本次分享一篇由德國波茨坦大學環(huán)境科學與地理研究所團隊在《Rhizosphere》上發(fā)表的一篇學術(shù)論文--Spatio-temporal patterns of rhizosphere CO₂ concentration are linked to root type and soil moisture dynamics in white lupine。本文探討了白羽扇豆（Lupinus albus）根際CO₂濃度的時空模式，并分析了這些模式與根類型和土壤水分動態(tài)之間的關聯(lián)。研究通過使用根際管（rhizotron）實驗系統(tǒng)，結(jié)合平面光極成像技術(shù)，對白色羽扇豆的根際區(qū)域進行了詳細的監(jiān)測和分析。

在本文中，平面光極技術(shù)被應用于監(jiān)測白色羽扇豆（Lupinus albus）根際區(qū)域的CO₂分壓（pCO₂）。通過這種技術(shù)，研究人員能夠詳細地了解根際pCO₂的時空動態(tài)，以及這些動態(tài)如何依賴于根的類型和土壤水分條件。以下是平面光極在本研究中的具體應用：

1. 監(jiān)測根際pCO₂：研究人員使用平面光極成像技術(shù)每日在恒定土壤水分條件下測量pCO₂，以及在連續(xù)的干旱-再濕潤實驗中每小時測量pCO₂。這種高頻率的監(jiān)測有助于捕捉根際CO₂濃度的快速變化。

2. 分析根類型對pCO₂的影響：研究發(fā)現(xiàn)，在植物生長的早期階段，圍繞叢根形成了高CO₂濃度區(qū)域，而在側(cè)根周圍的pCO₂相對較低。這表明不同類型根系的代謝活動對根際CO₂的產(chǎn)生有不同的影響。

3. 評估土壤水分對pCO₂的影響：通過干旱-再濕潤實驗，研究人員觀察到土壤再濕潤后根表面pCO₂的顯著增加。這表明土壤水分條件對根際CO₂的傳輸和釋放有重要影響。

4. 量化CO₂積累區(qū)域的變化：研究還發(fā)現(xiàn)，圍繞叢根的CO2積累區(qū)域在濕潤土壤中顯著增大，而在側(cè)根周圍的CO₂積累區(qū)域則相對較小且變化不大。這說明土壤水分條件對根際CO₂梯度的形成和分布有顯著影響。

通過這些應用，平面光極技術(shù)為研究人員提供了一種強有力的工具，以非侵入性、高分辨率的方式監(jiān)測根際區(qū)域的CO₂動態(tài)。這不僅有助于理解植物根系和土壤微生物如何相互作用影響土壤CO₂的產(chǎn)生和釋放，還有助于揭示土壤水分變化如何調(diào)節(jié)這些生物地球化學過程。這對于預測和管理土壤碳循環(huán)具有重要意義，特別是在全球變化背景下對土壤作為碳匯或碳源功能的理解。

平面光極技術(shù)是當今先進的光電傳感技術(shù)之一，智感環(huán)境團隊基于這種技術(shù)，相繼開發(fā)出了一種封閉式平面光極設備(PO2100)和一種便攜式平面光極設備(PO1100)，可實現(xiàn)pH、DO和CO₂實時高分辨率檢測，這在光電傳感技術(shù)領域是-項重大的突破。2020年智感環(huán)境的PO1100設備成功走進法國波爾多大學，為“中國制造"贏得了世界的尊重。