濕地是我國重要的國土資源，總面積達六千多萬公頃，承擔了保持水源、凈化水質(zhì)、蓄洪防旱、調(diào)節(jié)氣候、保護生物多樣性等重要功能，被譽為“地球之腎”。濕地由于其特殊的生態(tài)特性，在植物生長、促淤造陸等生態(tài)過程中積累了大量的無機碳和有機碳，由于濕地環(huán)境中，微生物活動弱，土壤吸引和釋放二氧化碳十分緩慢，形成了富含有機質(zhì)的濕地土壤和泥炭層，起到了固定碳的作用。濕地是ZD的碳庫，在碳循環(huán)中起著重要作用，儲存在泥炭中的碳總量為120-260Pg（C）,占地球陸地碳總儲量15%。

濕地根系生態(tài)觀測系統(tǒng)是利用微根管（Minirhizotron，又稱微根窗）技術(shù)，它是一種非破壞性、定點直接觀察和研究植物根系的方法，其ZD優(yōu)點是在不干擾細根生長過程的前提下，能連續(xù)監(jiān)測細根從出生到死亡的變化過程，也能記錄細根乃根毛和菌根的生長、生產(chǎn)和物候等特征，揭示濕地環(huán)境下的生態(tài)系統(tǒng)多樣性，是估計生態(tài)系統(tǒng)地下C分配和N平衡研究的有效方法。因此研究濕地植物根系的動態(tài)，周轉(zhuǎn)對于評價濕地的碳匯貢獻有著十分重要的意義。

根系觀測原理：

利用微根管技術(shù)，由一個插入土壤中的微根管、攝像頭、標定手柄、I-CAP系統(tǒng)組成。將攝像頭伸入埋設(shè)在根系周圍的透明管內(nèi)，通過I-CAP系統(tǒng)進行圖像抓取根系照相，然后借助專業(yè)根系分析軟件系統(tǒng)對混合圖像進行分析，從而跟蹤了解其生長，死亡過程。

系統(tǒng)組成：

1、根系觀測系統(tǒng)硬件部分：主要由具100倍放大功能的攝像頭、標定手柄系統(tǒng)、I-CAP圖像抓取系統(tǒng)（由控制器和I-CAP采集器等集成安裝于野外工作箱中）及微根管組成。

2、根系的分析系統(tǒng)：可選WinRHIZO TRON MF圖像分析軟件，或WinRHIZO TRON圖像分析軟件，如右下圖所示，WinRHIZO TRON MF圖像分析軟件可以按照時間和空間分布的方式顯示排列拍攝到的根系照片，便于對比分析。

3、備選：土壤剖面水分測量儀（TRIME PICO-Profile）。

近幾十年來，在氣候變化和人類活動的綜合影響下，我國濕地總面積正逐步減少，濕地干旱化情況嚴重。濕地干旱化受到季節(jié)性的影響，因此在干旱季節(jié)下，監(jiān)測濕地土壤破面的水分動態(tài)變化，對揭示濕地根系的生長、周轉(zhuǎn)活動有重要的參照意義。

TRIME PICO-Profile 土壤剖面水分測量儀的測量范圍為0-100%體積含水量，滿足濕地水分的測量要求，在剖面分層上，多可分10層，標準間隔距離為10cm、15cm、20cm、35cm，ZD間隔距離為100cm。

基本技術(shù)指標：

1、 可監(jiān)測分析參數(shù)：細根長、細根直徑、細根面積、細根總長、細根總面積、細根平均直徑、細根數(shù)量及生物量、細根壽命、細根周轉(zhuǎn)率等，其100倍高倍放大功能，可用于監(jiān)測分析根毛及菌根生理生態(tài)和動態(tài)

2、 攝像頭：NTSC制式彩色攝像頭（歐洲PAL視頻制式可選），防水性能設(shè)計，超高解析度，帶可調(diào)節(jié)強度白光系統(tǒng)（variable intensity White light system）可以使攝像頭深入土壤深層；BTC－100X光學放大倍數(shù)可達100倍；具管道清潔器可以防止因測量管附著土壤顆?；驈澢斐蓴z像頭自由攝像；可配UV照明系統(tǒng)（備選），從而在白光和UV光之間切換，以辨別活體和死體的組成部分

3、 I-CAP圖像抓取系統(tǒng)：I-CAP采集器，12英寸顯示屏，控制器可以遙控攝像頭白光水平及聚焦

4、 標定手柄：2.2米套筒式，帶刻度，通過控制攝像頭深度和轉(zhuǎn)動以準確定位圖片。

5、 電源：12伏便攜充電電池可使用8小時

6、 連接線：攝像頭與控制器連接線標準長度4.87m，還可根據(jù)客戶需求加長

7、 機箱：I-CAP圖像抓取系統(tǒng)集成于野外工作箱上，整套系統(tǒng)可配備背帶箱（標配不含，可選），以方便野外工作，背帶箱具旅行桌可方便地將系統(tǒng)放在桌面上；攝像頭另配備有圓筒便攜箱

8、 測管：標準測管直徑50mm，長1800mm

9、 WinRHIZO TRON MF圖像分析軟件：在屏幕上通過圖形方式顯示根長度分布、面積、體積、根尖數(shù)量等，將它們作為根直徑的函數(shù)。程序可以自動檢索并分析此前在相同地點拍攝的圖像。能夠使用戶處理時間-空間上的連續(xù)性，將多幅圖像拼接。對于不同時間相同位置的圖像進行分析時，同時加載以前的分析信息。拼接的多幀圖像中的內(nèi)容可以一起分析。對于一幀圖像進行分析所得的信息，可以復制到與其連續(xù)的圖像上從而節(jié)約分析時間

10、TRIME PICO-Profile 土壤剖面水分傳感器指標

測量范圍：0-100%體積含水量

測量精度：±2 %

測量重復精度 ±0.2 %

土壤溫度測量范圍：- 15℃- 50℃（可定制其他溫度量程）

土壤溫度測量精度：± 0.2℃

土壤電導測量范圍：0 - 20dS/m

輸出接口：RS485 、SDI - 12、IMP - BUS

測量體積：1000ml

測量層次：多可測量10層，標準間隔距離為10cm、15cm、20cm、35cm，ZD間隔距離為100cm

耗電：測量時100mA（持續(xù)2 - 3 秒）

防水等級：IP68

濕地根系觀測案例：

右圖是通過BTC系統(tǒng)觀測到的濕地常見的泥炭和細根的一些特征。圖像A，B是在不同的濕地拍攝下來的照片，A地點是是美國北方明尼蘇達州的一個黑云杉沼澤林，B地點是加拿大安大略湖的開放沼澤保護區(qū)。圖片顯示了觀測管不同深度下的根系圖，刻度0-5cm，5-10cm，10-20cm，20-25cm，25-30cm五個深度，盡管多張圖片中存在多個細根，研究中用箭頭標出了長期定位觀測的一個細根，新生長出來的細根與泥炭基質(zhì)能夠有明顯的區(qū)分，年老的根色素增多，與泥炭基質(zhì)較難區(qū)分，如A圖5-10cm層和B圖的25-30cm層。此外，松散的泥炭層會形成較大的疏松缺口層，并且能明顯看到地下水。

參見文獻：《Advancing the use of minirhizotrons in wetlands》

近發(fā)表文獻：

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2. Terre11 T.Baker III,William H.Conner,B.Graeme Lockaby, John A.Stanturf,and Marianne K. Burke, Fine Root Productivity and Dynamics on a Forested Floodplain in South Carolina,Soil Sci.Sot. Am.J.65545-556(2001).

3. H.LeR oy Rodgers,Frank P.Day,and Robert Atkinson,Root Dynamics in Restored and N aturally Regenerated Atlantic White C edar Wetlands,Restoration Ecology Vol. 16 No.3,401-411

4. 張帆; 陳建文; 王孟本，幼齡檸條細根的空間分布和季節(jié)動態(tài)，生態(tài)學報，2012

5. 黃錦學; 凌華; 楊智杰等，細柄阿丁楓和米櫧細根壽命影響因素，生態(tài)學報，2012

6. 邱新強; 高陽; 李新強等，黃淮平原冬小麥不同品種根系生長差異，應(yīng)用生態(tài)學報，2012

7. 周青云; 王仰仁; 孫書洪，根系分區(qū)交替滴灌條件下葡萄根系分布特征及生長動態(tài)，農(nóng)業(yè)機械學報，2011

8. 李克新; 宋文龍; 朱良寬，植物根系構(gòu)型原位觀測識別技術(shù)研究進展，生態(tài)學雜志，2011

9. 王瑞麗; 程瑞梅; 肖文發(fā)等，森林細根生產(chǎn)和周轉(zhuǎn)的影響因素，世界林業(yè)研究，2012

10. 向芬; 常碩其; 傅海平等，氮素對茶樹根系影響的研究進展，茶葉通訊，2012