部分型號配備自動開閉蓋設計，減少人為擾動。
2、紅外氣體分析儀
該儀器利用二氧化碳對特定波長紅外光的吸收特性，實時、連續測定腔體內CO?濃度變化。高精度傳感器可檢測ppm級濃度波動，響應速度快（秒級），數據輸出穩定。部分儀器集成水汽分析模塊，同步測量濕度，避免水汽干擾CO?讀數。
3、氣路系統
由進氣管、出氣管、過濾器與泵組成閉環或開路系統。采樣泵以恒定流速抽取腔體氣體送入IRGA，分析后氣體可返回或排出。氣路中設有顆粒過濾器，防止土壤粉塵進入傳感器。管路材質多為惰性材料（如PTFE），避免氣體吸附。
4、溫濕度傳感器
內置高精度溫度與濕度探頭，實時監測呼吸室內部微環境。土壤溫度是呼吸速率的主要驅動因子，數據用于模型校正。部分儀器可外接土壤溫度探針，直接測量根區溫度，提升數據相關性。
5、數據采集與控制系統
微處理器控制測量周期（如每分鐘記錄一次）、風扇啟停、泵速調節與數據存儲。通過LCD屏幕或藍牙/Wi-Fi實現人機交互，支持預設程序、實時顯示曲線與導出數據。部分型號具備GPS定位，記錄采樣點坐標。
6、電源系統
土壤呼吸儀采用可充電鋰電池或外接電源，支持野外長時間連續監測（數小時至數天）。低功耗設計延長續航，部分型號配備太陽能充電板，實現無人值守觀測。
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