土壤中植物細(xì)根占地球生態(tài)系統(tǒng)年凈初級(jí)生產(chǎn)力的33%(Gill and Jackson,2000),盡管對(duì)菌根生產(chǎn)力還缺乏了解,但可以肯定的是,植物細(xì)根及菌根CO2的排放對(duì)全球碳平衡具有非常重要的意義。截至目前為止,科學(xué)家對(duì)調(diào)節(jié)細(xì)根及菌根碳庫(kù)動(dòng)態(tài)的機(jī)理過(guò)程還缺乏了解。微根窗技術(shù)已成為研究植物根系乃至菌根動(dòng)態(tài)的有力工具,但很少有研究將植物根系及菌根動(dòng)態(tài)與生態(tài)系統(tǒng)通量如土壤碳通量結(jié)合觀測(cè)分析。
美國(guó)加利福尼亞大學(xué)保護(hù)生物學(xué)研究中心Rodrigo Vargas教授(2008),在圣哈辛托山保護(hù)區(qū)利用BTC-100微根窗根系觀測(cè)系統(tǒng)及土壤剖面CO2梯度觀測(cè)系統(tǒng),組成土壤呼吸與根系觀測(cè)站,就土壤水分、細(xì)根動(dòng)態(tài)、土壤呼吸進(jìn)行綜合觀測(cè)研究,結(jié)果表明,利用BTC-100微根窗技術(shù)持續(xù)觀測(cè)細(xì)根動(dòng)態(tài)極為重要,觀測(cè)到細(xì)根長(zhǎng)度變化每天每平方米達(dá)40cm,而菌根長(zhǎng)度變化每天每平方米超過(guò)100cm;細(xì)根和菌根的動(dòng)態(tài)變化會(huì)影響到土壤呼吸的季節(jié)性變化和日變化;土壤CO2的生產(chǎn)是根系及微生物的生物量的函數(shù),但土壤呼吸又依賴于土壤的擴(kuò)散包括溫度及土壤水分的影響;綜合運(yùn)用BTC-100微根窗技術(shù)和土壤呼吸測(cè)量技術(shù)(包括剖面CO2觀測(cè)技術(shù)和呼吸室測(cè)量技術(shù))可以幫助我們?nèi)胬斫夂蜕钊虢馕鲋参锔蹬c菌根對(duì)全球碳循環(huán)的貢獻(xiàn)(Allen et al., 2007)。

圖1. 圣哈辛托山保護(hù)區(qū)土壤根系與土壤呼吸觀測(cè)站配置,包括BTC-100微根窗根系觀測(cè)系統(tǒng)、土壤剖面CO2(3層)觀測(cè)系統(tǒng)及Li8100和ACE土壤呼吸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

圖2. 上圖:細(xì)根長(zhǎng)度(上圖空心藍(lán)點(diǎn))、菌根長(zhǎng)度(上圖實(shí)心紅點(diǎn))及土壤呼吸動(dòng)態(tài)變化;下圖:土壤溫度與土壤體積含水量的動(dòng)態(tài)變化(DOY為Day of year)
易科泰生態(tài)技術(shù)公司為土壤呼吸與根系觀測(cè)提供全套系統(tǒng)解決方案,包括土壤呼吸與根系觀測(cè)系統(tǒng)、Soiltron多功能小型蒸滲儀:
土壤呼吸與根系觀測(cè)系統(tǒng):為Rodrigo Vargas教授安裝使用的全套系統(tǒng)配置組成,包括BTC-100根系觀測(cè)系統(tǒng)、SCG-3土壤剖面CO2觀測(cè)系統(tǒng)及ACE全自動(dòng)土壤呼吸監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可監(jiān)測(cè)記錄根系動(dòng)態(tài)、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(yáng)輻射、降雨量等氣象參數(shù)。
Soiltron多功能小型蒸滲儀:配置有微根窗根系觀測(cè)模塊、土壤CO2剖面監(jiān)測(cè)模塊、土壤水分、溫度與水勢(shì)傳感器等。應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室或野外土壤根系動(dòng)態(tài)、土壤呼吸、土壤蒸散等觀測(cè)研究,便于安裝、可移動(dòng)、方便實(shí)用。
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