土壤孔隙结构与水分、气体运移
土壤团聚体形成、稳定性及养分保持机制
土壤动物活动痕迹及其对土壤结构的影响
土壤-微生物空间分布与微生境分析
植物根系构型、分布及其与土壤互作
茎秆、叶片、种子、果实等器官的内部三维结构
植物维管系统、孔隙网络与水分输导研究
植物响应环境胁迫(如干旱、淹水、机械损伤)的结构变化
根-土界面互作过程与资源获取策略
根系生长对土壤结构的塑造效应
根际微域中水分、养分与微生物的空间异质性
植物根系与土壤动物、微生物的互作可视化
1、取样:
用小铲子清除土壤表面的杂物,CT扫描原状土柱采集使用高强度抗压PVC管(高10 cm,内径5 cm)进行操作。取样前将PVC管一端打磨成刀刃状打入土中进行取样,采集深度为5-10 cm。采样完成后,用保鲜膜对PVC管进行密封用于Micro-CT扫描。
2、检测
Micro-CT扫描通过计算机控制射线源发出射线束,旋转样品台承载所取的原状土柱,以0.5°/s的速度旋转,平板探测器负责采集扫描获得的系列投影数据,最后计算机通过将采集到的投影数据重建为土壤的横切片图像,每个样品可重建出大概1600张横切面图像。扫描过程中电压最大为160 kV和电流50 μA左右,扫描精度为25.5 μm。
3、图像分析
使用Avizo软件对上述重建后的图像进行图像处理。1.对样品倾斜角度进行矫正,并选择感兴趣区域(ROI),将其余部分裁切掉,减少数据内存大小。2.选择合适的滤波方式使样品的边界更加明显或去除多余的噪点。3.进行阈值分割提取土壤孔隙,选择合适的阈值范围,准确分割土壤孔隙。4.通过算法区分孤立孔隙和连通孔隙。5.计算孤立孔隙的直径、面积、体积等参数。6.连通孔隙可通过孔隙网络模型(PNM)计算出孔隙的直径、面积、体积及吼道的长度等参数。7.孔隙结构的3D表征展示。
土壤孔隙提取
孤立孔隙:
孔隙大小、面积、体积等
连通孔隙:
可通过孔隙网络模型计算孔隙大小、面积、体积、厚道长度、直径等
孔隙网络模型(PNM)
1、取样
环刀取样,过筛(不同孔径的筛子,根据用户需求)。
扫描精度根据团聚体的大小所用精度不同,2mm左右的团聚体扫描时间大概需要40 min,扫描过程中电压80 kV,电流80 μA。
同土柱样品。
团聚体孔隙提取
1、采样
采n年生植物枝条,至于密封袋中低温保存带回实验室。将枝条从密封袋中去除,放入冷冻干燥仪中进行冷冻干燥。干燥结束,将枝条取出并放入防潮柜中,防止枝条返潮,待测。
以0.2°/s的旋转步长进行扫描,获得的系列投影数据,通过将采集到的投影数据重建为土壤的横切片图像,每个样品可重建出大概2000张横切面图像。扫描过程中电压最大为50 kV和电流110 μA左右,扫描精度为5 μm。
1.样品倾斜校正。2.滤波去噪点。3.选择感兴趣区域(ROI)。4.阈值分割进行植物木质部导管提取。5.导管参数计算。
可获得的参数:导管数量、长度、面积、体积、导管的直径等
三维展示
1.印度檀香(半寄生植物,根寄生)
2.广寄生(半寄生植物,茎寄生)
# 栢晖 #
—特色检测指标—
土壤、植物酶活检测
氨基糖、PLFA及其同位素、磷组分
木质素酚、CUE、有机氮组分、有机酸
氨基酸、微生物量碳氮磷、同位素等
苯多羧酸、红外光谱、微生物多样性等
其他土壤、植物、水体等常规检测指标均可测定