AZR-300根系系统用于浙江古田山自然保护区树木根系研究

监测背景

树木根系是树木重要的组成部分,具有养分和水分的吸收,传输和储存,树体的固定与支撑等重要的生理功能.在树木根系形成以后 ,常常遭遇到养分和水分胁迫 ,因此 ,其养分和水分的吸收功能尤其重要 .在森林土壤中 ,养分和水分具有很大的时间和空间异质性 .随着养分和水分在时间和空间上的变化 ,树木及时地主动调整其碳在根系中的分配 ,从而导致部分根系衰老或死亡 .在林学上 ,树木根系衰老与养分和水分吸收关系密切 ,因而与树木生产力有直接的关系 .在生态系统乃至全球尺度上 ,树木根系衰老影响碳循环和养分循环 ,因为根系对碳的消耗占树木通过光合作用所固定的碳的比例相当大 ,且含有丰富的养分 .树木根系衰老受许多环境因子的影响 ,生物因子有真菌,细菌,病毒,土壤小型动物等 ,非生物因子有水分,温度,土壤养分,重金属等 .这些因子对树木根系衰老的影响机制并不相同 .尽管在树木根系衰老研究领域取得了长足的进步 ,提出了许多不同的假设 ,但仍有许多问题尚未解决 ,这些假设也需要更多的实验来验证 .运用细胞学,生物化学,土壤科学,遗传学等多学科的交叉研究可进一步揭示根系衰老的本质 。

系统布设

与传统研究树木根系的方法不同，AZR-300根系生长动态监测系统采用微根窗技术，在尽量不伤害树木根系的条件下在树木周围以30°、45°、60°的角度预埋设根根管，根管预留出地面10cm以防地表水并同时用黑塑料袋包裹以防光照保持根管内环境稳定，通常情况下根管埋设后需要稳定一段时间后拍摄图像。

图一：古田山自然保护区

   如图：浙江古田山自然保护区AZR-300根系生长动态监测系统根管埋设布局

图二：AZR-300根系根管埋设布局

根据保护区林地地势情况，选取地势坡度较缓，低矮植物稀疏埋管，以不同角度在研究树木周围共埋设20根长度为1米根管。保护区林地树木茂盛根系发达为研究根系带来很大便利，对多年生植被来说，用户可在树木生长不同旺季利用AZR-300实时拍摄根系图像、分析根的生长状况。

监测数据

AZR-300根系生长动态监测系统能实时拍摄树木根系生长状况和观察土壤动物的活动。获取的根系图像用专业进口根系图像软件分析，可多幅图片同时分析。

图三：AZR-300实时拍摄根系图像

可监测分析参数：细根长、细根直径、细根面积、细根总长、细根总面积、细根平均直径、细根数量及生物量、细根寿命、细根周转率。

图四：细根长度、直径、面积分析

图五：根系全景图

图六：根系动态生长监测

系统应用

AZR-300根系生长动态监测系统其最大优点是在不干扰细根生长过程的前提下，能连续监测单个细根从出生到死亡的变化过程，也能记录细根乃至根毛和菌根的生长、生产和物候等特征，是估计生态系统地下C分配和N平衡研究的有效方法，结合所提供根系分析软件，能够将根系相关数据定量化，包括根的长度、面积、根尖数量、直径分布格局、死亡根及存活根数量等等。还可以根据用户需求监测土壤水分状况，从而研究根系所在区域内溶质运移及水分胁迫所引起的生理变化，广泛运用于苗木培养、作物生长模型研究、根系病理分析、昆虫行为生态等领域。