土壤呼吸是微生物分解有機(jī)質(zhì)與植物根系代謝釋放二氧化碳（CO?）的關(guān)鍵過程。其速率直接反映土壤生物活性、有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化效率與生態(tài)系統(tǒng)碳平衡狀態(tài)。土壤呼吸儀集氣體采集、濃度分析與環(huán)境監(jiān)測于一體，成為生態(tài)學(xué)、農(nóng)學(xué)與氣候變化研究的重要工具。土壤呼吸儀的科學(xué)性能源于多個(gè)精密部件的協(xié)同運(yùn)作，每一部分都為真實(shí)還原土壤呼吸而設(shè)計(jì)。
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(shí)封閉一定面積的土壤，阻止CO?自由擴(kuò)散，形成封閉系統(tǒng)。腔體內(nèi)部氣流通過微型風(fēng)扇均勻混合，確保氣體濃度代表性。部分型號(hào)配備自動(dòng)開閉蓋設(shè)計(jì)，減少人為擾動(dòng)。
2、紅外氣體分析儀
該儀器利用二氧化碳對(duì)特定波長紅外光的吸收特性，實(shí)時(shí)、連續(xù)測定腔體內(nèi)CO?濃度變化。高精度傳感器可檢測ppm級(jí)濃度波動(dòng)，響應(yīng)速度快（秒級(jí)），數(shù)據(jù)輸出穩(wěn)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(shù)。
3、氣路系統(tǒng)
由進(jìn)氣管、出氣管、過濾器與泵組成閉環(huán)或開路系統(tǒng)。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(shè)有顆粒過濾器，防止土壤粉塵進(jìn)入傳感器。管路材質(zhì)多為惰性材料（如PTFE），避免氣體吸附。
4、溫濕度傳感器
內(nèi)置高精度溫度與濕度探頭，實(shí)時(shí)監(jiān)測呼吸室內(nèi)部微環(huán)境。土壤溫度是呼吸速率的主要驅(qū)動(dòng)因子，數(shù)據(jù)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(qū)溫度，提升數(shù)據(jù)相關(guān)性。
5、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)
微處理器控制測量周期（如每分鐘記錄一次）、風(fēng)扇啟停、泵速調(diào)節(jié)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。通過LCD屏幕或藍(lán)牙/Wi-Fi實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，支持預(yù)設(shè)程序、實(shí)時(shí)顯示曲線與導(dǎo)出數(shù)據(jù)。部分型號(hào)具備GPS定位，記錄采樣點(diǎn)坐標(biāo)。
6、電源系統(tǒng)
土壤呼吸儀采用可充電鋰電池或外接電源，支持野外長時(shí)間連續(xù)監(jiān)測（數(shù)小時(shí)至數(shù)天）。低功耗設(shè)計(jì)延長續(xù)航，部分型號(hào)配備太陽能充電板，實(shí)現(xiàn)無人值守觀測。
