土壤生物化学过程二氧化碳同位素综合观测系统研制：土壤和大气δ13C廓线协同观测系统数据集（2019-2020）

土壤呼吸是陆地生态系统仅次于光合作用的碳通量，土壤生物化学过程CO2和δ13C产生与输送是土壤呼吸量级与过程评价的制约因素。根据土壤生物化学过程CO2气体产生和输送特点，基于稳定同位素红外光谱技术，自主研发非线性在线标定技术、多通道双循环的高效循环气路、气体浓度预降低的高效循环气路、可模拟冻融过程的变温技术；集成创新研制分别针对土壤-大气界面气体交换过程、土壤内部气体垂直运移过程和土壤有机质分解过程的三套CO2及其δ13C浓度和通量观测系统，并在生态脆弱区开展观测示范，有效解决了土壤生物化学过程CO2的产生、运移与释放的综合监测难题。
土壤和大气δ13C廓线协同观测系统：针对大气和土壤CO2气体浓度差异较大而土壤CO2气体浓度非常高的难题，利用旁路系统零气降低气路内CO2气体浓度的方式，消除“死气”对观测结果的干扰。通过旁路系统零气动态稀释的方式将气体分析仪最佳测试区间从300-2000 ppm拓展为300-80000 ppm，达到项目的核心技术指标要求。从技术创新上首次实现了低浓度与高浓度兼顾的在线标定系统，解决仪器非线性响应与时间漂移和多通道双循环的气路设计和CO2浓度预降低气路设计，有效解决管路长导致气路切换效率低的问题。
研制设备平均国产化率 80%以上，已运用于森林、草地、和农田等生态系统的自动化监测，实现我国生态监测技术的自主创新与升级换代，可以推广到CERN、CFERN和CNERN以及其它相关部门类似的野外台站，有助于大幅提升我国对生态监测与评估的科技研发能力、水平和国际影响力，有效支撑我国陆地生态系统固碳速率及潜力评估与认证，为国家生态文明建设、碳达峰碳中和以及生态安全调控提供技术支撑。