Rosnące zainteresowanie globalnym ociepleniem i jego wpływem na środowisko naturalne wymaga lepszego zrozumienia wywołujących je procesów. Dużą wagę przykłada się do zrozumienia procesów zachodzących w glebie, która emituje do atmosfery znaczące strumienie wody, ciepła i gazów cieplarnianych. Narzędziem pomocnym w badaniach obiegu węgla są izotopy węgla (¹³C, ¹⁴C). Dostarczają one dodatkowych danych do używanych obecnie modeli cyklu węglowego i pozwalają lepiej scharakteryzować źródła produkcji i ubytku węgla, tak w skali regionalnej jak i globalnej. Dodatkowych informacji o strumieniach CO₂ przepływających między biosferą (gleba i szata roślinna) i atmosferą dostarcza skład izotopowy tlenu.

O ile badania zmienności składu izotopowego CO2 są dobrze rozwinięte, o tyle dane dotyczące strumienia glebowego dwutlenku węgla, stanowiącego istotny element cyklu węglowego na kontynentach, są ciągle fragmentaryczne. Do tej pory nie dokonano kompleksowej charakterystyki sezonowej zmienności strumienia CO₂ emitowanego z gleby do atmosfery, ani jego składu izotopowego (¹³C, ¹⁴C, ¹⁸O).

Strumień i skład izotopowy glebowego CO₂ badano na trzech usytuowanych na południu Polski stanowiskach, reprezentujących typowe dla Europy Centralnej ekosystemy: las mieszany, pole uprawne i łąkę. Opracowano i przetestowano metody pobierania prób gleby i powietrza glebowego, wydzielania z nich dwutlenku węgla i jego dalszej przeróbki do postaci umożliwiającej nie tylko analizę składu izotopowego, ale i pomiary aktywności radiowęgla.

W badaniach strumienia glebowego CO₂ i jego składu izotopowego stosowano metodę odwróconej kopuły w dwóch różnych wersjach, w zależności od rodzaju próbki, jaka miała być pobrana. Pierwsza z nich pozwala na zbieranie w układzie zamkniętym miesięcznych prób glebowego CO₂ dla określenia zawartości izotopów ¹⁴C i ¹³C. Druga, oparta na metodzie narostu koncentracji, pozwala wyznaczyć chwilowe wartości strumienia CO₂ i określić jego skład izotopowy (δ¹³C, δ¹⁸O). Badano również profile głębokościowe glebowego CO₂ w celu wyznaczenia jego stężenia i składu izotopowego (δ¹⁴C, δ¹³C, δ¹⁸O) na różnych głębokościach. Wielkość strumienia dwutlenku węgla emitowanego z gleby do atmosfery wyznaczano również pobierając próbki powietrza z różnych głębokości.

Przeprowadzone badania wykazały silną zależność strumienia glebowego CO₂ emitowanego do atmosfery od typu ekosystemu i od pory roku. Wielkości te były wyraźnie mniejsze na stanowisku pokrytym trawą niż w lesie, czy na polu ornym. Różnice praktycznie zanikały w zimie, kiedy i stężenie i strumień malały o dwa rzędy wielkości w stosunku do wartości osiąganych w pełni lata. W przypadku δ¹³C nie zanotowano większych zmian sezonowych, widoczne są natomiast różnice pomiędzy stanowiskami, co wskazuje na zależność izotopu ¹³C od rodzaju gleby i typu roślinności. Podobne tendencje można zaobserwować w zachowaniu radiowęgla, którego zawartość w CO₂ pochodzącym ze stanowiska pokrytego trawą okazała się wyraźnie niższa niż na stanowisku leśnym i niższa od współczesnej zawartości w atmosferze.