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SCG-BTC原位土壤CO₂與根系動(dòng)態(tài)觀測系統(tǒng)

土壤中植物細(xì)根占地球生態(tài)系統(tǒng)年凈初級(jí)生產(chǎn)力的33%（Gill and Jackson，2000），盡管對(duì)菌根生產(chǎn)力還缺乏了解，但可以肯定的是，植物細(xì)根及菌根CO₂的排放對(duì)碳平衡具有非常重要的意義。截至目前為止，科學(xué)家對(duì)調(diào)節(jié)細(xì)根及菌根碳庫動(dòng)態(tài)的機(jī)理過程還缺乏了解。微根窗技術(shù)已成為研究植物根系乃至菌根動(dòng)態(tài)的有力工具，但很少有研究將植物根系及菌根動(dòng)態(tài)與生態(tài)系統(tǒng)通量如土壤碳通量結(jié)合觀測分析。

       美國加利福尼亞大學(xué)保護(hù)生物學(xué)研究中心RodrigoVargas教授（2008），在圣哈辛托山保護(hù)區(qū)利用BTC–100微根窗根系觀測系統(tǒng)及土壤剖面CO₂梯度觀測系統(tǒng)，組成土壤呼吸與根系觀測站，就土壤水分、細(xì)根動(dòng)態(tài)、土壤呼吸進(jìn)行綜合觀測研究，結(jié)果表明，利用BTC–100微根窗技術(shù)持續(xù)觀測細(xì)根動(dòng)態(tài)極為重要，觀測到細(xì)根長度變化每天每平方米達(dá)40cm，而菌根長度變化每天每平方米超過100cm。細(xì)根和菌根的動(dòng)態(tài)變化會(huì)影響到土壤呼吸的季節(jié)性變化和日變化。土壤CO₂的生產(chǎn)是根系及微生物的生物量的函數(shù)，但土壤呼吸又依賴于土壤的擴(kuò)散包括溫度及土壤水分的影響。綜合運(yùn)用BTC–100微根窗技術(shù)和土壤呼吸測量技術(shù)（包括剖面CO₂觀測技術(shù)和呼吸室測量技術(shù)）可以幫助我們?nèi)胬斫夂蜕钊虢馕鲋参锔蹬c菌根對(duì)碳循環(huán)的貢獻(xiàn)（Allen et al., 2007）。

 上圖：細(xì)根長度（上圖空心藍(lán)點(diǎn)）、菌根長度（上圖實(shí)心紅點(diǎn)）及土壤呼吸動(dòng)態(tài)變化；下圖：土壤溫度與土壤體積含水量的動(dòng)態(tài)變化（DOY為Day of year）

原位土壤CO₂與根系動(dòng)態(tài)觀測系統(tǒng)為Rodrigo Vargas教授安裝使用的全套系統(tǒng)配置組成，包括BTC–100根系觀測系統(tǒng)、SCG–3土壤剖面CO₂觀測系統(tǒng)及ACE全自動(dòng)土壤呼吸監(jiān)測系統(tǒng)，可監(jiān)測記錄根系動(dòng)態(tài)、TRIME–PICO土壤剖面水分及溫度、土壤剖面CO₂濃度、土壤呼吸（CO₂通量），及空氣溫濕度、太陽輻射、降雨量等氣象參數(shù)。

技術(shù)參數(shù)：

1. 美國Bartz公司生產(chǎn)的BTC–100微根窗（Minirhizotron）根系生態(tài)觀測系統(tǒng)，200余篇參考文獻(xiàn)和應(yīng)用案例

2. 15–100倍放大倍數(shù)，可進(jìn)行細(xì)根（直徑小于2mm）、菌根動(dòng)態(tài)觀測

3. 具定位手柄，精確定位、長期跟蹤觀測根系動(dòng)態(tài)生長、周轉(zhuǎn)

4. 成像面積適中以確保不變形，15×時(shí)成像面積18mm（寬度）×13.5mm（深度），100×時(shí)則為3mm×2.1mm

5. SCG–3土壤剖面CO₂原位監(jiān)測：

   1. 16通道數(shù)據(jù)采集器（可選配32通道以監(jiān)測3層以上的CO₂濃度、土壤水分及土壤溫度等），可存儲(chǔ)220000組帶時(shí)間戳的數(shù)據(jù)，16比特分辨率，±20mV up to ±2.5V 8范圍輸入，精確度0.03%，測量間隔3秒至4小時(shí)可調(diào)，數(shù)據(jù)平均間隔3秒至4小時(shí)

   2. 專業(yè)數(shù)據(jù)下載分析軟件，可進(jìn)行數(shù)據(jù)下載、數(shù)據(jù)在線觀測、統(tǒng)計(jì)分析（如每小時(shí)平均、每日平均、總計(jì)、zui小值、zui大值、數(shù)據(jù)相關(guān)分析）與圖表展示及系統(tǒng)設(shè)置等

   3. 標(biāo)配3層原位CO₂梯度監(jiān)測，非色散單束雙波長紅外技術(shù)（NDIR），CO₂測量范圍0–5000ppm、0–7000ppm、0–10000ppm、0–20000 可選，精度±1.5%，響應(yīng)時(shí)間30秒

   4. TRIME–PICO32智能傳感器，TDR測量技術(shù)，測量范圍0–100%體積含水量，精確度±1%；土壤溫度測量范圍：-20℃–50℃，測量精度：±0.2℃

   5. 無線數(shù)據(jù)傳輸，通過軟件終端瀏覽、下載數(shù)據(jù)，無需固定IP地址，可隨時(shí)隨地上網(wǎng)瀏覽、下載、分析數(shù)據(jù)

6. ACE全自動(dòng)土壤呼吸監(jiān)測儀，有封閉式和開放式兩種模式供選擇，每種模式又有透明或非透明呼吸室供選配，測量范圍為 40.0 mmols m^–3（0–896ppm），分辨率為1ppm，帶有自動(dòng)零校準(zhǔn)裝置

產(chǎn)地：美國、歐洲，國內(nèi)集成