[发明专利]一种扫描植物须根系形态结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种扫描方法，具体涉及一种扫描植物须根系形态结构的方法。

背景技术

根系对植物起着支撑作用，是植物的吸水和吸盐器官，在生态系统的生物地球化学循环中扮演着重要角色。按照植物根系形态的不同，一般可将根系分为直根系根系和须根系根系。草本单子叶植物大多数属须根系，例如：禾本科植物如稻、麦、各种杂草、苜蓿，有草本双子叶植物如甘薯也有须根系。须根系主根不发达，主要由多条从胚轴和茎上长出的不定根组成，组成该根系的根均不增粗，各条根的粗细近似。这些须根在水土流失严重的地区可明显提高土壤抗侵蚀能力，主要通过直径小于1mm的须根起作用，通过增加土壤水稳性团聚体的数量与粒径等作用来提高土壤的稳定性，以抵抗水流分散；还能有效地增强土壤渗透性，减少径流，从而达到减少土壤冲刷的目的(熊燕梅等，2007)。因此从事须根系研究对于提高土壤抗侵蚀性有着重要意义。另外，根长、根系的吸收面积、根系密度是衡量根系吸收能力的重要指标，根系活跃吸收面积和根系密度大，则吸收营养元素和水的能力增加(李话和张大勇1999)。根系的吸收面积可根据根系的形态结构如长度和直径来计算，根系密度是指单位土壤体积中根的总长度。因此对须根系形态结构的精确测量和分析至关重要。

受技术所限，早期利用传统的方法一排水法和甲烯蓝法分别测量须根系的体积和表面积，但是这种方法对于进行大批量须根系植物根系形态结构的研究者来说繁琐、复杂，存在有一定的局限性，因而限制了相关研究的进展。近期以来，随着计算机技术的发展，图像处理系统的引入大大提高了根系形态研究的效率。将根系形态转换计算机能够识别的数字信息，借助自动化智能化的计算机分析处理技术极大的提高了分析的速度和准确性。目前适用于作物形态研究的图象分析的系统有美国CID公司的CIAS、英国DEVICES LTD公司的DIAS、WINDIAS和Delta-T SCAN，加拿大Regent公司的WinRHIZOTron MF等图象分析系统，专门的计算机图形分析软件也被开发出来用于根系图像信息的分析处理，它们的图象处理与分析的主要过程包括图象获取、图象预处理、图象分割与特征提取、图象分析与处理等(陈久军等，2007)。计算机软、硬件领域突飞猛进的发展虽然能满足这些图形分析系统的需求，但是作为系统的起始端，如何能使图象获取过程中所采集的图象不仅清晰、对比度好、质量高，更加准确反映待测目标特性成为扫描技术的关键。

目前，须根系常用扫描技术—平板扫描法是将根系清洗干净(或者染色)后摆放于扫描仪的玻璃板上，盖上盖板进行扫描。虽然根系也进行了预处理，但是须根系不易摆开，特别是具有重大研究意义的(直径<1mm)毛细根不易被分开，与排水法相比，根系图象分析结果(根系表面积、根系体积、根系密度)的准确度降低，图像获取过程中不能正确观察到须根系的形态结构，使分析的结果相对实际值要小，且重复之间缺乏精确性。因此平板扫描技术发明以来，进行地下根系研究的科研工作者为了提高须根系分析的精准性一直在极力改善这种根系平板扫描技术，但是至今仍未找到较为精确的扫描方法。

1、熊燕梅，夏汉平，李志安，蔡锡安。植物根系固坡抗蚀的效应与机理研究进展。应用生态学报，2007，18(4)：895-904

2、李话，张大勇。半干旱地区春小麦根系形态特征与生长冗余的初步研究。应用生态学报，1999，10(1)：110-114

3、陈久军，肖刚，高飞，高济，张元鸣。基于HAB优化算法的图像语义目标对象提取研究。中国图象图形学报，2007，12(8)：1359-1366

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种扫描植物须根系形态结构的方法，该方法成本低、效果好、对于进行大量须根系扫描的使用者来说操作方便、可明显提高根系分析的精确性和准确度。

实现上述发明目的的技术方案是：一种扫描植物须根系形态结构的方法，包括下列步骤：

1)先制作一个质地好、透光率高的玻璃槽，并在槽四壁的外面涂上黑色；

2)然后在玻璃槽内倒入适量的水，并将植物的须根系放入玻璃槽的水中，使须根系在水中完全伸展；

3)最后，将玻璃槽放置于扫描仪的玻璃片上，盖上扫描仪盖板直接进行根系扫描。