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

土壤中植物細根占地球生態(tài)系統年凈初級生產(chǎn)力的33%（Gill and Jackson，2000），盡管對菌根生產(chǎn)力還缺乏了解，但可以肯定的是，植物細根及菌根CO₂的排放對碳平衡具有非常重要的意義。截至目前為止，科學(xué)家對調節細根及菌根碳庫動(dòng)態(tài)的機理過(guò)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)系統通量如土壤碳通量結合觀(guān)測分析。

       美國加利福尼亞大學(xué)保護生物學(xué)研究中心RodrigoVargas教授（2008），在圣哈辛托山保護區利用BTC–100微根窗根系觀(guān)測系統及土壤剖面CO₂梯度觀(guān)測系統，組成土壤呼吸與根系觀(guān)測站，就土壤水分、細根動(dòng)態(tài)、土壤呼吸進(jìn)行綜合觀(guān)測研究，結果表明，利用BTC–100微根窗技術(shù)持續觀(guān)測細根動(dòng)態(tài)極為重要，觀(guān)測到細根長(cháng)度變化每天每平方米達40cm，而菌根長(cháng)度變化每天每平方米超過(guò)100cm。細根和菌根的動(dòng)態(tài)變化會(huì )影響到土壤呼吸的季節性變化和日變化。土壤CO₂的生產(chǎn)是根系及微生物的生物量的函數，但土壤呼吸又依賴(lài)于土壤的擴散包括溫度及土壤水分的影響。綜合運用BTC–100微根窗技術(shù)和土壤呼吸測量技術(shù)（包括剖面CO₂觀(guān)測技術(shù)和呼吸室測量技術(shù)）可以幫助我們全面理解和深入解析植物根系與菌根對碳循環(huán)的貢獻（Allen et al., 2007）。

 上圖：細根長(cháng)度（上圖空心藍點(diǎn)）、菌根長(cháng)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(guān)測系統為Rodrigo Vargas教授安裝使用的全套系統配置組成，包括BTC–100根系觀(guān)測系統、SCG–3土壤剖面CO₂觀(guān)測系統及ACE全自動(dòng)土壤呼吸監測系統，可監測記錄根系動(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(yáng)輻射、降雨量等氣象參數。

技術(shù)參數：

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

2. 15–100倍放大倍數，可進(jìn)行細根（直徑小于2mm）、菌根動(dòng)態(tài)觀(guān)測

3. 具定位手柄，精確定位、長(cháng)期跟蹤觀(guān)測根系動(dòng)態(tài)生長(cháng)、周轉

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原位監測：

   1. 16通道數據采集器（可選配32通道以監測3層以上的CO₂濃度、土壤水分及土壤溫度等），可存儲220000組帶時(shí)間戳的數據，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，數據平均間隔3秒至4小時(shí)

   2. 專(zhuān)業(yè)數據下載分析軟件，可進(jìn)行數據下載、數據在線(xiàn)觀(guān)測、統計分析（如每小時(shí)平均、每日平均、總計、zui小值、zui大值、數據相關(guān)分析）與圖表展示及系統設置等

   3. 標配3層原位CO₂梯度監測，非色散單束雙波長(cháng)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(wú)線(xiàn)數據傳輸，通過(guò)軟件終端瀏覽、下載數據，無(wú)需固定IP地址，可隨時(shí)隨地上網(wǎng)瀏覽、下載、分析數據

6. ACE全自動(dòng)土壤呼吸監測儀，有封閉式和開(kāi)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)零校準裝置

產(chǎn)地：美國、歐洲，國內集成