SCG-BTC 原位土壤CO2與根系動態觀測系統

SCG-BTC原位土壤CO₂與根系動態觀測系統

土壤中植物細根占地球生態系統年凈初級生產力的33%（Gill and Jackson，2000），盡管對菌根生產力還缺乏了解，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，科學家對調節細根及菌根碳庫動態的機理過程還缺乏了解。微根窗技術已成為研究植物根系乃至菌根動態的有力工具，但很少有研究將植物根系及菌根動態與生態系統通量如土壤碳通量結合觀測分析。

       美國加利福尼亞大學保護生物學研究中心RodrigoVargas教授（2008），在圣哈辛托山保護區利用BTC–100微根窗根系觀測系統及土壤剖面CO₂梯度觀測系統，組成土壤呼吸與根系觀測站，就土壤水分、細根動態、土壤呼吸進行綜合觀測研究，結果表明，利用BTC–100微根窗技術持續觀測細根動態極為重要，觀測到細根長度變化每天每平方米達40cm，而菌根長度變化每天每平方米超過100cm。細根和菌根的動態變化會影響到土壤呼吸的季節性變化和日變化。土壤CO₂的生產是根系及微生物的生物量的函數，但土壤呼吸又依賴于土壤的擴散包括溫度及土壤水分的影響。綜合運用BTC–100微根窗技術和土壤呼吸測量技術（包括剖面CO₂觀測技術和呼吸室測量技術）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的貢獻（Allen et al., 2007）。

 上圖：細根長度（上圖空心藍點）、菌根長度（上圖實心紅點）及土壤呼吸動態變化；下圖：土壤溫度與土壤體積含水量的動態變化（DOY為Day of year）

原位土壤CO₂與根系動態觀測系統為Rodrigo Vargas教授安裝使用的全套系統配置組成，包括BTC–100根系觀測系統、SCG–3土壤剖面CO₂觀測系統及ACE全自動土壤呼吸監測系統，可監測記錄根系動態、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。

技術參數：

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

2. 15–100倍放大倍數，可進行細根（直徑小于2mm）、菌根動態觀測

3. 具定位手柄，精確定位、長期跟蹤觀測根系動態生長、周轉

4. 成像面積適中以確保不變形，15×時成像面積18mm（寬度）×13.5mm（深度），100×時則為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小時可調，數據平均間隔3秒至4小時

   2. 專業數據下載分析軟件，可進行數據下載、數據在線觀測、統計分析（如每小時平均、每日平均、總計、zui小值、zui大值、數據相關分析）與圖表展示及系統設置等

   3. 標配3層原位CO₂梯度監測，非色散單束雙波長紅外技術（NDIR），CO₂測量范圍0–5000ppm、0–7000ppm、0–10000ppm、0–20000 可選，精度±1.5%，響應時間30秒

   4. TRIME–PICO32智能傳感器，TDR測量技術，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. 無線數據傳輸，通過軟件終端瀏覽、下載數據，無需固定IP地址，可隨時隨地上網瀏覽、下載、分析數據

6. ACE全自動土壤呼吸監測儀，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，帶有自動零校準裝置

產地：美國、歐洲，國內集成