一种用于玉米根系生长动态原位监测的方法

本发明涉及植物根系生长监测领域，尤其涉及一种用于玉米根系生长动态原位监测的方法。

背景技术：

1、根系作为植物吸收水分、养分的主要器官，其分布、形态与土壤环境紧密相连，因此根系生长动态既是反映植物生长发育的重要标志，也是土壤生境的重要指示指标。实时、实地获取根系生长动态对于全面理解根-土关系、指导生产实践具有重要科学价值。

2、植物根系生长于地下，原位、无损获取根系生长动态难度极大。根系研究发展至今，已有多种监测方法，如土钻法、土柱法、剖面法、根室法、微根管法等。相比于其他方法，微根管法因其原位、非破坏性等优势被广泛用于植物根系动态研究。东北黑土区属一年一熟种植区，质地黏重、冻土期长、适合作业时间短。以往微根管通常需要提前3～6个月进行预埋，以保证微根管与周围土壤紧密结合，若在秋季作物收获后即安装微根管，容易影响春季机械作业；若在玉米播种后即安装微根管，往往地面以下40cm以下仍为冻层，安装难度极大。此外，微根管安装的位置、角度、数量都会影响根系数据的质量及准确性。

3、因此，亟需提出一种用于玉米根系生长动态原位监测的方法，以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明研发目的是为了解决常用技术形成的影响春季机械作业，安装难度极大的问题，在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

2、本发明的技术方案：

3、一种用于玉米根系生长动态原位监测的方法，包括如下步骤：

4、步骤一：在玉米ve期“胚芽鞘露出地面”至v1期“第一片叶完全展开”进行微根管安装；

5、步骤二：在玉米株之间采用微根管配套的土钻进行预打孔，微根管上缠绕有黑色胶带，同时微根管顶端用盖子密封，然后将微根管推入预打孔中；

6、步骤三：在根系探杆上安装棉布，当玉米v4期“第四片叶完全展开时”打开微根管上盖子，将根系探杆沿微根管顶端深入到微根管底部，然后将带有微型摄像机的根系扫描头沿根系探杆放置于微根管底部，启动扫描头对管壁周围进行360°扫描，扫描完成后利用探竿逐层移动、扫描，直至地面，并标记采样初始位置，得到根系图像；

7、步骤四：将采集的根系图像利用根系分析软件进行处理，根据研究需求，生成不同土层或整个土壤剖面的根系数据。

8、优选的：步骤一中在微根管安装前，先用土钻在垄台上玉米株之间进行冻土层监测。

9、优选的：步骤二中预打孔与地面的夹角为45°，预打孔距离地面的深度为85cm，在打孔过程中逐层推进，同时在推进过程加水。

10、优选的：步骤二中微根管长度为1m，黑色胶带缠绕在微根管上端的15～20cm处。

11、优选的：步骤二中微根管安装时，同一行或同一处理的试验田安装至少3根微根管，微根管位于两株玉米中间，相邻微根管间隔80cm。

12、优选的：步骤三中扫描头每隔10天采集一次根系图像。

13、优选的：每次采集的根系图像利用根系分析软件进行处理，获取每一张图像中根系长度、根系表面积、根系体积、根系直径、结点数、分支数等信息，并计算根长密度、根系净生长速率及根系周转速率。

14、本发明具有以下有益效果：

15、本发明实现了对玉米根系的原位、连续监测，操作过程简单，监测数据准确可靠：

16、本发明通过在不同位置安装微根管提高监测结果的准确性和可靠性。

技术特征：

1.一种用于玉米根系生长动态原位监测的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于玉米根系生长动态原位监测的方法，其特征在于：所述步骤一中在微根管安装前，先用土钻在垄台上玉米株之间进行冻土层监测。

3.根据权利要求1所述的一种用于玉米根系生长动态原位监测的方法，其特征在于：所述步骤二中预打孔与地面的夹角为45°，预打孔距离地面的深度为85cm，在打孔过程中逐层推进，同时在推进过程中加水。

4.根据权利要求1所述的的一种用于玉米根系生长动态原位监测的方法，其特征在于：所述步骤二中微根管长度为1m，黑色胶带缠绕在微根管上端的15～20cm处。

5.根据权利要求1所述的一种用于玉米根系生长动态原位监测的方法，其特征在于：所述步骤二中微根管安装时，同一行或同一处理的试验田安装至少3根微根管，微根管位于两株玉米中间，相邻微根管间隔80cm。

6.根据权利要求1所述的一种用于玉米根系生长动态原位监测的方法，其特征在于：所述步骤三中扫描头每隔10天采集一次根系图像。

7.根据权利要求6所述的一种用于玉米根系生长动态原位监测的方法，其特征在于：将每次采集的根系图像利用根系分析软件进行处理，获取每一张图像中根系长度、根系表面积、根系体积、根系直径、结点数、分支数的信息，并计算根长密度、根系净生长速率及根系周转速率。

技术总结
本发明涉及植物根系生长监测领域，尤其涉及一种用于玉米根系生长动态原位监测的方法。解决常用技术形成的影响春季机械作业，安装难度极大的问题。包括如下步骤，步骤一：微根管安装时间的选择，步骤二：微根管的安装，步骤三：根系图像的获取，步骤四：根系数据的获取。本发明实现了对玉米根系的原位、连续监测，操作过程简单，监测数据准确可靠。

技术研发人员：朱向明,彭伟,冉恩华
受保护的技术使用者：中国科学院东北地理与农业生态研究所农业技术中心
技术研发日：
技术公布日：2024/12/10