空气二氧化碳浓度是影响气候变化和产量效应的重要因素，为物质生产与能量固定的联系环节。于沪宁、刘萱等(1987、1989)[81]、[82]、[83]研制成交替翻转差动测量二氧化碳浓度差的红外二氧化碳分析系统，基本上消除了分析器短时间漂移和浓度变化对零点的影响，取得较为精确可靠的数据，与微气象学要素观测配合估算群体二氧化碳通量，推算群体光合作用强度与微气象要素之间的关系，同时进行界面通量研究。国内一般用叶室法和同化法测定作物光合作用，由于改变环境条件难以取得可靠数据，北京大屯农业生态试验站的工作首次用二氧化碳浓度梯度法直接测定大田群体二氧化碳浓度和通量，与国外的研究有很好的比较性。利用Brown-Rosenberg方法估算了麦田蒸散，用蒸散量与二氧化碳通量估算了麦田瞬时水分利用效率。这些工作在中国研究甚少或首次应用。

于沪宁等(1996)[9]、[84]在河北栾城农业生态系统试验，以群体水气通量与CO2通量比较确定农田瞬时水分利用效率，研究节水农业。用能量平衡法确定水汽通量，用ADC公司生产的红外分析仪测定两个高度的CO2浓度差，DTl00每5min获取一组数据。比较方便地测定了水汽通量，CO2，通量，水分利用率，记录了日变化过程。表明可用于SPAC系统监测物质能量传输(图4-4)。

由于全球温室效应剧增，预计21世纪全球大气二氧化碳浓度可能倍增，从而影响气候变化和农作物生产力。鉴于这方面研究甚少，尤其是田间实验资料更少，我们于 1989—1991年连续3a田间试验证明[85]，通过释放二氧化碳的方法，使冠层周围二氧化碳浓度增加，当二氧十七碳浓度达600uL／L以上，冬小麦有不同程度的增产效应。