Rhizoscope原位根系3D觀測系統

一、應用

植物科學家和生態學者在研究植物根系生長中面對**挑戰是如何在原位、非破壞條件下了解影響根系生長的各個土壤環境因素。目前普遍采用的微根窗技術適用于野外根系研究、擁有良好的分辨率，能長時期對根系進行追蹤、攝像，但根系研究范圍相對較小局限于點的研究大部分是年幼的植物，微根管的埋設對植物根系的生長也有一定影響，傳統的與地面成45度角微根管埋設只關注部分垂直根系研究；Rhizoscope原位根系3D觀測系統采用2.5m(深)?0.8m(直徑)原狀土柱內水平分多層級埋設根管，可后續進行攝像對根系定量分析、測量土壤水分和提取土壤溶液，研究表明水平埋設微根管更適于根系生長空間評估。

二、系統組成

Rhizoscope原位根系3D觀測系統采用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預先留有孔用于微根管、水分測量儀埋設和土壤溶液取樣。系統采用人工滴灌模擬降雨，上部構建大棚以防降雨且滿足植物光合作用，在系統底部設計有排水系統。

圖一：Rhizoscope原位根系3D觀測系統示意圖 圖二：柱體取原狀土

用機械將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成走廊為1.2米寬的地下室。

圖三：12個柱體構成的地下室

三、技術指標

Rhizoscope原位根系3D系統在蒸滲柱體內多參數監測土壤水分和土壤溶液分析基礎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根系實時觀測圖像：

◆主機顯示屏：12英寸

◆高清攝像頭分辨率：3840*2880(4800dpi)可調節

◆拍攝視野：20mm*16mm

3.Trime水分測量范圍：0-100%體積含水量

精確性：

電導率范圍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、系統根系空間分布分析

多年生植物根系空間分布

系統分別在0.65m、0.9m、1.45m、2.05m處安裝微根管，觀測植物根系的數量。在個蒸滲柱狀體內播種多年生苜蓿植物，系統采用滴灌模擬降雨，水分測量儀監測土壤水分分布，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年內生長空間分布情況，上層根系量增長到一定時間后基本保持穩定，下層根系量逐年增加。

圖四(左)：**年苜蓿根系分布圖四(右)：3年內苜蓿根系分布

一年生植物根系空間分布

如下圖五各柱體中播種農作物小麥，在各深度研究根系的空間分布。在整個生長周期中小麥根系總量不斷增加，*深1.45m處根系很小，*多分布在0.4m處。

圖五：小麥根系空間分布

五、系統應用

Rhizoscope原位根系3D觀測系統采用的蒸滲柱體適用于地下農業改良環境研究，在用于全球氣候變化植物對于水脅迫的適應性研究，同時在根系生長、根系空間分布、根際分泌有機物、根的周轉率以及土壤微生物與根腐爛速率的相關性研究，非常適用于農作物和草地的土壤根際研究。