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PMT-Root720根系生長監測系統

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諾亞微光（北京）科技有限公司

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產品介紹

一、植物根系原位監測意義

糧食安全

固沙工程

土壤污染

這些都與植物的根系研究有著密切的關系!

根系對植物起著支撐作用，是植物的吸水器官，吸鹽器官，在生態系統的生物地球化學循環中扮演著重要角色。但是，由于根系是大多數陸地生態系統“隱藏的一半”，對它進行準確取樣、測定、觀察存在一定困難。長期以來，對根系的研究主要還是采用挖掘法、土鉆法、土柱法、容器法、剖面法等傳統方法，采樣破壞性大、工作量大，嚴重阻礙了根系研究的深入開展。《Nature》雜志于2004年6月出版了一本專輯認為“人類對自己腳下土壤的了解遠遠不及對宇宙的了解”，更是佐證了地下生態學的研究難度之大。所以，根系研究方法的選擇，相對于對地上部分而言對研究結果具有更大的影響。

當前，關于植物地上部分的研究已經開展了很長的時間，而且在各個領域均有一定得研究成果，可是地下部分的研究缺相對少之又少，亟待人們去探索發現科。以果樹研究為例，自2000年以來，發表的有關果樹的文獻總共有119765篇，其中有119250篇是研究果樹地上部分的，而僅有515篇文獻是研究果樹地下部分的。可見，地下部分的研究，如同一面大幕剛剛被掀開一角，其中的精彩與奧秘還鮮為人知。隨著科技的進步，這一領域必將吸引越來越多的研究人員參與進來，并探究挖掘其無限的魅力。

一切與植物有關的研究都離不開對根系的研究。包括種子的萌發過程中根系的生長情況，資源植物根系與環境的適應的關系，脅迫情況下植物根系的調控、響應機制，花卉、藥材的根系表型等研究。

1.根系研究意義

植物根系不但起著固定植株的作用，承擔著吸收水分和養分的重要功能，還能合成某些重要的生命物質，對植物根系的研究一直是學者們的研究熱點。

如何加強根系吸水強度、提高根系水分傳導能力，為發展可持續農業、解決水資源供需矛盾提供科學依據，是當前和未來實現節水農業的基礎。植物根系從土壤吸收養分離子的過程，是一個既復雜又重要的問題。它受許多土壤因素的影響，也受植物生理活動的制約以及環境條件的控制。只有了解它們之間的關系，進行一定的調節，才能有效地促進植物生長發育。因此，了解植物根系結構，研究植物根系分布特征，明確土壤水分。養分狀況對植物根系水分、養分傳導的影響，掌握植物根系吸收水分、養分特性，從而為不同類型的農田、草地林地等選擇**的灌水時期和灌水方式、提高植物根系水分利用效率提供依據。

但是，由于根系生長在地下，一旦離開土壤必然造成根系損失，這是當前學者們對根系開展研究面臨的**障礙。根系原位檢測系統是經典根系研究方法的重要突破，也是開展長期生態定位研究的理想方法。根系原位檢測系統能夠在自然狀態下，獲得植物根系的動態信息，為研究者提供可信賴的研究資料。進而，為科學研究提供更加精確的數據支持，推動科研項目的順利展開。

2.測量方法綜述

1）挖掘法，這種方法簡單易行，直觀性強，應用廣泛但是對根系的損傷特別大，據統計約30%的根系在清洗過程中脫落，降低了實際測量的精度和可靠性，而且使同一作物生長全程觀測無法實現。

2）鉆土芯法，取樣迅速簡便、覆蓋面積大，對土壤和環境破壞性相對較輕，但是取樣后需進行各種處理，且過程繁雜。

3）網袋法，優點是可以直接在大田里進行試驗操作，所獲取的根系樣本具有較好的普遍性和代表性，但是采樣過程比較復雜，需要消耗的人力物力較大。

4）分根移位法，便于清楚地觀察分離出的根系，能分期分時研究根系的數量變化，可以獲得準確的根系信息。但是缺乏自然環境的試驗條件，對水肥等條件依賴較大，操作費時費力。

5）同位素研究根系，靈敏度高，測定方便，可以區分活根與死根，但是根系在顯影板上平放時分布不均、交叉過多會降低測量的準確性。

6）植株注射法，通常適用于一年生作物，但是不能反映根系在特定時間內從土壤剖面吸取營養物質的能力，而且應用不當會對環境造成污染。

7）容器法，生長條件易于控制，能迅速獲得相關的特殊研究資料，是禾本科作物的重要研究手段，但是缺乏自然環境的試驗條件，容器壁處根系密集，影響根系生長。

8）霧培法，既可得到完整根系又可充分利用營養液，但是目前使用范圍不大。

9）水培法，可用于進行各種元素不同濃度或缺素試驗，但是適宜水生作物如水稻的研究，其他作物不是特別適合。

10）微根管系統，微根管是一種破壞性較小，定點原位野外觀察細根生長動態狀況的方法，利用微根管方法可以在多個時段對根系進行原位重復觀測，克服了僅依靠對根系進行物理取樣所帶來的諸多缺陷。其**優點是對根系的觀測研究是非破壞性的，在不影響根系生長過程的前提下，長期監測某個根系片斷或單個根系生長發育的變化趨勢；實時追蹤記錄同一根系的生長、死亡動態和物候等特征，而且省時、省工、省力。

3.主要應用

1）農作物，如小麥根系與土壤水分的關系；物候觀測；產量與根系的關系；合理施肥；根系與營養脅迫等。

2）草地，如草地的生產力研究；如何科學進行草地管理；可持續牧業；草坪的管理；牧草根系特征與地理氣候因子的關系等。

3）森林生態系統，如樹木的根系形態；根系發生、生長、衰老和死亡的動態監測；生態系統的物質循環與能量流動；根系呼吸及其影響因子等。

4）菌根，如菌根對根系構型的影響；對根際土壤的生態效應；根系分泌物的作用；菌根對植物根系的影響等。

5）根系病害，如蔬菜根系病害的預防與防治；煙草根系與土壤病害的關系；煙草中煙堿的合成與根系的關系等。

6）園林，如園林植物的栽培；**樹木的保護；植物的引種馴化；植物生長調節劑對樹木根系的影響等。

7）環境保護，如荒漠植物的根系構型；生態適應策略；護坡灌木的根系力學特征；植物根系的護坡抗蝕效應等。

此外，在植物生理、生態、環境、地學、病蟲害防治等學科中，做根系的相關研究均會涉及根系監測的應用。

二、儀器介紹

1.系統介紹

植物根系原位檢測系統摒棄了傳統挖掘清洗根系的研究方法，而采用觀察窗，在原位利用光電原理進行監測，實現了無損獲取真實根系參數的目的，為科學研究工作帶來極大便利。