SCG-BTC原(yuan)位土(tu)壤(rang)CO₂與(yu)根系動態(tai)觀(guan)測(ce)系統

土(tu)壤(rang)中植物(wu)細根占(zhan)地球生態(tai)系統年(nian)凈(jing)初(chu)級(ji)生產(chan)力(li)的(de)33%（Gill and Jackson，2000），盡(jin)管對菌根(gen)生產(chan)力(li)還(hai)缺(que)乏(fa)了(le)解，但(dan)可(ke)以肯定的(de)是(shi)，植物(wu)細根及(ji)菌根CO₂的(de)排放(fang)對碳平(ping)衡(heng)具有(you)非(fei)常重(zhong)要(yao)的(de)意(yi)義。截至目前為(wei)止，科(ke)學(xue)家對調節(jie)細(xi)根(gen)及(ji)菌(jun)根碳庫(ku)動態(tai)的機(ji)理過(guo)程還(hai)缺(que)乏(fa)了(le)解。微(wei)根(gen)窗技術(shu)已(yi)成為(wei)研究(jiu)植物(wu)根系乃(nai)至菌根(gen)動態(tai)的有(you)力(li)工(gong)具，但(dan)很(hen)少(shao)有(you)研究(jiu)將植物(wu)根系及(ji)菌根動態(tai)與生態(tai)系統通(tong)量(liang)如土(tu)壤(rang)碳通(tong)量(liang)結(jie)合(he)觀(guan)測(ce)分(fen)析。

       美國加利福(fu)尼(ni)亞(ya)大學(xue)保(bao)護生物(wu)學(xue)研究(jiu)中心(xin)RodrigoVargas教(jiao)授（2008），在(zai)聖(sheng)哈辛托山保(bao)護區利用BTC–100微(wei)根窗根(gen)系(xi)觀(guan)測(ce)系統及(ji)土(tu)壤(rang)剖(pou)面(mian)CO₂梯(ti)度觀(guan)測(ce)系統，組(zu)成土(tu)壤(rang)呼(hu)吸(xi)與根(gen)系(xi)觀(guan)測(ce)站，就(jiu)土(tu)壤(rang)水(shui)分(fen)、細(xi)根動態(tai)、土(tu)壤(rang)呼(hu)吸(xi)進行(xing)綜(zong)合觀(guan)測(ce)研究(jiu)，結(jie)果表(biao)明，利用BTC–100微(wei)根窗技術(shu)持(chi)續(xu)觀(guan)測(ce)細根(gen)動態(tai)極(ji)為(wei)重(zhong)要(yao)，觀(guan)測(ce)到細(xi)根(gen)長(chang)度變(bian)化每(mei)天(tian)每平(ping)方(fang)米達40cm，而(er)菌根長(chang)度變(bian)化每(mei)天(tian)每平(ping)方(fang)米超(chao)過(guo)100cm。細(xi)根和菌(jun)根的動態(tai)變(bian)化會(hui)影響到土(tu)壤(rang)呼(hu)吸(xi)的季節(jie)性(xing)變(bian)化和日(ri)變(bian)化。土(tu)壤(rang)CO₂的(de)生產(chan)是根(gen)系及(ji)微(wei)生物(wu)的生物(wu)量的函(han)數，但(dan)土(tu)壤(rang)呼(hu)吸(xi)又依賴於(yu)土(tu)壤(rang)的(de)擴散包(bao)括(kuo)溫度及土(tu)壤(rang)水(shui)分(fen)的(de)影響。綜(zong)合運(yun)用(yong)BTC–100微(wei)根窗技術(shu)和土(tu)壤(rang)呼(hu)吸(xi)測(ce)量技術(shu)（包(bao)括(kuo)剖面(mian)CO₂觀(guan)測(ce)技術(shu)和呼(hu)吸(xi)室測(ce)量技術(shu)）可(ke)以幫助我們全面(mian)理解和深(shen)入解析植物(wu)根系與(yu)菌根對碳循(xun)環的貢獻（Allen et al., 2007）。

 上(shang)圖(tu)：細根(gen)長度（上圖(tu)空心(xin)藍(lan)點）、菌(jun)根(gen)長(chang)度（上圖(tu)實(shi)心(xin)紅(hong)點）及(ji)土(tu)壤(rang)呼(hu)吸(xi)動態(tai)變(bian)化；下圖(tu)：土(tu)壤(rang)溫(wen)度與土(tu)壤(rang)體積(ji)含水量(liang)的動態(tai)變(bian)化（DOY為(wei)Day of year）

原(yuan)位土(tu)壤(rang)CO₂與(yu)根系動態(tai)觀(guan)測(ce)系統為(wei)Rodrigo Vargas教(jiao)授安裝(zhuang)使(shi)用(yong)的全套(tao)系統配(pei)置(zhi)組成，包(bao)括(kuo)BTC–100根(gen)系觀(guan)測(ce)系統、SCG–3土(tu)壤(rang)剖(pou)面(mian)CO₂觀(guan)測(ce)系統及(ji)ACE全(quan)自動土(tu)壤(rang)呼(hu)吸(xi)監測(ce)系統，可(ke)監(jian)測(ce)記錄(lu)根(gen)系(xi)動態(tai)、TRIME–PICO土(tu)壤(rang)剖(pou)面(mian)水分(fen)及(ji)溫度、土(tu)壤(rang)剖(pou)面(mian)CO₂濃(nong)度、土(tu)壤(rang)呼(hu)吸(xi)（CO₂通(tong)量），及空氣(qi)溫濕(shi)度、太陽(yang)輻射(she)、降雨(yu)量等(deng)氣(qi)象(xiang)參(can)數。

技術(shu)參(can)數：

1. 美國Bartz公(gong)司(si)生產(chan)的BTC–100微(wei)根窗（Minirhizotron）根(gen)系生態(tai)觀(guan)測(ce)系統，200余(yu)篇參考(kao)文獻和應(ying)用案例

2. 15–100倍(bei)放(fang)大倍(bei)數，可(ke)進行(xing)細(xi)根(gen)（直(zhi)徑小於(yu)2mm）、菌(jun)根動態(tai)觀(guan)測(ce)

3. 具定位(wei)手柄，精確定位(wei)、長(chang)期跟(gen)蹤觀(guan)測(ce)根系(xi)動態(tai)生長、周轉

4. 成像面(mian)積適(shi)中以確保(bao)不變(bian)形(xing)，15×時(shi)成像面(mian)積18mm（寬(kuan)度）×13.5mm（深(shen)度），100×時(shi)則為(wei)3mm×2.1mm

5. SCG–3土(tu)壤(rang)剖(pou)面(mian)CO₂原(yuan)位監測(ce)：

   1. 16通(tong)道(dao)數據采集器(qi)（可選(xuan)配32通(tong)道(dao)以監測(ce)3層(ceng)以上的(de)CO₂濃(nong)度、土(tu)壤(rang)水(shui)分(fen)及(ji)土(tu)壤(rang)溫(wen)度等），可存(cun)儲220000組(zu)帶(dai)時(shi)間戳(chuo)的數據，16比特分(fen)辨(bian)率，±20mV up to ±2.5V 8範(fan)圍輸入，精確度0.03%，測(ce)量間(jian)隔3秒(miao)至4小(xiao)時(shi)可調(tiao)，數據平(ping)均(jun)間(jian)隔(ge)3秒(miao)至4小(xiao)時(shi)

   2. 專(zhuan)業(ye)數據下載分(fen)析軟(ruan)件，可進行(xing)數據下載、數據在線(xian)觀(guan)測(ce)、統計分(fen)析（如每小時(shi)平(ping)均(jun)、每(mei)日(ri)平(ping)均(jun)、總(zong)計、zui小值、zui大(da)值、數據相關(guan)分(fen)析）與圖(tu)表(biao)展(zhan)示(shi)及(ji)系(xi)統設(she)置(zhi)等

   3. 標(biao)配3層(ceng)原(yuan)位(wei)CO₂梯(ti)度監測(ce)，非(fei)色(se)散(san)單束(shu)雙波長(chang)紅(hong)外(wai)技術(shu)（NDIR），CO₂測(ce)量範(fan)圍0–5000ppm、0–7000ppm、0–10000ppm、0–20000 可(ke)選(xuan)，精度±1.5%，響應時(shi)間30秒(miao)

   4. TRIME–PICO32智能(neng)傳(chuan)感器(qi)，TDR測(ce)量技術(shu)，測(ce)量範(fan)圍0–100%體積(ji)含水量(liang)，精確度±1%；土(tu)壤(rang)溫(wen)度測(ce)量範(fan)圍：-20℃–50℃，測(ce)量精度：±0.2℃

   5. 無線(xian)數據傳(chuan)輸，通過(guo)軟(ruan)件終端瀏覽(lan)、下載數據，無需固定IP地址，可隨(sui)時(shi)隨地上(shang)網瀏覽(lan)、下載、分(fen)析數據

6. ACE全(quan)自動土(tu)壤(rang)呼(hu)吸(xi)監測(ce)儀，有(you)封(feng)閉(bi)式(shi)和開(kai)放(fang)式兩(liang)種(zhong)模式(shi)供(gong)選(xuan)擇(ze)，每種(zhong)模式(shi)又有(you)透明或非(fei)透明呼吸(xi)室供(gong)選(xuan)配，測(ce)量範(fan)圍為(wei) 40.0 mmols m^–3（0–896ppm），分(fen)辨(bian)率為(wei)1ppm，帶(dai)有(you)自(zi)動零校(xiao)準裝(zhuang)置

產(chan)地：美國、歐(ou)洲(zhou)，國內(nei)集成