一、應用

植物科學(xué)家和生態(tài)學(xué)者在研究植物根系生長(cháng)中面對最大挑戰是如何在原位、非破壞條件下了解影響根系生長(cháng)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(cháng)時(shí)期對根系進(jìn)行追蹤、攝像，但根系研究范圍相對較小局限于點(diǎn)的研究大部分是年幼的植物，微根管的埋設對植物根系的生長(cháng)也有一定影響。Rhizoscope原位根系3D觀(guān)測系統采用原狀土蒸滲柱體對于研究植物根系生長(cháng)動(dòng)力學(xué)、根系生長(cháng)空間分布、根系分泌有機物、根周轉率、根系與土壤微生物關(guān)系以及根死亡和生長(cháng)提供良好的平臺，是研究植物根域和根際重要工具。

二、系統組成

圖一：Rhizoscope原位根系3D觀(guān)測系統示意圖	圖二：柱體取原狀土

Rhizoscope原位根系3D觀(guān)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?jì)x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(mǎn)足植物光合作用，在系統底部設計有排水系統。

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。

三、技術(shù)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(cháng)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(guān)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(guān)測植物根系的數量。在個(gè)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?jì)x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)：為苜蓿第一年根系生長(cháng)的空間分布，土壤上層根系量增長(cháng)較快；如下圖四(右)：是苜蓿根系3年內生長(cháng)空間分布情況，上層根系量增長(cháng)到一定時(shí)間后基本保持穩定，下層根系量逐年增加。

圖四(左)：第一年苜蓿根系分布	圖四(右)：3年內苜蓿根系分布

一年生植物根系空間分布

        圖五：小麥根系空間分布

如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(gè)生長(cháng)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、系統應用

  Rhizoscope原位根系3D觀(guān)測系統采用的蒸滲柱體適用于地下農業(yè)改良環(huán)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(shí)在根系生長(cháng)、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(guān)性研究，非常適用于農作物和草地的土壤根際研究。