生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展和環(huán)境變化的響應模式必須包括垂直土壤空間的變化以及隨時間的變化，地下土壤特性測量不足是生態(tài)系統(tǒng)研究中的主要觀測偏差。沿300萬年半干旱的美國矮松林地基質年齡梯度，研究了水平（時間）和垂直（土壤剖面）生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展階段的進退特征以及從氮（N）和水的限制轉變到磷（P）的限制。

　　并使用根系分析系統(tǒng)和同位素示蹤生物地球化學分析來研究細根分布、植物吸收深度和相對養(yǎng)分有效性。深層根系在這個模式系統(tǒng)中的擴展作用與生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展階段和相對養(yǎng)分有效性密切相關。完整的土壤剖面對于研究生物群、土壤和地質基質的交匯點以及對生態(tài)系統(tǒng)結構和功能形成更完善的理解至關重要。

　　根系分析系統(tǒng)植物培養(yǎng)與葉綠素熒光在線監(jiān)測：

　　智能LED光源培養(yǎng)臺、冷白光+近紅外LEDs光源，光強0-100%可調(diào)，可模擬晝夜節(jié)律等，溫控范圍高于室溫+2～12度范圍內(nèi)

　　數(shù)字化植物根窗培養(yǎng)單元，可同步監(jiān)測土壤水分、溫度等微環(huán)境，可同步進行土壤營養(yǎng)鹽在線監(jiān)測（需選配營養(yǎng)鹽監(jiān)測單元）

　　葉綠素熒光監(jiān)測模塊，可自動運行葉綠素熒光Protocols，包括Kautsky誘導、熒光淬滅、光響應曲線、OJIP快速熒光動力學等，實時采集監(jiān)測作物生理狀態(tài)大數(shù)據(jù)。