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SCG-BTC原位土壤CO₂与根系动态观测系统

土壤中植物细根占地球生态系统年净初级生产力的33%（Gill and Jackson，2000），尽管对菌根生产力还缺乏了解，但可以肯定的是，植物细根及菌根CO₂的排放对碳平衡具有非常重要的意义。截至目前为止，科学家对调节细根及菌根碳库动态的机理过程还缺乏了解。微根窗技术已成为研究植物根系乃至菌根动态的有力工具，但很少有研究将植物根系及菌根动态与生态系统通量如土壤碳通量结合观测分析。

       美国加利福尼亚大学保护生物学研究中心RodrigoVargas教授（2008），在圣哈辛托山保护区利用BTC–100微根窗根系观测系统及土壤剖面CO₂梯度观测系统，组成土壤呼吸与根系观测站，就土壤水分、细根动态、土壤呼吸进行综合观测研究，结果表明，利用BTC–100微根窗技术持续观测细根动态极为重要，观测到细根长度变化每天每平方米达40cm，而菌根长度变化每天每平方米超过100cm。细根和菌根的动态变化会影响到土壤呼吸的季节性变化和日变化。土壤CO₂的生产是根系及微生物的生物量的函数，但土壤呼吸又依赖于土壤的扩散包括温度及土壤水分的影响。综合运用BTC–100微根窗技术和土壤呼吸测量技术（包括剖面CO₂观测技术和呼吸室测量技术）可以帮助我们全面理解和深入解析植物根系与菌根对碳循环的贡献（Allen et al., 2007）。

 上图：细根长度（上图空心蓝点）、菌根长度（上图实心红点）及土壤呼吸动态变化；下图：土壤温度与土壤体积含水量的动态变化（DOY为Day of year）

原位土壤CO₂与根系动态观测系统为Rodrigo Vargas教授安装使用的全套系统配置组成，包括BTC–100根系观测系统、SCG–3土壤剖面CO₂观测系统及ACE全自动土壤呼吸监测系统，可监测记录根系动态、TRIME–PICO土壤剖面水分及温度、土壤剖面CO₂浓度、土壤呼吸（CO₂通量），及空气温湿度、太阳辐射、降雨量等气象参数。

技术参数：

1. 美国Bartz公司生产的BTC–100微根窗（Minirhizotron）根系生态观测系统，200余篇参考文献和应用案例

2. 15–100倍放大倍数，可进行细根（直径小于2mm）、菌根动态观测

3. 具定位手柄，精确定位、长期跟踪观测根系动态生长、周转

4. 成像面积适中以确保不变形，15×时成像面积18mm（宽度）×13.5mm（深度），100×时则为3mm×2.1mm

5. SCG–3土壤剖面CO₂原位监测：

   1. 16通道数据采集器（可选配32通道以监测3层以上的CO₂浓度、土壤水分及土壤温度等），可存储220000组带时间戳的数据，16比特分辨率，±20mV up to ±2.5V 8范围输入，精确度0.03%，测量间隔3秒至4小时可调，数据平均间隔3秒至4小时

   2. 专业数据下载分析软件，可进行数据下载、数据在线观测、统计分析（如每小时平均、每日平均、总计、zui小值、zui大值、数据相关分析）与图表展示及系统设置等

   3. 标配3层原位CO₂梯度监测，非色散单束双波长红外技术（NDIR），CO₂测量范围0–5000ppm、0–7000ppm、0–10000ppm、0–20000 可选，精度±1.5%，响应时间30秒

   4. TRIME–PICO32智能传感器，TDR测量技术，测量范围0–100%体积含水量，精确度±1%；土壤温度测量范围：-20℃–50℃，测量精度：±0.2℃

   5. 无线数据传输，通过软件终端浏览、下载数据，无需固定IP地址，可随时随地上网浏览、下载、分析数据

6. ACE全自动土壤呼吸监测仪，有封闭式和开放式两种模式供选择，每种模式又有透明或非透明呼吸室供选配，测量范围为 40.0 mmols m^–3（0–896ppm），分辨率为1ppm，带有自动零校准装置

产地：美国、欧洲，国内集成