Rhizoscope原位根系3D观测系统

Rhizoscope原位根系3D观测系统

一、应用

植物科学家和生态学者在研究植物根系生长中面对最大挑战是如何在原位、非破坏条件下了解影响根系生长的各个土壤环境因素。目前普遍采用的微根窗技术适用于野外根系研究、拥有良好的分辨率，能长时期对根系进行追踪、摄像，但根系研究范围相对较小局限于点的研究大部分是年幼的植物，微根管的埋设对植物根系的生长也有一定影响，传统的与地面成45度角微根管埋设只关注部分垂直根系研究；Rhizoscope原位根系3D观测系统采用2.5m(深)?0.8m(直径)原状土柱内水平分多层级埋设根管，可后续进行摄像对根系定量分析、测量土壤水分和提取土壤溶液，研究表明水平埋设微根管更适于根系生长空间评估。

二、系统组成

Rhizoscope原位根系3D观测系统采用2.5m(深)?0.8m(直径)原状土柱，在蒸渗柱体各深度0.2、0.4、0.65、1.45、2.0m预先留有孔用于微根管、水分测量仪埋设和土壤溶液取样。系统采用人工滴灌模拟降雨，上部构建大棚以防降雨且满足植物光合作用，在系统底部设计有排水系统。

图一：Rhizoscope原位根系3D观测系统示意图        图二：柱体取原状土

用机械将2.5m(深)?0.8m(直径)蒸渗柱体打入土壤中取原状土体，在各土柱之间用混凝土连接构成走廊为1.2米宽的地下室。

图三：12个柱体构成的地下室

三、技术指标

Rhizoscope原位根系3D系统在蒸渗柱体内多参数监测土壤水分和土壤溶液分析基础上研究根系的生长和空间分布。

1.原状土蒸渗柱体尺寸2.5m(深)?0.8m(直径)

2.AZR-300根系实时观测图像：

◆主机显示屏：12英寸

◆高清摄像头分辨率：3840*2880(4800dpi)可调节

◆拍摄视野：20mm*16mm

3.Trime水分测量范围：0-100%体积含水量

精确性：

电导率范围      0-6dS/m    6-15dS/m

水分范围0-40%    ±2%      ±3%

水分范围40-70%   ±3%      ±4%

4.AZS-100土壤溶液采集器探头材料：尼龙聚乙烯

真空泵压力：100kPa

四、系统根系空间分布分析

多年生植物根系空间分布

系统分别在0.65m、0.9m、1.45m、2.05m处安装微根管，观测植物根系的数量。在个蒸渗柱状体内播种多年生苜蓿植物，系统采用滴灌模拟降雨，水分测量仪监测土壤水分分布，土壤溶液取样器采集溶液分析。如下图四(左)：为苜蓿第一年根系生长的空间分布，土壤上层根系量增长较快；如下图四(右)：是苜蓿根系3年内生长空间分布情况，上层根系量增长到一定时间后基本保持稳定，下层根系量逐年增加。

     图四(左)：第一年苜蓿根系分布         图四(右)：3年内苜蓿根系分布

一年生植物根系空间分布

 如下图五各柱体中播种农作物小麦，在各深度研究根系的空间分布。在整个生长周期中小麦根系总量不断增加，最深1.45m处根系很小，最多分布在0.4m处。

图五：小麦根系空间分布

五、系统应用

  Rhizoscope原位根系3D观测系统采用的蒸渗柱体适用于地下农业改良环境研究，在用于全球气候变化植物对于水胁迫的适应性研究，同时在根系生长、根系空间分布、根际分泌有机物、根的周转率以及土壤微生物与根腐烂速率的相关性研究，非常适用于农作物和草地的土壤根际研究。