細根是植物地下資源獲取器官，可通過改變細根形態(tài)、生長動態(tài)和生理活性等響應和適應環(huán)境變化，且任何影響細根生長的因子都可以影響植株表現(xiàn)。雖然認識細根空間分布和動態(tài)變化有利于選擇合適的地點和時間進行施肥，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)，但是目前對作物細根生長動態(tài)和空間分布的認知仍非常缺乏，尤其園藝植物，導致長期過量和不合理施肥已經(jīng)導致嚴重的面源污染，阻礙著農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，威脅著人類健康，所以亟需基于細根動態(tài)變化精耕細作。
鑒于對柑桔細根的季節(jié)變化和空間分布知之甚少，西南大學柑桔研究所/中國農(nóng)業(yè)科學院柑橘研究所朱世平老師團隊采用微根管法觀測了四種砧木柑桔細根的動態(tài)變化和空間分布，研究發(fā)現(xiàn)，Trifoliate (Poncirus trifoliata)的細根直徑最小，Carrizo (Citrus sinensis × P. trifoliata)的細根直徑和細根數(shù)量最大；在冬季土壤水分虧缺狀態(tài)下，Trifoliate的根直徑、根長和根表面積相比其它季節(jié)快速變化；但Trifoliate的動態(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的細根距主干最近且分布最深，而Rusk (C. sinensis × P. trifoliata) 的細根距主干遠，Xiangcheng (C. junos)的細根分布淺，相比Trifoliate和Rusk的細根主要分布于-45~-30cm，Xiangcheng的細根主要分布于-30~-15cm，Carrizo的細根則相對均勻地分布于不同土層深度。該研究不僅揭示了可表征細根物候的細根功能屬性差異和不同砧木細根功能屬性動態(tài)變化，還揭示了四種砧木的細根空間分布格局，有利于柑桔精耕細作。
2024年5月22日，該項研究結(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監(jiān)測系統(tǒng)CI-600 (美國CID)作為圖像采集單元，該設備可掃描獲取近360°的微根管圖像，單幅圖像圖幅可達21.59 cm×19.56 cm，可用于較長時間尺度的根系生長動態(tài)研究；配套WinRHIZO Tron軟件，不僅可以獲取根長、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動態(tài)。
圖1 根管安裝和圖片獲取
圖2 4種砧木細根數(shù)量和總根長的動態(tài)變化
圖3 4種砧木細根直徑和細根表面積的動態(tài)變化
圖4 4種砧木不同季節(jié)的掃描圖片
圖5 4種砧木細根空間分布的水平距離和垂直深度
圖6 不同土層深度細根根長的動態(tài)變化
圖7 通過微根管技術測得的4種砧木細根三維空間分布
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.