MS-300半自動根系觀測系統

MS-300半自動根系觀測系統是為水平或小角度安裝的微根管觀測而設計的，常用于根窖或配備有大量微根管的根系實驗室。該系統由控制單元、雙視角成像模塊和帶定位齒條的微根管組成。雙視角成像模塊固定在微根管內的定位齒條上，控制單元根據ICAP命名規則對微根管進行編號，并控制雙視角成像模塊在微根管內獨立移動及定位拍攝，最后自動返回初始位置。這種智能化設計能夠讓操作者只需在不同微根管之間移動雙視角成像模塊即可；此外，控制單元通過RFID（射頻識別標簽）標記微根管編號，即可同時控制多個雙視角成像模塊，以便快速完成大批量根系觀測實驗。MS-300半自動根系觀測系統成像分辨率高達2500dpi，拍攝圖像存儲于可移動U盤中，控制單元能夠根據不同類型的微根管，單獨或批量的預先設定拍攝位置。微根管兩端采用磁性密封蓋設計，可手動變換位置，便于拍攝到微根管內根系圖像。定位齒條既可留在微根管內，也可以在各個微根管之間輪換使用。

主要特點

• 雙攝像頭，分辨率可達2500dpi；

• 具備非線性校準功能，可消除微根管的曲面效應；

• 成像速度快，小于1秒，無需白平衡，可高效獲取圖像；

• 雙視角成像模塊借助定位齒條實現精確定位，通過磁性密封蓋可轉動定位齒條；

• 操作者可同時操作多個雙視角成像模塊，特別適用于根窖或配備有大量微根管的根系實驗室；

• 鋰電池供電，用戶可自行更換電池；

• 專為水平或者小角度安裝的微根管設計，微根管及定位齒條長度可延長至2米；

• 控制單元采用RFID技術自動識別各個微根管編號；
  

技術參數

1.成像方向：雙視角成像模塊

2. 成像面積：
     31mmx24mm（外徑7cm微根管）
         20mm×20mm（軟件可自動裁剪成標準面積，同時可消除微根管曲面效應）

3.  圖像分辨率及格式：800萬像素（3280×2464像素；2500dpi）；jpg格式；

4.  成像速度：＜1秒/張圖像；

5. 圖像命名：遵循ICAP命名規則；

6. 照明光源：環形LED照明，強度可達160-230流明，強度軟件可調；

7.操作系統：帶LCD觸摸屏的控制單元；

8.操作軟件：VSI軟件（觸摸感應），實驗和圖像獲取程序化（包括日期和位置）；

9.圖像存儲：2個可插拔16GB移動盤；

10.供電模塊：可充電鋰電池，含充電器，用戶可自行更換電池；

11.雙視角成像模塊：鋁質外殼，陽極電鍍，長300mm，直徑62mm，重720g；

      12.定位齒條：淬火鋼材質，8mm x 7mm x 700-2000mm，重670-2000g(寬 x 高 x 長)；

基本配置

控制單元，高清雙視角成像模塊，2個可插拔16GB移動盤，RFID標簽，出廠定焦（外徑7cm微根管），2根1.0米的定位齒條，2個磁性密封蓋，便攜箱，鋰電池及充電器，VSI軟件包；

選配：可增加雙視角成像模塊，特別適合根窖或配備有大量微根管的根系實驗中。

MS-300應用案例

案例1. 德國塞爾豪森根窖實驗，樣地略微傾斜，坡度大約為4°，樣地土壤主要為由粉沙壤土層發育而來的淋溶土。在斜坡的底部厚度為3 m，而在頂部則不存在；一個根窖建在斜坡的頂部，另一個根窖建在斜坡的底部。在根窖建成之前，冬大麥-冬小麥在此區域輪作。

            圖1. 地表施工           圖2. 地下微根管設置

圖3.不同時期根系圖片對比

案例2. 德國哥廷根大學根系實驗室是位于大學實驗植物園的野外研究機構，該實驗室于2005年成立，旨在對木本植物的根系進行監測和實驗操作。實驗室由八個排盡水的植物容器（180 cm長 × 180 cm寬 × 220 cm深）組成，兩行放置，可以從兩側進入容器的地下部分。該根系實驗室有一個大型可移動屋頂，在下雨時會自動覆蓋植物容器，從而可以控制實驗的土壤水分。它可以進行諸如基于地上植物器官以至根系水平，幼樹對土壤養分和/或水分狀況差異的響應等相關實驗研究。

案例3. 英國EMR根系實驗室是一個可以對地上以及地下的多年生作物進行現場觀察和采樣的設施。為英國實驗室，支持國家戰略需求，鼓勵科學界內多學科合作，以提供的研究。該地下實驗室最初建于1960年代，在2013年由生物技術和生物科學研究委員會（BBSRC）進行了翻新。目前實驗室已經重新裝備，可研究蘋果樹以及多年生草本的根系生長，從而了解碳從植物到土壤的流動。多年生草本和高密度蘋果園的種植已于2014年進行。

案例4. 荷蘭奈梅根人工氣候室——玉米根系生長試驗。2017年5月至7月，科學家Nyncke Hoekstra和Eric Visser在奈梅根人工氣候室中進行了一個玉米生長實驗，以研究根系對不同營養處理的生長反應。這種野外人工氣候室可使作物處于近田間條件下生長，并能重點關注其根系生長。

產地與廠家：奧地利VSI

參考文獻

• Britschgi, D., P. Stamp, and J. M. Herrera. 2013. Root Growth of Neighboring Maize and Weeds Studied with Minirhizotrons.

  Weed Science 61:319-327.

• Iversen, C. M., M. T. Murphy, M. F. Allen, J. Childs, D. M. Eissenstat, E. a. Lilleskov, T. M.Sarjala, V. L. Sloan, and P. F. Sullivan.

  2011. Advancing the use of minirhizotrons in wetlands. Plant and Soil 352:23-39.

• McCormack, L. M., D.M. Eissenstat, A. M. Prasad, and E. A. Smithwick. 2013. Regional scale patterns of fine root lifespan

  ａnd turnover under current and future climate. Global Change Biology 19:1697-1708.

• Milchunas, D. G. 2012.Biases and Errors Associated with Different Root Production Methods and Their Effects on Field

  Estimates of Belowground Net Primary Production  Measuring Roots. Pages 303-339 in S. Mancuso, editor. Measuring

  roots - An updated approach. Springer Berlin Heidelberg.

• Pinno, B. D., S. D. Wilson, D. F. Steinaker, K. C. J. Van Rees, and S. A. McDonald. 2010. Fine root dynamics of trembling

  aspen in boreal forest and aspen parklａnd in central Canada. Annals of Forest Science 67.

• Rewald, B., and J. E. Ephrath. 2013. Minirhizotron techniques. Pages 1-15 in A. Eshel and T. Beeckman, editors. Plant roots:

  The hidden half. CRC Press, New York, USA.

• Zeng, G., S. T.Birchfield, and C. E. Wells. 2010. Rapid automated detection of roots in minirhizotron images. Machine Vision

  ａnd Applications 21:309-317.

• Dannoura, M., Y.Kominami, N. Makita, and H. Oguma. 2012. Flat Optical Scanner Method and Root Dynamics Measuring

  Roots. Pages 127-133 in S. Mancuso, editor.  Measuring roots - An updated approach. Springer Berlin Heidelberg.

• Nakahata, R., and A.Osawa. 2017. Fine root dynamics after soil disturbance evaluated with a root scanner method. Plant and

  Soil 419:467-487.