近日，北京澳作生態儀器有限公司順利完成敦煌研究院國家古代壁畫保護工程技術研究中心AZR-300TF復合根系熒光監測系統的安裝培訓工作。該系統將用于西北地區古城墻遺址下植物根系與土壤動物的原位動態研究，為土遺址生物病害防治與植物影響評估提供一套無損、原位、微觀可視的觀測手段。

古城墻下的“地下威脅"，需要被真正看見

在西北地區，古城墻、土遺址周邊的植物根系對遺址本體的影響，一直是保護工作關注的焦點。

已有研究明確揭示了這一問題的嚴重性：探地雷達探測顯示，高臺明長城河西楊根系分布在墻體深度約35~85cm處，主根徑約10~12cm，直接造成了遺址裂隙；北庭故城榆樹根徑在5~40cm之間，直徑10~20cm的根系對遺址造成了嚴重影響。莫高窟窟區銀白楊根徑達35~60cm，深度在20~150cm范圍內，直徑大于50cm的根系向洞窟崖體方向延伸，對洞窟安全構成隱患。

但探地雷達能告訴我們“根在哪里、有多粗"，卻回答不了另一個同樣關鍵的問題：這些根系周圍的土壤動物在做什么？土壤動物（如線蟲、跳蟲、蚯蚓等）的取食與活動，直接影響根系分泌物的組成和根際微環境，進而可能改變根系對土遺址的作用方式與速率。根系形態、根系活力、土壤動物活動三者之間的關聯，在土遺址保護研究中幾乎是一片空白。

傳統研究方法面臨一個根本性矛盾：要看清根系和土壤動物，就得挖開遺址；但遺址一旦挖開，破壞就不可逆轉。微根窗技術是當前能同時滿足“原位"與“微觀觀測"需求的路徑。

AZR-300TF：為土遺址根系研究定制的觀測方案

AZR-300TF基于微根窗技術，通過在遺址周邊預埋透明觀測管，實現對活體根系及根際微環境的長期、非破壞性定位監測。針對古城墻下植物根系與土壤動物研究的特殊需求，系統在三個維度上提供了不可替代的能力。

第一，根毛級分辨率，根系與土壤動物同框觀測。

AZR-300TF的攝像模式配備3840×2880像素（4800dpi）高清攝像頭，分辨率達10μm級。這一精度足以清晰觀測根毛、菌根結構，以及根際周圍的土壤動物個體——跳蟲、線蟲、螨類等微小節肢動物在根表的活動狀態。對于研究“土壤動物是否被特定狀態的根系吸引或排斥"“根系衰老過程中土壤動物群落如何響應"等問題，這是目前能在不破壞遺址的前提下獲取直接視覺證據的手段。

第二，紫外光雙光源，精準辨別根系活力狀態。

系統標配白光與紫外光雙光源。紫外光模式下，活根與死根呈現截然不同的成像特征，可準確區分。在土遺址保護研究中，這一功能的價值在于：只有活根才具有主動的生理活動，才可能通過分泌有機酸等方式加速遺址本體的化學風化。死根雖然同樣占據土壤空間，但其對遺址的化學作用機制與活根有本質區別。紫外光模式讓研究者能夠將“根系對遺址的化學影響"從“根系對遺址的物理影響"中剝離出來，為保護決策提供更精細的判斷依據。

第三，攝像+掃描一體，兼顧微觀行為與整體分布。

攝像模式看細節，掃描模式看格局。掃描模式一次獲取216×220mm的大范圍圖像，分辨率可選300~1200dpi。對于古城墻遺址，研究者可以用掃描模式快速評估某一區段根系的總量、分布深度和空間密度，再用攝像模式對高風險區域（如靠近墻體基部、裂隙發育處）進行微觀觀測。兩種模式在同一根觀測管內自由切換，無需更換設備，也無需重新布設觀測點。

應用于哪些研究方向？

方向一：古城墻下根系活力與遺址風化速率的關聯機制。利用紫外光模式定期監測同一根系的活/死狀態變化，結合根系分泌物的化學分析，量化“活根生物量"與遺址本體化學風化指標之間的定量關系。

方向二：土壤動物對根系衰老過程的響應行為。通過高分辨率攝像持續觀測細根從活躍到衰老死亡的全過程中，根際土壤動物的出現頻率、取食痕跡和活動模式變化，揭示根系-土壤動物互作的時序規律。

方向三：不同植物種類對土遺址的差異化影響評估。對比不同樹種（如楊樹、榆樹）根系在相同遺址環境下的形態特征、活力動態和根際動物群落差異，為遺址周邊植物管理提供物種層面的科學依據。

方向四：根系對遺址墻體物理擠壓的長期監測。利用掃描模式追蹤靠近墻體根系的空間延伸方向和直徑增長速率，評估其對墻體結構穩定性的潛在威脅。