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AZR-100根系生态监测系统
一、应用
AZR-100根系生态监测系统是利用微根管(Minirhizotron,又称微根窗)技术用于非破坏性监测分析根系动态的仪器技术,它是一种非破坏性、定点直接观察和研究植物根系的方法,其最大优点是在不干扰细根生长过程的前提下,能连续监测单个细根从出生到死亡的变化过程,也能记录细根乃至根毛和菌根的生长、生产和物候等特征,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,包括根的长度、面积、根尖数量、直径分布格局、死亡根及存活根数量等等。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,广泛运用于苗木培养、作物生长模型研究、根系病理分析、昆虫行为生态等领域。
二、原理
AZR-100利用微根管技术,由一个插入土壤中的微根窗管、摄像头、标定手柄、I-CAP系统(由控制器和I-CAP采集器等集成安装于野外工作箱中)组成(参见右图,引自白文明等,2005)。将摄像头伸入埋设在根系周围的透明管内,通过I-CAP系统进行图像抓取根系照相,然后借助专业根系分析软件系统对混合图像进行分析,从而跟踪了解其生长过程。
三、
特点
600*800像素高清摄像头
PDA图像采集系统,便携性强,方便野外试验
20*16mm拍照视野,减少图片拍摄和处理工作量
图像拼接显示,确保相邻图片间无缝连接
电池可供连续使用20h以上
白色光源与紫外光源可选
专业进口图像分析软件,可多幅图片同时分析
四、系统组成
图像捕获系统
紫外光源系统
定位手柄系统
便携式仪器箱
根管及安装工具
专用图像分析软件
五、技术指标
1. 可监测分析参数:细根长、细根直径、细根面积、细根总长、细根总面积、细根平均直径、细根数量及生物量、细根寿命、细根周转率;
2. NTSC制式彩色摄像头,分比率800*600;紫外光源系统,与测量同步使用;
3. 图像抓取系统:采集器,12英寸显示屏,控制器可以遥控摄像头白光水平及聚焦;
4. 标定手柄:通过控制摄像头深度和转动以准确定位图片;
5. 电源:12伏便携充电电池可使用20小时;连接线:除摄像头与控制器连接线外,可根据需求加长;机箱:图像抓取系统集成于野外工作箱上,整套系统可配备背带箱,摄像头配备圆筒便携箱;测管:标准测管直径50mm,长1800mm;
6. 专业进口植物根系数据分析软件。
六、产地
中国、加拿大
七、应用案例
植物对营养元素的竞争性利用(
Science
,
2010
)
James F.、Cahill Jr.等利用微根管观测系统对关键营养元素不同利用策略下的植物根系生长状况进行了为期8周的观测。研究结果显示,在没有竞争植物的条件下,无论关键营养物质在植物周围分布态势如何,植物的根系分布及平均直径不受影响(A、B、C)。当有竞争植物存在时,那么植物根系的分布状况、平均直径则取决于关键营养元素与植物之间的相对距离(D、E、F)。
图中红条是植物甲的平均根系直径,蓝条是植物乙的平均根系直径,阴影是关键营养元素所处位置示意(如果存在的话)。
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