一、 用途：

BTC-100根系生態監測系統是利用微根窗（Minirhizotron）技術用于非破壞性監測分析根系動態的儀器技術， 它是一種非破壞性、定點直接觀察和研究植物根系的方法，其優點是在不干擾細根生長過程的前提下，能連續監測單個細根從出生到死亡的變化過程，也能記錄細根乃至根毛和菌根的生長、生產和物候等特征，是估計生態系統地下C分配和N平衡研究的有效方法，結合所提供根系分析軟件，能夠將根系相關數據定量化，包括根的長度、面積、根尖數量、直徑分布格局、死亡根及存活根數量等等。還可以根據用戶需求監測土壤水分狀況，從而研究根系所在區域內溶質運移及水分脅迫所引起的生理變化，廣泛運用于苗木培養、作物生長模型研究、根系病理分析、昆蟲行為生態等領域。


二、 原理：
    利用微根窗技術（Minrhizotron，又稱微根管技術），由一個插入土壤中的微根窗管、攝像機、標定手柄、控制器和一臺計算機（控制器和電腦集成在一起組成圖像抓取控制系統）組成（參見右圖，引自白文明等，2005）。將攝像頭伸入埋設在根系周圍的透明管內，通過I-CAP控制系統進行圖像抓取根系照相，然后借助根系分析軟件系統對混合圖像進行分析，從而跟蹤了解其生長過程。


三、 組成：

1. 系統硬件部分主要由具100倍放大功能的攝像頭、定位手柄系統、I-CAP控制系統（由控制器和I-CAP計算機等集成安裝于野外工作箱中）、便攜充電電池及微根管組成。

2. 根系分析系統：WinRHIZO TRON MF圖像分析軟件，或WinRHIZO TRON圖像分析軟件

四、 基本技術指標：

1、 可監測分析參數：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、細根數量及生物量、細根壽命、細根周轉率等，其100倍高倍放大功能可用于監測分析根毛及菌根生理生態和動態。

2、 攝像頭：NTSC制式彩色攝像頭（歐洲PAL視頻制式可選），防水性能設計，4800 X 2400 解析度，帶光源及可調節性強度白光系統（variable intensity White light system）可以使攝像頭深入土壤深層；BTC－100光學放大倍數為100倍；具管道清潔器可以防止因測量管附著土壤顆粒或彎曲造成攝像頭自由攝像；可配UV照明系統（備選），從而在白光和UV光之間切換，以辨別活的和死亡的組成部分。

3、 I-CAP控制系統：I-CAP計算機，12英寸顯示屏，控制器可以遙控攝像頭白光水平及聚焦。

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

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，還可根據客戶需求加長。

7、 機箱：I-CAP控制系統配置于野外工作箱上，整套系統配備被帶箱以方便野外工作，被帶箱具旅行桌可方便地將系統放在桌面上；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、 根系分析系統：

WinRHIZO TRON圖像分析軟件：可以以交互方式方便地分析根系，該軟件分析一幀圖像。操作者需要在不同圖像間手動跟蹤所需分析的根，軟件在屏幕上顯示根的形態信息。用于可以根據需要編輯各個根部。在屏幕上通過圖形方式顯示根長度分布、面積、體積、根尖數量等，將它們作為根直徑的函數。軟件可以提供根長度、平均直徑、投影面積、表面積、根體積、分類數量、每個直徑類的根尖數量等。測量結果可以顯示在屏幕上，同時提供分析數據的文件。程序可以自動檢索并分析此前在相同地點拍攝的圖像。

WinRHIZO TRON MF圖像分析軟件：除了以上分析功能，該軟件能夠使用戶處理時間-空間上的連續性，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的圖像上從而節約分析時間。

五、產地：美國


六、近期主要參考文獻

1. 白文明、程維信、李凌浩，微根窗技術及其在植物根系研究中的應用。生態學報，2005，25（11）：3076-3081.

2. 李俊英、王孟本、史建偉，應用微根管法測定細根指標方法評述。生態學雜志，2007，26（11）：1842-1848.

3. 邱俊、谷加存、姜紅英等，樟子松人工林細根壽命估計及影響因子研究。植物生態學報，2010，34（9）：1066-1074.

4. 宋森、谷加存、全先奎等，水曲柳和興安落葉松人工林細根分解研究。植物生態學報，2008，32（6）：1227-1237.

5. 于水強、王政權、史建偉等，氮肥對水曲柳和落葉松細根壽命的影響。應用生態學報，2009，20（10）：2332-2338.

6. A.L.Kalyn， K.C.J.Van Rees. Contribution of fine roots to ecosystem biomass and net primary production in black spruce， aspen， and jack pine forests in Saskatchewan. Agricultural and Forest Meteorology， 2006， 140:236-243.

7. C. E. Wells， D. M. Glenn， and D. M. Eissenstat. Soil insects alter fine root demography in peach(prunus persica). Plant， Cell and Environment， 2002， 25: 431-439.

8. Carolyn S. Wilcox， Joseph W. Ferguson， George C.J. Fernandez， etc. Fine root growth dynamics of four Mojave Desert shrubs as related to soil moisture and microsite. Journal of Arid Environments， 2004， 56:129-148.

9. Christel C.Kern， Alexander L. Friend， Jane M.Johnson， etc. Fine root dynamics in a developing Populus deltoides plantation. Tree Physiology， 2004， 24:651-660.

10. Colleen M. Iversen， Joanne Ledford and Richard J. Norby. CO2 enrichment increases carbon and nitrogen input from fine roots in a deciduous forest. New Phytologist， 2008， 179: 837-847.

11. D.G.Milchunas， J.A.Morgan， A.R.Mosiers， etc. Root dynamics and demography in shortgrass steppe under elevated CO2， and comments on minirhizotron methodology. Glogal Change Biology， 2005， 11:1837-1855.

12. James F.Cahill Jr.， Gordon G. McNickle， Joshua J.Haag， etc. Plant Integrate Information about Nutrients and Neighbors. Science， 2010， 328: 1657.

13. Jinmin Fu and Peter H. Dernoeden. Creeping Bentgrass Putting Green Turf Responses to Two Summer Irrigation Practices: Rooting and Soil Temperature. Crop Scinece， 2009， Vol. 49: 1063-1070.

14. John S. King， Timothy J. Albaugh， H. Lee Allen， etc. Below-ground carbon input to soil is controlled by nutrient availability and fine root dynamics in loblolly pine. New Phytologist， 2002， 154: 389-398.

15. Laurent Misson， Alexander Gershenson， Jianwu Tang， etc. Influences of canopy photosynthesis and summer rain pulses on root dynamics and soil respiration in a young ponderosa pine forest. Tree Physilogy， 2006， 26:833-844.

16. Michael F. Allen. Mycorrhizal Fungi: Highways for Water and Nutrients in Arid Soils. Vadose Zone Journal， 2007， 6(2): 291-297

17. Seth G. Pritchard， Hugo H. Rogers， Micheal A Davis etc. The influence of elevated atmospheric CO2 on fine root dynamics in an intact temperate forest. Global Change Biology， 2001， 7: 829-837.

18. Weixin Cheng， David C.Coleman and James E.Box Jr. Measuring root turnover using the minirhizotron technique. Agriculture， Ecosystems and Environment， 1991， 34:261-267.