樹木根系是樹木重要的組成部分,具有養(yǎng)分和水分的吸收,傳輸和儲存,樹體的固定與支撐等重要的生理功能.在樹木根系形成以后 ,常常遭遇到養(yǎng)分和水分脅迫 ,因此 ,其養(yǎng)分和水分的吸收功能尤其重要 .在森林土壤中 ,養(yǎng)分和水分具有很大的時間和空間異質(zhì)性 .隨著養(yǎng)分和水分在時間和空間上的變化 ,樹木及時地主動調(diào)整其碳在根系中的分配 ,從而導(dǎo)致部分根系衰老或死亡 .在林學(xué)上 ,樹木根系衰老與養(yǎng)分和水分吸收關(guān)系密切 ,因而與樹木生產(chǎn)力有直接的關(guān)系 .在生態(tài)系統(tǒng)乃至全球尺度上 ,樹木根系衰老影響碳循環(huán)和養(yǎng)分循環(huán) ,因為根系對碳的消耗占樹木通過光合作用所固定的碳的比例相當(dāng)大 ,且含有豐富的養(yǎng)分 .樹木根系衰老受許多環(huán)境因子的影響 ,生物因子有真菌,細(xì)菌,病毒,土壤小型動物等 ,非生物因子有水分,溫度,土壤養(yǎng)分,重金屬等 .這些因子對樹木根系衰老的影響機制并不相同 .盡管在樹木根系衰老研究領(lǐng)域取得了長足的進步 ,提出了許多不同的假設(shè) ,但仍有許多問題尚未解決 ,這些假設(shè)也需要更多的實驗來驗證 .運用細(xì)胞學(xué),生物化學(xué),土壤科學(xué),遺傳學(xué)等多學(xué)科的交叉研究可進一步揭示根系衰老的本質(zhì) 。

系統(tǒng)布設(shè)

與傳統(tǒng)研究樹木根系的方法不同，AZR-300根系生長動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)采用微根窗技術(shù)，在盡量不傷害樹木根系的條件下在樹木周圍以30°、45°、60°的角度預(yù)埋設(shè)根根管，根管預(yù)留出地面10cm以防地表水并同時用黑塑料袋包裹以防光照保持根管內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，通常情況下根管埋設(shè)后需要穩(wěn)定一段時間后拍攝圖像。

圖一：古田山自然保護區(qū)

   
如圖：浙江古田山自然保護區(qū)AZR-300根系生長動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)根管埋設(shè)布局

圖二：AZR-300根系根管埋設(shè)布局

根據(jù)保護區(qū)林地地勢情況，選取地勢坡度較緩，低矮植物稀疏埋管，以不同角度在研究樹木周圍共埋設(shè)20根長度為1米根管。保護區(qū)林地樹木茂盛根系發(fā)達(dá)為研究根系帶來很大便利，對多年生植被來說，用戶可在樹木生長不同旺季利用AZR-300實時拍攝根系圖像、分析根的生長狀況。

監(jiān)測數(shù)據(jù)

AZR-300根系生長動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)能實時拍攝樹木根系生長狀況和觀察土壤動物的活動。獲取的根系圖像用專業(yè)進口根系圖像軟件分析，可多幅圖片同時分析。

圖三：AZR-300實時拍攝根系圖像

可監(jiān)測分析參數(shù)：細(xì)根長、細(xì)根直徑、細(xì)根面積、細(xì)根總長、細(xì)根總面積、細(xì)根平均直徑、細(xì)根數(shù)量及生物量、細(xì)根壽命、細(xì)根周轉(zhuǎn)率。

圖四：細(xì)根長度、直徑、面積分析

圖五：根系全景圖

圖六：根系動態(tài)生長監(jiān)測

系統(tǒng)應(yīng)用

AZR-300根系生長動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)其最大優(yōu)點是在不干擾細(xì)根生長過程的前提下，能連續(xù)監(jiān)測單個細(xì)根從出生到死亡的變化過程，也能記錄細(xì)根乃至根毛和菌根的生長、生產(chǎn)和物候等特征，是估計生態(tài)系統(tǒng)地下C分配和N平衡研究的有效方法，結(jié)合所提供根系分析軟件，能夠?qū)⒏�系相關(guān)數(shù)據(jù)定量化，包括根的長度、面積、根尖數(shù)量、直徑分布格局、死亡根及存活根數(shù)量等等。還可以根據(jù)用戶需求監(jiān)測土壤水分狀況，從而研究根系所在區(qū)域內(nèi)溶質(zhì)運移及水分脅迫所引起的生理變化，廣泛運用于苗木培養(yǎng)、作物生長模型研究、根系病理分析、昆蟲行為生態(tài)等領(lǐng)域。

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