土壤中植物細根占地球生態系統年凈初級生產力的33%(Gill and Jackson,2000),盡管對菌根生產力還缺乏了解,但可以肯定的是,植物細根及菌根CO2的排放對全球碳平衡具有非常重要的意義。截至目前為止,科學家對調節細根及菌根碳庫動態的機理過程還缺乏了解。微根窗技術已成為研究植物根系乃至菌根動態的有力工具,但很少有研究將植物根系及菌根動態與生態系統通量如土壤碳通量結合觀測分析。
美國加利福尼亞大學保護生物學研究中心Rodrigo Vargas教授(2008),在圣哈辛托山保護區利用BTC-100微根窗根系觀測系統及土壤剖面CO2梯度觀測系統,組成土壤呼吸與根系觀測站,就土壤水分、細根動態、土壤呼吸進行綜合觀測研究,結果表明,利用BTC-100微根窗技術持續觀測細根動態極為重要,觀測到細根長度變化每天每平方米達40cm,而菌根長度變化每天每平方米超過100cm;細根和菌根的動態變化會影響到土壤呼吸的季節性變化和日變化;土壤CO2的生產是根系及微生物的生物量的函數,但土壤呼吸又依賴于土壤的擴散包括溫度及土壤水分的影響;綜合運用BTC-100微根窗技術和土壤呼吸測量技術(包括剖面CO2觀測技術和呼吸室測量技術)可以幫助我們全面理解和深入解析植物根系與菌根對全球碳循環的貢獻(Allen et al., 2007)。

圖1. 圣哈辛托山保護區土壤根系與土壤呼吸觀測站配置,包括BTC-100微根窗根系觀測系統、土壤剖面CO2(3層)觀測系統及Li8100和ACE土壤呼吸監測系統

圖2. 上圖:細根長度(上圖空心藍點)、菌根長度(上圖實心紅點)及土壤呼吸動態變化;下圖:土壤溫度與土壤體積含水量的動態變化(DOY為Day of year)
易科泰生態技術公司為土壤呼吸與根系觀測提供全套系統解決方案,包括土壤呼吸與根系觀測系統、Soiltron多功能小型蒸滲儀:
土壤呼吸與根系觀測系統:為Rodrigo Vargas教授安裝使用的全套系統配置組成,包括BTC-100根系觀測系統、SCG-3土壤剖面CO2觀測系統及ACE全自動土壤呼吸監測系統,可監測記錄根系動態、TRIME-PICO土壤剖面水分及溫度、土壤剖面CO2濃度、土壤呼吸(CO2通量),及空氣溫濕度、太陽輻射、降雨量等氣象參數。
Soiltron多功能小型蒸滲儀:配置有微根窗根系觀測模塊、土壤CO2剖面監測模塊、土壤水分、溫度與水勢傳感器等。應用于實驗室或野外土壤根系動態、土壤呼吸、土壤蒸散等觀測研究,便于安裝、可移動、方便實用。
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