土壤呼吸是陆地生态系统的主要碳源，据报道，欧洲通量项目EUROFLUX 18个森林类型的平均年土壤呼吸占其总初级生产力的49%（Janssens et al., 2001），Law等（Law et al. 2001）研究发现，土壤呼吸约占整个生态系统呼吸的四分之三。土壤碳库细微的变化都将对大气CO₂浓度造成重大影响，因此研究土壤碳动态及其CO₂排放对于预测大气CO₂浓度变化成为迫切的重要课题。有关土壤表层CO₂通量（土壤总呼吸）研究很多，但这显然并不足以阐释土壤CO₂生产过程，土壤剖面CO₂垂直梯度研究越来越成为土壤呼吸乃至生态系统碳循环研究的热点。土壤不同层面（深度）CO₂生产的持续监测对于理解土壤CO₂动态极为重要，可以阐明由土壤到大气CO₂通量随季节、光照、温度、湿度及土壤特性的变化特征。对此近几年国外进行了一系列创造性技术方法研究，ZY-SCG土壤剖面CO₂测量系统即是根据上述研究而研发集成的原位CO₂持续监测集成系统。

根据菲克定律(Fick’s first law)，在单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量（称为扩散通量Diffusion flux，用J表示）与该截面处的浓度梯度(Concentration gradient)成正比。土壤剖面CO2通量（μmol CO2 m⁻² s⁻¹）即根据该定律求出，具体计算公式为：J= -D(dC/dx)，其中D 为CO2在土壤中的扩散系数(单位为m²/s，与土壤温度、土壤体积含水量及土壤空隙度有关)，C为深度为x（单位为m）的CO2浓度，dC/dx为浓度梯度，“–”号表示扩散方向为浓度梯度的反方向，即扩散由高浓度区向低浓度区扩散。
    ZY-SCG土壤剖面CO₂测量系统由土壤剖面不同埋深的CO₂传感器、土壤温度传感器、土壤水分传感器、土壤表层呼吸室（备选）、数据采集器及地面气象站组成。

应用领域：土壤碳排放，碳循环，土壤研究等
主要技术指标：

土壤CO2浓度传感器（GMM222）：土壤中的二氧化碳浓度变化范围大，因此若超出传感器的校正范围的话会带来很高的误差，GMM222多量程校准模式使测量范围增大的同时保证其精确度。

测量原理：CARBOCAPâCO2传感器，非色散单束双波长红外技术（NDIR），

测量范：0-2000ppm、0-3000ppm、0-5000ppm、0-7000ppm、0-10000ppm、0-20000ppm可选，浓度精确度：1%量程+1%

响应时间：30s。

土壤温盐湿传感器（CS655）：应用创新性的技术，可以对土壤体积含水量、容积含水量、土壤温度等多种参数进行精确测量，可在包括矿质土壤在内的多种类型的土壤环境下稳定工作。

电导率

范围：0 - 8 dS/m

精度：±(5% 读数+ 0.05 dS/m)

精密度（一致性）：0.5% of BEC

（2）相对介电常数

范围：1到81

精度：±(3%读数+ 0.8)

精密度（一致性）: < 0.02

（3）体积含水量

范围：0到99%

精度：±1% (含土壤特性校正)@ EC＜3ds / m；±3% (典型的工厂vwc 模型 )@ EC＜10ds / m。

（4）土壤温度

范围：-50° - +70°C

分辨率：0.001°C

精度：±0.1°C@0*40°C （典型土壤）；±0.5°C(全温范围)

精密度（一致性）：±0.02°C