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植物根系研究进展-Videometer MR植物根系多光谱成像系统

发表时间:2020-05-07 10:21:58点击:90

来源:北京博普特科技有限公司

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植物根系是森林生态系统地下生态过程组成的重要部分,是植物吸收养分和水分的主要器官,其生产与周转影响生态系统碳、养分和水循环过程。近年来,随着国内外学者对于地下细根研究的深入,关于植物细根生长、周转、生物量及其时空变化对森林生态系统养分循环影响的研究倍受关注。在陆地生态系统的生物化学循环过程中,细根生产和周转发挥着重要作用。大量研究表明,细根生产消耗的碳量占森林生态系统净初生产力的10%-60%,而通过细根周转进入土壤的碳占土壤总输入碳量的4%-50%。因此,研究细根生产与周转对于正确认识细根在陆地生态系统响应全球气候变化中发挥的关键作用具有重要意义。

主要研究方法

细根生产和周转的研究方法主要有根钻法、内生长(生长袋)法和微根管法。其中,根钻法虽存在自身局限性,但因其操作简单、成本低廉的优点,仍旧是众多国内外研究者在细根研究中最为广泛采取、使用时间最长的方法之一。而对于细根季节动态变化不明显且使用根钻法不易取样的树种,一般认为采用内生长法(内生长袋)是更好的选择。为了减少内生长法的估计误差,最好避免在细根生长季节安放生长袋,至少应该以1年为单位估计年净生产量,最好在2年以上。作为一种针对植物根系研究的非破坏性原位观测技术,微根管法与根钻法、内生长法相比较,最大优点是可在不干扰细根生长环境和生命历程的情况下,对同一细根从出生至死亡的全过程进行非破坏性连续观测,多被运用于细根生长动态过程(寿命、生产与周转)的研究。但是,微根管法对于细根生物量、化学组成等指标较难实现直接性获取,因此研究者在进行根系研究时,常从多方面考虑,将该方法与根钻法、内生长法结合使用。众多研究表明,微根管法是目前进行细根生产和周转研究的最好方法,我国应用该方法研究根系才刚刚起步,这项新技术必将在不断的完善中进一步推动我国细根生态学的研究与发展。

Videometer MR植物根系多光谱成像系统可用来拍摄土壤中的活根以及菌根菌丝的全高清图像,监控其多季的生长和行为。土壤中安装透明管,植物根以及其共生物在管旁生长,便于研究。

该原位根系成像技术采用微根管技术,无破坏地对植物根系进行原位在线扫描成像,测量过程中不干扰细根生长,能持续或在线监测根系系统的整个生长或死亡的变化过程。结合根系分析软件,能够分析根系相关参数,如根的长度、面积、根尖数量、直径分布格局、死亡根及存活根数量等,也能记录细根乃至根毛和菌根的生长、生产和物候等特征,多光谱微根管成像系统除了以上信息,还可精确区分老根和新根,对细根、绒毛根由更好的分辨效果,可对根系背景进行研究,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。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,标准微根管直径为 6cm。相机将最佳安置,确保硬件和软件得到最大优化。系统可设置为不同程度自动化,适合科学研究。

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菌根的发育是植物生长非常重要的因素,会影响多个生态系统和生物物理化学过程,但要想观察此隐埋在土壤中的生态系统并不容易。微根管系统是一款定量和定性观察工具,可用来研究根和菌根生长、寿命和原位分布或研究生物群落。微根管系统是基于透明或塑料管,管路手动插入洞里或利用机械器械插入洞里。随后,RGB成像或多光谱成像设备插入到管路中来记录根图像并通过微根管观察到根际情况。之后记录图像,并经控制单元和软件来处理。利用微根管系统可对土壤中的活根和菌根进行全高清摄影,从而研究多季的生长和行为。

该微根管系统采用模块化设计,是一款高度定制系统,拥有多个独特特征。成像也可实现全自动化,包括自动识别管路、预设成像或识别以前成像区域,产品还包括一款手工指示微根管操作设备。任意情况下,微根管系统最重要的特点是图像质量、成像区可重复以及易于使用。所有系列产品均可实现选择区(360°)高清成像,可调整监控微根管表面适应研究以及图像分析需求。原图像的轻微变形,一般由管表面弯曲所致,可由所带软件自动校正。图像尺寸可调整,例如生物质取样深度(0-10 cm, 10-20 cm)可调节 。微根管预设方面,建议使用带角度的设备,操作通过无线远程控制(备选电缆)。设备采用锂电池供电或电源线 (110-230V)。图像利用Videometer超强大的处理软件处理。


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