全球设施大棚面积近30年快速增长，2019年已达130万公顷，中国占比超60%。然而，高强度施肥与频繁灌溉导致大棚土壤氧化亚氮(N₂O)和二氧化碳(CO₂)排放量激增，传统的小尺寸静态箱法因空间代表性不足难以捕捉土壤异质性排放特征，而微气象学方法则受限于大棚起伏的下垫面结构以及大棚通风排放的不连续性。如何精准量化设施大棚向外排放的温室气体(GHG)，成为评估其生态环境影响的关键难题。

中国科学院沈阳应用生态研究所研究团队突破传统技术局限，创新性地提出“全棚静态箱法”：即将大棚整体视为封闭静态环境，通过监测夜间密闭时段大棚内气体浓度累积来间接推算排放速率。为了验证该方法，本研究借助两套自动观测设备对山东潍坊某大棚进行连续70天的观测，对比了棚内土壤GHG排放速率与棚内空气GHG累积的动态，验证了上述方法的可靠性。研究发现：1)土壤CH₄通量很低，可以忽略;土壤CO₂和N₂O排放通量较大，但因地表的差异化管理而存在高的空间异质性;2)由于温度的日变化影响，研究建议选择大棚密闭后的18:00–24:00时间段作为观测窗口，以精准测算大棚的生态系统呼吸(Re，即夜间棚内CO₂累积速率)与N₂O排放。3)对山东潍坊15个大棚的验证显示，夜间CO₂与N₂O线性累积规律显著，年均Re和N₂O排放分别为17.8±8.0 Mg C ha⁻¹和21.3±19.7 kg N ha⁻¹。由于植物光合作用可回收Re，N₂O被确认为是设施大棚直接温室效应的主要贡献者。

该研究首次构建的“全棚静态箱法”新框架，通过整合棚内GHG排放的空间异质性与昼夜动态，显著提升了GHG的量化精度，且操作便捷、易于推广(夜间通过时间梯度气袋采样即可)。初步估算，我国设施大棚N₂O-N年排放量达1.68万吨，占全国农田排放总量的8%，区域热点效应突出。以潍坊为例，设施面积仅占耕地20%，却贡献59%的N₂O排放。

相关成果以Quantifying ecosystem respiration and nitrous oxide emissions from greenhouse cultivation systems via a novel whole-greenhouse static chamber method为题，发表于环境领域TOP期刊《Science of the Total Environment》。中国科学院沈阳应用生态研究所生态系统碳氮循环与稳定性同位素技术应用创新组群全智副研究员与博士毕业生李雪为共同第一作者，全智副研究员与方运霆研究员为通讯作者。研究获国家重点研发计划、国家自然科学基金及山东省自然科学基金等项目支持。

图1我国北方典型设施大棚结构和气体监测装置截面示意图(a)，土壤排放自动监测静态箱摆放俯视图(b)及观测相关照片(c)

图2设施大棚内温度(a)、湿度(b)及温室气体CO₂、CH₄和N₂O浓度动态变化规律(c-e)

图3大棚夜晚CO₂和N₂O累积速率与土壤温度的指数关系(a-b，d-e)以及日变化模拟(c，f)