氨挥发是农田氮素向环境输出的重要途径, 也是我国空气中PM2.5形成的主要因素, 给环境和农业生产带来了诸多不利影响。 传统的农田氨挥发测定大多依赖酸吸收法, 但因采样时间长、 劳动量大, 难以获取氨挥发日内动态变化规律。 基于开放光程可调谐二极管激光吸收光谱技术进行田间痕量氨气测定时, 测量精度高、 选择性好、 系统响应速度快, 不需要复杂的采样操作, 就可以实现激光发射器与反射镜之间数十至数百米的高时间分辨率的氨气浓度原位快速监测。 其与微气象反向拉格朗日随机扩散模型相结合（TDLAS-BLS法）是目前农业源氨挥发监测技术领域的研究热点。 通过田间试验, 分析比较TDLAS-BLS法与微气象水平通量积分法（IHF法）测定的氨挥发速率及氨挥发损失结果, 实现对TDLAS-BLS法测定大面积农田氨挥发的可靠性验证。 利用监测获取的高时间分辨率数据研究冬小麦追肥期氨挥发日内变化规律及影响因素。 结果表明: TDLAS-BLS法和IHF法测定农田氨挥发速率基本一致（斜率为0.97, R2=0.97, n=14）, TDLAS-BLS法测定氨挥发速率仅比IHF法低3%, 总氨挥发损失仅低6%, 证明TDLAS-BLS法可用于冬小麦追肥期大面积农田氨挥发监测中。 冬小麦追肥期白天氨浓度明显高于夜间, 且受风速波动影响, 氨浓度瞬时波动较大。 氨挥发速率在追肥后缓慢升高, 施肥后第6天出现氨挥发速率峰值8.9 kg N·ha-1·d-1, 随后逐渐降低, 至第15天与背景接近。 氨挥发损失主要集中在施肥后的第5～8 d（79～175 h）, 该时段氨挥发损失占总氨挥发损失的69%。 整个监测期间TDLAS-BLS法测定总氨挥发损失为8.8 kg N·ha-1（占施氮量6.3%）, 较低的损失量与沟施覆土的施肥方式及低温、 低光照强度有关。 TDLAS-BLS法实现了在线监测大面积农田氨挥发日内变化规律, 高时间分辨率数据可更准确地评估气象因素对氨挥发的影响。 冬小麦追肥期氨挥发日内波动较大, 存在明显的昼高夜低变化规律, 与温度、 风速、 光照有很高的相符性。 相关分析表明风速、 光照、 土壤温度、 降水都与氨挥发有显著相关性, 异常天气下主导气象因素（如降水）是氨挥发主要控制因素。

采用开放光程可调谐二极管激光吸收光谱技术和反向拉格朗日随机扩散模型, 通过田间试验, 开展基于高时间分辨率数据的农田氨挥发研究, 旨在为揭示农田氨挥发的动态变化规律提供新技术新方法。 结果表明, TDLAS-bLS法能有效监测农田氨挥发动态, 尤其是日内变化规律。 豫北平原潮土农田夏玉米追肥后日内氨挥发有两个挥发峰值, 分别在9:00和14:00左右, 第一个高峰是由于夜晚溶解在露水中的氨气随露水蒸发而再次挥发, 第二个高峰受地温和光照影响所致。 追肥后氨挥发速率迅速升高, 但挥发高峰期持续时间较短, 集中于前四天, 整个监测期内氨挥发损失约25.3%。 TDLAS-bLS法与通气法相比, 测定结果有一定差异。

为提高氮肥利用效率，减少资源浪费，改善生态环境问题，需要对农田氨挥发进行实时在线监测。将可调谐半导体激光吸收光谱 (TDLAS) 技术和开放式长光程技术、波长调制技术、光纤传感技术和时分复用技术相结合，设计了开放式多路氨气监测系统，在中国科学院封丘农业生态实验站进行了农田施肥后氨气质量浓度的实时在线监测。结果表明氨气质量浓度具有一定的日变化趋势，基本特点是白天高，夜晚低，主要在施肥后一周达到最大值，之后逐渐降低。该系统监测范围广、灵敏度高、响应时间快和不需气体采样，为农田环境的氨挥发连续监测提供了有效方法。

含碳温室气体浓度增加而加剧的温室效应是气候变化的主要原因。在线监测陆地生态系统中 的CO2 气体浓度并分析CO2 通量,对了解局地气候及改善环境意义重大。设计了基于可调谐 半导体激光吸收光谱技术的开放式CO2 气体监测系统,于2010年4月在中国科学院封丘农业生态实 验站进行了小麦田间CO2 浓度的实时在线监测。连续监测结果表明:主要受植被光合作用的影响,田 间CO2 浓度具有明显的日变化规律,基本特点是白天浓度降低,夜间浓度升高。系统不需要气体采 样、监测范围广、灵敏度高、响应时间快、调校简单,为农田环境的CO2 浓度连续监测提供了有效的光学遥测方法。