根系生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)在中科院生態(tài)環(huán)境研究中心投入運行

    日前，北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司的技術(shù)工程師在延慶野外實驗與示范基地為中科院生態(tài)環(huán)境研究中心順利安裝了一套根系生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)的安裝和運行使課題組能夠長期觀察記錄和分析楊樹等樹種根系的動態(tài)變化，極大增強了課題組地下生態(tài)學(xué)研究的實力。

    根系生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)采用了根系觀測經(jīng)典的微根管技術(shù)，也稱微根窗技術(shù)。簡單來說，先將透明的管子（微根管）以一定角度埋入地里，讓根附著并且沿著管壁生長。通常選擇的角度有30°、45°、60°等。微根管安裝完畢，經(jīng)歷一段平衡期后，進行采集：定期把圖像采集設(shè)備（通常為具有放大倍數(shù)的或者高清的數(shù)碼相機）伸到根管里拍攝圖像。

    借助專業(yè)的原位根系圖像分析軟件，獲得根系的形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)，例如根長、直徑、面積、體積等。微根管技術(shù)是細(xì)根研究的經(jīng)典方法。微根管技術(shù)大的優(yōu)點是在不干擾細(xì)根生長過程的前提下,能多次監(jiān)測單個細(xì)根從出生到死亡,也能記錄細(xì)根的生長、生產(chǎn)和物候等特征,是估計生態(tài)系統(tǒng)地下碳分配和碳平衡研究的有效方法（史建偉等，2006）。

    該系統(tǒng)的安裝培訓(xùn)包含微根管的安裝以及設(shè)備及軟件的演示培訓(xùn)。安裝地點選在O3-Faces圈內(nèi)（開放式空氣臭氧熏蒸系統(tǒng)），在8個楊樹人工林樣地分別安裝8根180cm的微根管，安裝時選擇以45°傾角埋入。

    微根管安裝完畢后，在經(jīng)歷了約2個月的平衡期后，進行圖像采集。

    選取部分采集的圖像如下（偶遇小蟲一只）：

    使用原位根系分析軟件進行分析，可獲得基本的形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)。

    該基地位于延慶縣唐家堡村的城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室，由中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心馮兆忠研究員帶領(lǐng)環(huán)境變化生態(tài)效應(yīng)研究組于2015年6月創(chuàng)建，占地60畝。目前，基地已有的開放式空氣控制熏蒸系統(tǒng)、開頂氣式熏氣罩、擴散管長期大氣采樣系統(tǒng)等先進實驗平臺。當(dāng)前該基地主要用于研究性大氣環(huán)境變化，如地表臭氧、氮沉降增加、干旱、氣溫升高等單因子或復(fù)合因子對農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響。

北京易科泰生態(tài)技術(shù)公司提供根系觀測研究技術(shù)全面解決方案：

• MiniRhizotron微根窗技術(shù)根系觀測系統(tǒng)方案，包括根系與土壤水分同步監(jiān)測技術(shù)方案
• Rhizotron根窗技術(shù)原位（in-situ）根系表型成像分析技術(shù)方案，包括RGB掃描成像分析技術(shù)、Specim高光譜成像分析技術(shù)、根系生長環(huán)境監(jiān)測技術(shù)（土壤水、溫度、光源、O2等環(huán)境因子監(jiān)控）
• PlantScreen全自動高通量根系表型成像分析系統(tǒng)（RGB成像技術(shù)）
• Specim高光譜根系掃描成像分析系統(tǒng)（ex-situ技術(shù)，洗根后掃描成像分析）
• SisuCHEMA高光譜成像分析系統(tǒng)
• ScieTrace LIBS根系元素分布分析系統(tǒng)

    左圖為不同直徑細(xì)根高光譜成像反射光譜；右圖為不同濃度Cu2+溶液處理蠶豆幼苗根橫切面LIBS元素分布分析結(jié)果（a,b,c,d），e）為樣品區(qū)特征譜線，f）Cu2+濃度降低其對應(yīng)譜線強度也依次降低。