通過葉片測量根系長度的新方法可幫助提高作物產(chǎn)量

一項(xiàng)新技術(shù)可能會使作物的根系培育更深。這種非破壞性過程包括快速檢查植物的葉子，以了解其根系深入土壤的程度。

深根植物比淺根植物更耐旱，因?yàn)樗鼈兊拈L根能夠進(jìn)入地下水位，而短根無法進(jìn)入地下水位。深根植物也更善于吸收氮等養(yǎng)分，而這些養(yǎng)分往往會隨著雨水或灌溉水深入土壤。

還有一個(gè)減少溫室氣體排放的好處是，植物的根扎得越深，其捕獲的大氣二氧化碳在土壤中鎖定的時(shí)間就越長。這是因?yàn)槎趸际怯扇~片吸收并帶入根部的。

出于這些原因和其他原因，作物科學(xué)家一直在努力培育根系更深的作物新品種。

目前，檢查根系長度的標(biāo)準(zhǔn)方法是在試驗(yàn)地里挖出多株植物，然后用卷尺測量它們的根系。這個(gè)過程不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且在研究后期無法再次測量這些植物的根系，因?yàn)樗鼈儾粫恢匦路N植。

一項(xiàng)新的根部測量方法（LEADeR）由美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的喬納森·林奇教授及其同事創(chuàng)造。這項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)是，在任何給定的農(nóng)田里，不同的礦物質(zhì)和其他元素存在于土壤的不同深度。當(dāng)植物的根系向下生長到土壤中時(shí)，就會吸收這些元素，并將其帶入葉片。因此，通過觀察葉片中含有哪些土壤元素，就可以知道根系目前已經(jīng)向下生長了多遠(yuǎn)。當(dāng)然，首先需要知道哪些元素位于哪個(gè)深度，這可以通過采集和分析有關(guān)田地的初始土壤核心樣本來確定。

在這項(xiàng)研究中， 喬納森· 林奇教授團(tuán)隊(duì)在美國4個(gè)地點(diǎn)種植了30個(gè)不同基因的玉米品系，并在6年時(shí)間里對這些地點(diǎn)的土壤和葉片進(jìn)行了檢測。葉片分析則在現(xiàn)場使用手持式X射線熒光分光光度計(jì)進(jìn)行。對于根系長度在30厘米或更長的植物，LEADeR的精確度與傳統(tǒng)的根系測量技術(shù)不相上下。

盡管如此， 在某些試驗(yàn)地塊中，不同土壤深度的不同天然元素之間可能沒有明確的界限。在這種情況下，可以在種植作物之前，將鍶等“示蹤元素”埋入已知深度的土壤中。一旦鍶開始在葉片中出現(xiàn)，作物科學(xué)家就會知道根系已經(jīng)到達(dá)了那個(gè)深度。

重要的是， 雖然研究中使用的是玉米，但LEADeR應(yīng)該適用于所有類型的植物。

“ 要培育根系更深的作物， 你需要觀察成千上萬株植物。把它們挖出來既費(fèi)錢又費(fèi)時(shí)，因?yàn)橛行└瞪钸_(dá)兩米或更深。”喬納森·林奇教授說，“每個(gè)人都想要深根作物，但直到現(xiàn)在，我們還不知道如何獲得它們。”

有關(guān)這項(xiàng)研究的論文最近發(fā)表在美國《作物科學(xué)》雜志上。（ 綜合整理報(bào)道）（策劃/羅媛）