利用多视角图像法分析番茄幼苗根构型对氮水平的响应

文献类型： 中文期刊

第一作者： 惠放

作者： 惠放;马韫韬;朱晋宇;蒋卫杰

作者机构：

关键词： 番茄幼苗;氮;根系特征参数;GIARoot;无损测量

期刊名称： 植物营养与肥料学报

ISSN： 1008-505X

年卷期： 2016 年 22 卷 05 期

页码： 1418-1424

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 【目的】根系作为植物从环境中获取氮素的重要器官,如何无损并高效地获取其特征参数值是当今研究热点。随着高清成像技术的迅速发展,基于多视角图像法是研究植株根构型无损测量的新型方法。本研究对根系多视角成像系统和GIARoot软件平台相结合的多视角图像分析法精度进行了较系统的评估。并利用此套系统动态定量分析了不同氮素水平对番茄幼苗根构型的影响,为进一步研究植物根构型与矿质元素互作提供新的手段和依据。【方法】本研究以"中杂109"番茄为材料进行水培试验,设置4、12、20 mmol/L 3个氮处理,分别以N4、N12、N20表示,定植于透明玻璃柱中16 d。利用自行设计的根系多视角成像系统获取每天根系360°图像序列,并基于GIARoot软件平台对图像序列进行根系特征参数的定量计算,在第16 d时将根系进行破坏性取样,将GIARoot基于无损测定分析的图像系列结果与Win RHIZO Pro的破坏性取样根系扫描图的计算结果进行对比评估。【结果】GIARoot与Win RHIZO Pro根系特征参数评估结果总体上线性回归斜率在0.96~0.99,R2均为0.99,RE为2.95%~12.69%,根总长、根总表面积、根总体积和根平均直径的RMSE分别为44.73 cm、4.96 cm2、0.09 cm~3、0.05 mm,各个根系特征参数差异均不显著(P>0.05)。在N4、N12、N20 3个氮处理下,番茄幼苗定植16 d内各根系特征参数值均为N12处理最大,且N20的根总长、根总表面积、根垂直投影面积、根总体积分别比N4的高14.2%、13.2%、35.8%、27.7%,而N4的横截面最大根个数、一级侧根个数分别比N20的高28.2%、30.4%。不同氮水平间,第4 d根总长、根总表面积、根垂直投影面积出现显著性差异(P<0.05),N12分别比N20显著高113.9%、153.7%、113.8%。第12 d根总体积、横截面最大根个数出现显著性差异(P<0.05),N12分别比N20显著高57.0%、117.9%。而根平均直径16 d内无明显差异(P>0.05),均在0.42~0.54 mm。【结论】利用将多视角成像系统和GIARoot软件平台结合的多视角图像法,进行无损测量获取根系特征参数值是可行的。通过对不同氮水平下番茄幼苗各根系特征参数分析表明,适当提高氮浓度可以促进番茄幼苗根系生长,20 mmol/L的高氮对根系生长具有抑制作用,且相对于根总长、根总表面积、根垂直投影面积、根总体积,这种抑制对侧根数量尤为明显,氮素浓度对根平均直径影响最小。

分类号： S641.2

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