植物根系中生物量与土壤碳氮分布格局相关性检测方案(根系监测系统)

根系中的养分浓度不仅反映了植物本身的生物学特征，也反映了不同生长环境下植物根系对土壤中营养物质的吸收和利用情况。由根系生物量与根系碳氮含量决定的根系碳氮库能反映出土壤养分库的大小。植物根系的生长发育与植物根系、土壤中的碳氮元素息息相关。 由于草地生态系统的根冠比高于其他生态系统， 植物根系是土壤中有机碳的主要来源，根系生物量可以用来衡量土壤的碳输入。因此根系与土壤连接成为“根土系统”直接影响着整个植被系统，研究草地中根系生物量与碳氮元素的分布至关重要。文献主要监测方案根系生物量的分布格局及其与土壤环境因子的关系对草地保护与退化草地恢复研究有重要意义。中科院地理所的科研人员以藏北的高寒草甸为研究对象，在三个海拔上对0-50cm的群落根系生物量、根碳氮含量、土壤碳含量、氮含量 、碳氮比进行了测定，以期探讨藏北高寒草甸根系生物量与碳氮的分布格局及其关联特征。文章发表在2021年生态学报 （2021，41（9）：3625-3633）。试验在三个海拔样地中，垂直地面分层（0-10cm，10-20cm，20-30cm，30-40cm，40-50cm）采集土壤样品，用2mm孔径的筛子将自封袋中的新鲜土样过筛，挑出肉眼可见的根系，并用水冲洗。将洗后的根系在65℃的烘箱中烘干至恒重，称重得到根系生物量。将筛后的部分土壤鲜样风干后用于测量土壤有机碳 （SOC） 和全氮（TN）。主要研究结果1、  随土壤深度的增加，根系生物量呈指数下降。随海拔的增加，根系生物量越集中分布于上层土壤，下层土壤根系生物量分布越少且变化趋于平缓。2、根系生物量与所测的碳氮指标呈正相关关系，土壤碳氮指标是影响根系生物量分布格局的重要因素。文中利用微根窗技术原位观察了根系的生长动态，减少了对植物根系生长的扰动，同时和根钻法相比也有很好的相关性。这种方法已经越来越多的应用到根系的原位观察实验中。由澳作公司自主研发的AZR-300复合根系生长动态监测系统就是一款的利用微根窗技术的根系原位观测系统。该系统集扫描和摄像技术于一体，扫描模式下，一次扫描可以观察20cm深土层内根系生物量，1200dpi的分辨率完全可以满足观察大部分根系的需求。其摄像模式分辨率高达4800dpi，可对小至10um的根毛、菌丝做到清晰观察。这样就可以把直径小于2mm的细根也纳入测量范围内。两种模式相结合大大提高了对根系生物量监测的准确性。该系统可以测量根长度、根直径、根面积、根总长、根总面积、根平均直径、根数量，统计根系生物量、细根寿命、细根周转率等。AZR-300复合根系生长动态监测系统及其拍摄的根毛同时，64 倍图像放大功能，用于观察植物根菌、真菌和土壤动物活动等。还配有紫外光源，用于区分活根和死根。AZR-300拍摄植物幼根和白蚁1END1