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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。
使用方式是在野外或溫室中，在被研究的植物或作物周圍用根鉆打下直徑70mm的探孔，將透明的防水根管伸入到土壤中，將儀器放入根管中，就可以掃描獲取根管管壁上的根系圖像。掃描完成后儀器可以取出帶走，根管保留留在野外，以供下次采集圖像，用來對比分析植物根系的動態生長情況。根管為一端密封一端開口的透明防水抗紫外線紅口管，型號為RootTube-70。根管開口端有防水密封膠冒，在不采集圖像時可以有效防止雨淋和浸泡時根管進水。根管埋設好后不會對植物根系的生長和土壤的水勢造成影響，不影響其他參數的測試，例如測量土壤蒸騰、水勢、溫度、水分等參數。油松根圖像和放大200倍的海沙圖像依然很清晰。
2.技術指標
儀器用途：在植物自然生長狀態下，獲取植物根系原位的高清圖片信息，輔助以專業分析軟件獲取植物根系重要參數，提供給植物根系生態、抗逆性、脅迫等研究者地下根系生長的研究資料。
2.1★分辨率： 1200DPI；
2.2★透明觀察管尺寸：內徑4-6cm可定制，長度可定制；
2.3★掃描速度：在1200DPI模式下，掃描速度為5～10s；
2.4 軟件放大分辨率：19200*19200像素；
2.5 圖像像素：9600*9600像素（1200DPI）；
2.6 工作環境：-5℃～55℃，相對濕度0～100%RH（沒有水汽凝結）；
2.7 掃描角度：360度無死角；
2.8 圖像色彩模式：彩色；
2.9 數據傳輸：USB；
2.10 數據存儲：存儲在筆記本電腦、平板電腦、MUPC；
2.11 工作方式：連接筆記本電腦（或平板電腦等）工作；
2.12 測量方式：可定點、定位連續監測；
2.13 畫面尺寸：360°高分辨率圖像，非拼接圖像；
2.14 數據瀏覽載體：掌上筆記本、臺式機等有USB接口的設備；
2.15 充電電壓：筆記本電壓；
2.16 供電電源：筆記本USB端口供電或外接蓄電池或交流電源適配器；
3.軟件分析
根系原位監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。
RootAnalysis是一款真正意義上為科研人員服務的功能強大的專業根系分析軟件，可以對根系成像結果進行分析，其主要特性如下：
3.1★可進行Pregizer\Topology拓撲結構分析，進行根直徑、RHS\UCL顏色分級分析；有根系生物量快速測量，12種單根系參數、30種活根死根統計學參數、30種拓撲統計學參數、5種根系節點趨勢和顏色參數，使得數據分析更全面可靠
3.2★豐富的快捷鍵功能，繪制根系輕松且迅速。可粘貼復制根系，多節點框選，整體拖拽平移，尤其適合根系時空對比分析；對導入的圖像進行旋轉、更改圖像分辨率(DPI)、更改圖像尺寸、圖像增強、調整圖像對比度、對圖像進行銳化處理
3.3★多文檔操作，便于不同時間采集的同類數據或同一時間采集的不同數據進行對比分析，進行時空動力學變化分析；能對每條根進行命名，定義是否活根；對根系采集的時間地點進行管理，對圖像進行角度偏移校正，進行注釋以便進行數據的管理；
3.4★能對每條根進行命名，定義是否活根，通過拖拽關鍵節點以**擬合曲折根系，指定根系父子拓撲關系；對根系采集的時間地點進行管理，對圖像進行角度偏移校正，進行注釋以便進行數據的管理
3.5 支持多國語言，支持英文、中文；支持Windows的32位和64位操作系統
3.6 導出Excel表格數據，便于后期Excel、MatLab、SPASS等軟件的處理與分析
4.配置清單
4.1 主機1套
4.2 專業根系分析軟件圖像抓取系統 1套
4.3 延長桿 1套
4.4 數據線 1根
4.5 電子版材料 1份
4.6 儀器箱 1個
4.7 1米長內徑4-6cm可定制微根管20根；
4.8 安裝工具1套；
5.服務
（1）我公司組建有一批過硬的維修服務人員，對出現的任何問題都能在*快的時間內進行響應，進行維修和更換。
（2）產品交付一周內，我公司售后服務部的工作人員會根據客戶的聯系方式，進行電話跟蹤咨詢，直到客戶滿意為止。
（3）所有有關于產品質量投訴，在24小時內經予答復，并根據投訴的情況確定處理措施，進行維修和更換。
（4）產品設備及所有配套產品保證期1年，保質期內有關于產品質量引發的費用，由我公司承擔。
（5）保質期內由于貴方的使用不當，或者是自然環境造成的我方免費提供維修，維修所用的材料和配件均只收成本價。
（6）保修期內上門免費服務，保修期外，終身維修，用戶只按出廠價承擔維修所需配件費用。超出保修期的產品，我終身檢測和維護。
（7）售后服務更有7×24小時隨時響應服務和免費電話技術支持，保證買方能及時與賣方技術支持人員取得聯系。現場支持時，當設備發生故障時，我公司技術人員在事發48小時內趕到項目現場進行技術支持，及時將設備恢復正常功能運行。
（8）產品驗收時，我們會組織培訓人員現場培訓（操作、維護等）。每年定期舉辦根系研究方面的培訓，保證老師您的學生始終可以熟練操作和分析，即使每年有新學生參與到項目中，但您的項目不會因為人員的變化而受到影響。除了培訓，軟件的使用還有視頻教程，確保您項目能如期保質保量的進行。
6.更多服務
培訓：免費上門培訓。
技術咨詢：隨時免費提供。
維護或維修：長期提供校準和檢修服務。
三、客戶群體
1.典型用戶
已在中國科學院、中國農業科學院、東北林業大學、中國林業科學研究院、西北農林科技大學、西南大學、成都師范學院、福建農科院、華中農業大學等多所高校和研究所的農業生態學、濕地保護、植物保護、植物科學等多個專業的科學研究和學生培養教育中應用。
部分用戶名單：
中國科學院地理所
北京園林科學研究院
西南大學
吉林省農業科學院
中國科學院大學
中國農業科學院
中國農業大學
山東農業大學
河南省農業科學院
南京林業大學
中國林業科學研究院
華中農業大學
安徽農業大學
福建省農業科學院
長春師范大學
北京市農林科學院
東北林業大學
成都師范學院
西藏那曲草原站
長江師范學院
北京植物園
西北農林科技大學
呼倫貝爾市林業科學研究所
福建鼎天農業科技有限公司
新疆農墾科學院
……
隨著根系研究的不斷延伸，我們的客戶也在持續增加中。
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