细根是植物地下资源获取器官，可通过改变细根形态、生长动态和生理活性等响应和适应环境变化，且任何影响细根生长的因子都可以影响植株表现。虽然认识细根空间分布和动态变化有利于选择合适的地点和时间进行施肥，提高根区资源利用效率，减少面源污染和提升植株表现，但是目前对作物细根生长动态和空间分布的认知仍非常缺乏，尤其园艺植物，导致长期过量和不合理施肥已经导致严重的面源污染，阻碍着农业可持续发展，威胁着人类健康，所以亟需基于细根动态变化精耕细作。
鉴于对柑桔细根的季节变化和空间分布知之甚少，西南大学柑桔研究所/中国农业科学院柑橘研究所朱世平老师团队采用微根管法观测了四种砧木柑桔细根的动态变化和空间分布，研究发现，Trifoliate (Poncirus trifoliata)的细根直径最小，Carrizo (Citrus sinensis × P. trifoliata)的细根直径和细根数量最大；在冬季土壤水分亏缺状态下，Trifoliate的根直径、根长和根表面积相比其它季节快速变化；但Trifoliate的动态变化格局明显不同于其他三种砧木；就空间分布格局而言，Trifoliate的细根距主干最近且分布最深，而Rusk (C. sinensis × P. trifoliata) 的细根距主干远，Xiangcheng (C. junos)的细根分布浅，相比Trifoliate和Rusk的细根主要分布于-45~-30cm，Xiangcheng的细根主要分布于-30~-15cm，Carrizo的细根则相对均匀地分布于不同土层深度。该研究不仅揭示了可表征细根物候的细根功能属性差异和不同砧木细根功能属性动态变化，还揭示了四种砧木的细根空间分布格局，有利于柑桔精耕细作。
2024年5月22日，该项研究结果以“Seasonal changes and spatial distribution of citrus fine roots indifferent rootstocks”为题发表于Scientia Horticulture。
该研究采用了植物根系生长监测系统CI-600 (美国CID)作为图像采集单元，该设备可扫描获取近360°的微根管图像，单幅图像图幅可达21.59 cm×19.56 cm，可用于较长时间尺度的根系生长动态研究；配套WinRHIZO Tron软件，不仅可以获取根长、根表面积等根系功能性状，还可基于Session模式提取不同土层深度的根系生长动态。
图1 根管安装和图片获取
图2 4种砧木细根数量和总根长的动态变化
图3 4种砧木细根直径和细根表面积的动态变化
图4 4种砧木不同季节的扫描图片
图5 4种砧木细根空间分布的水平距离和垂直深度
图6 不同土层深度细根根长的动态变化
图7 通过微根管技术测得的4种砧木细根三维空间分布
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.