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根系生态监测系统在中科院生态环境研究中心投入运行

根系生态监测系统在中科院生态环境研究中心投入运行


日前,北京易科泰生态技术有限公司的技术工程师在延庆野外实验与示范基地为中科院生态环境研究中心顺利安装了一套根系生态监测系统,该系统的安装和运行使课题组能够长期观察记录和分析杨树等树种根系的动态变化,极大增强了课题组地下生态学研究的实力。

   根系生态监测系统采用了根系观测经典的微根管技术,也称微根窗技术。简单来说,先将透明的管子(微根管)以一定角度埋入地里,让根附着并且沿着管壁生长。通常选择的角度有30°、45°、60°等。微根管安装完毕,经历一段平衡期后,进行采集:定期把图像采集设备(通常为具有放大倍数的或者高清的数码相机)伸到根管里拍摄图像。

借助专业的原位根系图像分析软件,获得根系的形态学数据,例如根长、直径、面积、体积等。微根管技术是细根研究的经典方法。微根管技术最大的优点是在不干扰细根生长过程的前提下,能多次监测单个细根从出生到死亡,也能记录细根的生长、生产和物候等特征,是估计生态系统地下碳分配和碳平衡研究的有效方法(史建伟等,2006)。

   该系统的安装培训包含微根管的安装以及设备及软件的演示培训。安装地点选在O3-Faces圈内(开放式空气臭氧熏蒸系统),在8个杨树人工林样地分别安装8根180cm的微根管,安装时选择以45°倾角埋入。

                                             

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   微根管安装完毕后,在经历了约2个月的平衡期后,进行图像采集。

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   选取部分采集的图像如下(偶遇小虫一只):

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   使用原位根系分析软件进行分析,可获得基本的形态学数据。

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该基地位于延庆县唐家堡村的城市与区域生态国家重点实验室,由中国科学院生态环境研究中心冯兆忠研究员带领环境变化生态效应研究组于2015年6月创建,占地60亩。目前,基地已有世界一流的开放式空气控制熏蒸系统、开顶气式熏气罩、扩散管长期大气采样系统等先进实验平台。当前该基地主要用于研究全球性大气环境变化,如地表臭氧、氮沉降增加、干旱、气温升高等单因子或复合因子对农林生态系统服务功能的影响。

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北京易科泰生态技术公司提供根系观测研究技术全面解决方案:

ü  MiniRhizotron微根窗技术根系观测系统方案,包括根系与土壤水分同步监测技术方案

ü  Rhizotron根窗技术原位(in-situ)根系表型成像分析技术方案,包括RGB扫描成像分析技术、Specim高光谱成像分析技术、根系生长环境监测技术(土壤水、温度、光源、O2等环境因子监控)

ü  PlantScreen全自动高通量根系表型成像分析系统(RGB成像技术)

ü  Specim高光谱根系扫描成像分析系统(ex-situ技术,洗根后扫描成像分析)

ü  SisuCHEMA高光谱成像分析系统

ü  ScieTrace LIBS根系元素分布分析系统

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左图为不同直径细根高光谱成像反射光谱;右图为不同浓度Cu2+溶液处理蚕豆幼苗根横切面LIBS元素分布分析结果(a,b,c,d),e)为样品区特征谱线,f)Cu2+浓度降低其对应谱线强度也依次降低