根系中BTC根系动态生长监测系统应用检测方案(根系监测系统)

中科院东北湿地监测网络，是以东北不同温度带、不同类型的典型沼泽湿地为研究对象，基于长期野外定位观测、控制实验等，明确湿地生态系统的关键生态过程在不同时、空间尺度上的表征，系统认识在全球变化和人类活动驱动下湿地生态系统结构与功能、过程与格局的变化规律。 对湿地的长期观察，中科院东北地理与农业生态研究所此前一直关注的是沼泽湿地主要温室气体的排放，跟踪冻融期沼泽湿地的 CH4 排放，冻土退化对湿地炭、氮循环过程的影响等，对于湿地植物的根系生长研究较少，而国外采用 BTC 微根窗技术研究湿地较多。微根窗技术(MiniRhizotron)，是一种非破坏性、定点直接观察和研究植物根系的方法，可定位 跟踪研究细根出生、生长、死亡等周转过程。早在十年前，美国的 H. LeR oy Rodgers就曾用 Bartz 公司的 BTC 根系系统， 来研究大西洋白松湿地根的动态恢复与自然条件下的再生(Root Dynamics in Restoredand Naturally Regenerated Atlantic WhiteCedar Wetlands)，成果发表在2004年的《Restoration Ecology》期刊。研究得出该湿地的根系层主要集中在0-30cm， Figure 1. Mean (±SE) fine root length density for two depthclasses in one restoration and three reference Atlantic white cedarwetlands on 3 August 1999. 美国橡树岭国家实验室的 C. M. Iversen 等人，利用Minirhizotrons 技术，研究了湿地生态系统中的C循环和养分循环，研究成果发表在2011年的《PlantSoil》期刊上。通过 BTC 系统观测到的湿地常见的泥炭和细根的一些特征。如左图，是在不同的湿地拍摄下来的照片。A地点是是美国北方明尼苏达州的一个黑云杉沼泽林，B地点是加拿大安大略湖的开放沼泽保护区。图片显示了观测管不同深度下的根系图，刻度0-5cm， 5-10cm， 10-20cm， 20-25cm， 25-30cm五个深度，尽管多张图片中存在多个细根，研究中用箭头标出了长期定位观测的--个细根，新生长出来的细根与泥炭基质能够有明显的区分，年老的根 色素增多，与泥炭基质较难区分，详细可见《Advancing the use of minirhizotrons in wetlands》一文。 最近2014年在加拿大的 Botany (SCI影响因子1.035)发表了一篇在湿地中的应用，研究在沼泽泥潭等湿地下，植物物种 Sarracenia purpurea 应对人为原因的氮沉降下根的生长状况，附上摘要供参考。 Carnivorous pitcher plant species (Sarracenia purpurea) increases root growth in response tonitrogen addition William Lenihan，* Rachel Schultz ABSTRACT Nitrogen (N) deposition from anthropogenic sources can facilitate the encroachment of plantspecies with high-N demands into nutrient-poor ecosystems such as sphagnum bogs. Prior researchhas demonstrated that altered leaf morphology of the carnivorous pitcher plant Sarracenia purpureaL. can serve as a biological indicator of increased bog nitrification. Our objective was to assessthe effect of N addition on the root morphology of S. purpurea. To make this assessment， nineS. purpurea plants were grown in microcosms with their roots positioned on transparent acrylictubes so that root growth could be monitored. Three replicate microcosms received either a high-Ntreatment (1.0 mg NH4-N·L-1)， low-N treatment (0.1 mg NH4-N·L-1)， or no additional N. After7 weeks， we scanned the roots with WinRhizo Pro software， recorded leaf dimensions， and measuredthe dry mass of the roots and leaves. The high-N treatment had significantly greater root length，surface area， and dry biomass than the controls. In contrast， we found no difference in leafdimensions or aboveground biomass among treatments.‘The results of this study support ourhypothesis that S. purpurea increases root growth to uptake nutrients from the soil underconditions of increased N deposition. Keywords： bog， minirhizotron， nitrogen deposition， Sarracenia purpurea， wetland ecologyBotany，2014，92(12)：917-921， 10.1139/cjb-2014-0172 2015年4月，易科泰工程师赴中科院东北地理与农业生态研究所，给用户培训了 BTC根系动态监测系统的操作使用，并相互探讨了湿地条件下的安装微根管的方法与技巧。由于当前东北湿地网络的观测站表明冰层已经融化，但泥层还是冻土状态，安装非常费事，等完全消融后，再去生态站安装微根管。目前先在所里演示打孔过程，如下图。 控制箱和 BTC 摄像头 演示打孔，安装微根管 对湿地的长期观察，中科院东北地理与农业生态研究所此前一直关注的是沼泽湿地主要温室气体的排放，跟踪冻融期沼泽湿地的CH4排放，冻土退化对湿地碳、氮循环过程的影响等，对于湿地植物的根系生长研究较少，而国外采用BTC微根窗技术研究湿地较多。微根窗技术（MiniRhizotron），是一种非破坏性、定点直接观察和研究植物根系的方法，可定位跟踪研究细根出生、生长、死亡等周转过程。早在十年前，美国的H. LeR oy Rodgers就曾用Bartz公司的BTC根系系统，来研究大西洋白松湿地根的动态恢复与自然条件下的再生（Root Dynamics in Restored and Naturally Regenerated Atlantic White Cedar Wetlands），成果发表在2004年的《Restoration Ecology》期刊。研究得出该湿地的根系层主要集中在0-750px，30-1500px层的根长密度要明细少于0-750px层。