一、應(yīng)用
植物科學(xué)家和生態(tài)學(xué)者在研究植物根系生長中面對(duì)挑戰(zhàn)是如何在原位、非破壞條件下了解影響根系生長的各個(gè)土壤環(huán)境因素。
目前普遍采用的微根窗技術(shù)適用于野外根系研究、擁有良好的分辨率，能長時(shí)期對(duì)根系進(jìn)行追蹤、攝像，但根系研究范圍相對(duì)較小局限于點(diǎn)的研究大部分是年幼的植物，微根管的埋設(shè)對(duì)植物根系的生長也有一定影響。Rhizoscope原位根系3D觀測(cè)系統(tǒng)采用原狀土蒸滲柱體對(duì)于研究植物根系生長動(dòng)力學(xué)、根系生長空間分布、根系分泌有機(jī)物、根周轉(zhuǎn)率、根系與土壤微生物關(guān)系以及根死亡和生長提供良好的平臺(tái)，是研究植物根域和根際重要工具。
二、系統(tǒng)組成
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| 圖一：Rhizoscope原位根系3D觀測(cè)系統(tǒng)示意圖 | 圖二：柱體取原狀土 |
Rhizoscope原位根系3D觀測(cè)系統(tǒng)采用2.5m(深)?0.8m(直徑)原狀土柱，在蒸滲柱體各深度0.2、0.4、0.65、1.45、2.0m預(yù)先留有孔用于微根管、水分測(cè)量儀埋設(shè)和土壤溶液取樣。系統(tǒng)采用人工滴灌模擬降雨，上部構(gòu)建大棚以防降雨且滿足植物光合作用，在系統(tǒng)底部設(shè)計(jì)有排水系統(tǒng)。
用機(jī)械將2.5m(深)?0.8m(直徑)蒸滲柱體打入土壤中取原狀土體，在各土柱之間用混凝土連接構(gòu)成走廊為1.2米寬的地下室。
三、技術(shù)指標(biāo)
Rhizoscope原位根系3D系統(tǒng)在蒸滲柱體內(nèi)多參數(shù)監(jiān)測(cè)土壤水分和土壤溶液分析基礎(chǔ)上研究根系的生長和空間分布。
1.原狀土蒸滲柱體尺寸2.5m(深)?0.8m(直徑)
2.AZR-300根系實(shí)時(shí)觀測(cè)圖像：
◆主機(jī)顯示屏：12英寸
◆高清攝像頭分辨率：3840*2880(4800dpi)可調(diào)節(jié)
◆拍攝視野：20mm*16mm
3.Trime水分測(cè)量范圍：0-99%體積含水量
精確性：
電導(dǎo)率范圍 0-6dS/m 6-15dS/m
水分范圍0-40% ±2% ±3%
水分范圍40-70% ±3% ±4%
4.AZS-100土壤溶液采集器探頭材料：尼龍聚乙烯
真空泵壓力：100kPa
四、系統(tǒng)根系空間分布分析
多年生植物根系空間分布
系統(tǒng)分別在0.65m、0.9m、1.45m、2.05m處安裝微根管，觀測(cè)植物根系的數(shù)量。在個(gè)蒸滲柱狀體內(nèi)播種多年生苜蓿植物，系統(tǒng)采用滴灌模擬降雨，水分測(cè)量儀監(jiān)測(cè)土壤水分分布，土壤溶液取樣器采集溶液分析。如下圖四(左)：為苜蓿年根系生長的空間分布，土壤上層根系量增長較快；如下圖四(右)：是苜蓿根系3年內(nèi)生長空間分布情況，上層根系量增長到一定時(shí)間后基本保持穩(wěn)定，下層根系量逐年增加。
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| 圖四(左)：年苜蓿根系分布 | 圖四(右)：3年內(nèi)苜蓿根系分布 |
一年生植物根系空間分布
圖五：小麥根系空間分布
如圖五各柱體中播種農(nóng)作物小麥，在各深度研究根系的空間分布。在整個(gè)生長周期中小麥根系總量不斷增加，最深1.45m處根系很小，最多分布在0.4m處。
五、系統(tǒng)應(yīng)用
Rhizoscope原位根系3D觀測(cè)系統(tǒng)采用的蒸滲柱體適用于地下農(nóng)業(yè)改良環(huán)境研究，在用于氣候變化植物對(duì)于水脅迫的適應(yīng)性研究，同時(shí)在根系生長、根系空間分布、根際分泌有機(jī)物、根的周轉(zhuǎn)率以及土壤微生物與根腐爛速率的相關(guān)性研究，非常適用于農(nóng)作物和草地的土壤根際研究。
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