土壤地表CO2通量是陆地碳循环中的一个重要组成部分,并且对气候变化有显著的影响,所以受到许多研究者的关注。浓度梯度法基于气体扩散原理,通过测定土壤CO2浓度和气体扩散系数,计算得到土壤cO2通量。而地表以下CO2通量估算的准确性与土壤气体扩散系数有直接的关系,进而影响土壤地表CO2通量估算的准确性。另外,现有的“近地表通量相等法”和“通量线性外推法”在估算土壤地表CO2通量时,分别假设土壤剖面CO2产生速率为零和常数。当土壤剖面CO2产生速率与假设情况不符时,可能会导致土壤地表CO2通量估算的不准确。本研究通过比较装置实测和模型模拟气体扩散系数,说明模型模拟会造成CO2通量计算的不准确。对位于中国农业大学上庄试验站的农田和河北沽源试验站的草地分别开展实验,并估算农田和草地土壤的地表CO2通量,主要研究结论如下：(1)设计了气体扩散装置,并测定气体扩散系数(Ds)。试验结果显示,该装置由漏气造成的相对气体扩散系数(Dleak/D0)误差值为6×1O4,远远小于实测值,保证了数据的可靠性。2-3 mm石英砂充气孔隙度(ε)为0.42 cm3 cm-3时相对气体扩散系数(Ds/DD)为0.25,0.15-0.5 mm粒径石英砂在ε为0.38和0.40 cm3 cm-3时的Ds/Do值分别为0.20和0.21,与Currie和Hamamoto等的实验结果相近。说明该气体扩散装置的测定结果准确可靠。(2)在三种土壤上评价了不同气体扩散系数模型的表现。结果表明：不存在普遍适用的扩散系数模型。Marshall(1959)模型对风干石英砂的相对气体扩散系数模拟最准确,WLR-Marshall(1959)模型对装填石英砂和砂质壤土的模拟值最准确,而对砂质壤土的相对扩散系数模拟最准确的是Buckingham(1904)模型。在冬小麦生长季(DOY 94-181)的监测期间内,WLR-Marshall (1959)模型对2.5 cm和7.5 cm处的CO2通量分别累积高估6.6和4.2 mol m-2,而对12.5 cm处的CO2通量,WLR-Marshall(1959)模型累积低估1.7 mol m-2。以上结果说明了实测土壤气体扩散系数的必要性。(3)针对中国农业大学上庄试验站农田土壤,“近地表通量相等法”估算得到的土壤地表CO2通量最准确。从土壤地表CO2通量的昼夜尺度来看,“近地表通量相等法”变化幅度小于气室法,并且时间相对滞后1-2小时。2.5-7.5 cm土壤CO2产生速率有明显的季节变化,但7.5-12.5cm CO2产生速率相对稳定。2.5-7.5 cm和7.5-12.5 cm土层CO2产生速率在94-181天期间的平均值分别为1.5和0.7 μmol m-2 s-1。2.5-7.5 cm、7.5-12.5 cm和>12.5 cm土层在94-181天的CO2产生总量分别为0.45、0.40和0.21 gCO2 m-2,分别占土壤地表CO2总排放量的42%、38%和20%。(4)河北沽源草地土壤的试验结果表明,新提出的“通量指数外推法”有效提高了应用浓度梯度法估算地表CO2通量的准确性。针对CO2浓度测定点埋设较深、埋设点之间距离较远时,土壤剖面CO2产生速率不能假设为常数。通量指数外推法假设越接近土壤地表CO2的产生速率越高。在河北沽源县草地土壤中的结果显示：与“近地表通量相等法”和“通量线性外推法”相比,“通量指数外推法”估算得到的地表CO2通量数值最大,并且更接近气室法直接测定的结果。草地土壤中,“近地表通量相等法”和“通量线性外推法”分别低估了40%和30%。