細(xì)根是植物地下資源獲取器官，可通過(guò)改變細(xì)根形態(tài)、生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)和生理活性等響應(yīng)和適應(yīng)環(huán)境變化，且任何影響細(xì)根生長(zhǎng)的因子都可以影響植株表現(xiàn)。雖然認(rèn)識(shí)細(xì)根空間分布和動(dòng)態(tài)變化有利于選擇合適的地點(diǎn)和時(shí)間進(jìn)行施肥，提高根區(qū)資源利用效率，減少面源污染和提升植株表現(xiàn)，但是目前對(duì)作物細(xì)根生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)和空間分布的認(rèn)知仍非常缺乏，尤其園藝植物，導(dǎo)致長(zhǎng)期過(guò)量和不合理施肥已經(jīng)導(dǎo)致嚴(yán)重的面源污染，阻礙著農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，威脅著人類(lèi)健康，所以亟需基于細(xì)根動(dòng)態(tài)變化精耕細(xì)作。
鑒于對(duì)柑桔細(xì)根的季節(jié)變化和空間分布知之甚少，西南大學(xué)柑桔研究所/中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院柑橘研究所朱世平老師團(tuán)隊(duì)采用微根管法觀測(cè)了四種砧木柑桔細(xì)根的動(dòng)態(tài)變化和空間分布，研究發(fā)現(xiàn)，Trifoliate (Poncirus trifoliata)的細(xì)根直徑最小，Carrizo (Citrus sinensis × P. trifoliata)的細(xì)根直徑和細(xì)根數(shù)量最大；在冬季土壤水分虧缺狀態(tài)下，Trifoliate的根直徑、根長(zhǎng)和根表面積相比其它季節(jié)快速變化；但Trifoliate的動(dòng)態(tài)變化格局明顯不同于其他三種砧木；就空間分布格局而言，Trifoliate的細(xì)根距主干最近且分布最深，而Rusk (C. sinensis × P. trifoliata) 的細(xì)根距主干遠(yuǎn)，Xiangcheng (C. junos)的細(xì)根分布淺，相比Trifoliate和Rusk的細(xì)根主要分布于-45~-30cm，Xiangcheng的細(xì)根主要分布于-30~-15cm，Carrizo的細(xì)根則相對(duì)均勻地分布于不同土層深度。該研究不僅揭示了可表征細(xì)根物候的細(xì)根功能屬性差異和不同砧木細(xì)根功能屬性動(dòng)態(tài)變化，還揭示了四種砧木的細(xì)根空間分布格局，有利于柑桔精耕細(xì)作。
2024年5月22日，該項(xiàng)研究結(jié)果以“Seasonal changes and spatial distribution of citrus fine roots indifferent rootstocks”為題發(fā)表于Scientia Horticulture。
該研究采用了植物根系生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)CI-600 (美國(guó)CID)作為圖像采集單元，該設(shè)備可掃描獲取近360°的微根管圖像，單幅圖像圖幅可達(dá)21.59 cm×19.56 cm，可用于較長(zhǎng)時(shí)間尺度的根系生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)研究；配套WinRHIZO Tron軟件，不僅可以獲取根長(zhǎng)、根表面積等根系功能性狀，還可基于Session模式提取不同土層深度的根系生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)。
圖1 根管安裝和圖片獲取
圖2 4種砧木細(xì)根數(shù)量和總根長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)變化
圖3 4種砧木細(xì)根直徑和細(xì)根表面積的動(dòng)態(tài)變化
圖4 4種砧木不同季節(jié)的掃描圖片
圖5 4種砧木細(xì)根空間分布的水平距離和垂直深度
圖6 不同土層深度細(xì)根根長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)變化
圖7 通過(guò)微根管技術(shù)測(cè)得的4種砧木細(xì)根三維空間分布
Sai-Hang Zheng, Qiao Gao, Guo-Tao Luo, et al. Seasonal changes and spatial distribution of citrus fine roots in different rootstocks[J]. Scientia Horticulturae, 2024, 334: 113307.