为了测量根系的自养呼吸，传统方法是野外壕沟断根法（大田、林地原位差分法），样地四周挖 50–80cm 深壕沟，插入 PVC 隔板阻隔外部根系侵入，清除小区内植株，静置 1–3 个月待切断根系完全分解；有植被区总土壤呼吸Rs- 断根小区异养呼吸Rh =根系自养呼吸。然而该方法扰动大、水分温度与对照不一致；死根分解干扰。

如果您已有我们的SoilScope控制型蒸渗系统，再结合我们的SoilGas土壤多气体通量观测系统也可以实现根系自养呼吸测量。

首先需要设置配对原状蒸渗柱，在同一地块取原状土，分层埋设传感器：采集20、40、60、80、100、130、180cm含水率、温度、电导率、水势。

1.作物柱体（处理柱 T）：种植目标作物，SoilGas 测总土壤呼吸Rs；同步输出分层含水率、水势、称重蒸散；

2.裸土柱体（对照 CK）：同土壤、同土层结构、同边界水位 / 温度，不种植作物，定期人工清除杂草幼苗（杜绝新生根系干扰异养呼吸测定），SoilGas 测纯异养呼吸Rh；

3.差值计算：自养根呼吸Ra = Rs - Rh

蒸渗底部边界、水位调节设置完全相同。蒸渗柱上方安置独立 iChamber 自动箱，1m2土柱面积与 iChamber 自动箱完全匹配；蒸渗系统可控地下水位、剖面温湿度、无侧向水流，水分条件完全统一，消除野外壕沟法根系再生、水分不均、降水干扰缺陷。

采集周期：2 小时 1 次，全天 24h 不间断

同一整点：SoilGas 开启通量箱闭合测定 CO₂、CH₄、N₂O、水汽通量（测定时长 1min，自动计算通量值）；

同一整点同步触发 SoilScope 采集：

分层 20/40/60/80/100/130/180cm 含水率、基质水势、土温、EC；

称重数据，计算时段总蒸散 ET；

底部渗漏量（无渗漏工况关闭排水）。

分生育期破坏性根系取样，分层根钻（0–20、20–40…130–180cm）采集根系；清水冲洗、65℃烘干称重，得到各土层细根生物量；匹配同期分层自养呼吸Ra，建立根系生物量 — 根呼吸响应关系，拟合垂直根系呼吸分布函数。

数据分析：（无底部渗漏、无降雨、无灌溉干燥期优先，以CO₂通量为例）

1、气体通量基础计算（SoilGas 输出）：

Rs：作物柱体总土壤 CO₂通量，μmol CO₂・m⁻²・s⁻¹

Rh：裸土对照柱体异养 CO₂通量，μmol CO₂・m⁻²・s⁻¹

自养根呼吸：Ra = Rs - Rh

换算单位：转换为 g C・m⁻²・d⁻¹ 用于碳收支核算。

2、蒸渗配套水指标同步计算（用于耦合分析）

1)分层含水率变化→分层根系吸水量Wi、吸水强度Si；

2)拟合 Feddes 模型，得到各层归一化根系密度（吸水效率参数）；

3)日总蒸腾 T、土壤蒸发 E（称重 ET 减去根系耗水总量）。

3、分层垂直根呼吸

总表层Ra是全剖面各层根系呼吸总和，结合分层根系吸水 / 根系生物量拆分垂直贡献：

Ra,i = 第 i 土层根系自养呼吸贡献比例

输出：0–20、20–40…130–180cm 各层根呼吸占比，实现垂直分区定量。

4、水 - 温 - 根呼吸耦合定量

1)相关性：分层水势 / 含水率与Ra,i 相关；

2)回归模型：

a)异养呼吸：Rh = f(土温，含水量)（微生物响应函数）；

b)自养呼吸：Ra = f(根系生物量、吸水强度、剖面水势)；

3)温度 Q₁₀值：分别计算自养、异养呼吸温度敏感性，区分根系 / 微生物对升温差异响应。

上述设备性能特点简述：

SoilScope控制型蒸渗系统可以取原状土柱，土柱面积1平方米，高度可定制。采用“直接称重”方式，称重传感器精度达到了1/10000，使蒸渗仪的蒸散分辨率达到了0.01mm（1平米面积蒸渗仪），可以直接精准测量潜水蒸发量。自动记录分层水分、水势的瞬时值，在与大田水势梯度一致的情况下，得到罐体内的土壤水动力学参数，水位变化量、渗漏量。