恒美智造平面原位根系监测系统行业方案与原位根系分析仪行业应用

一、五类人在跟根较劲

头一类是生态与土壤。他们关心细根周转：一年长多少、死多少、分解多快，这关系到土壤碳的输入。这类研究要的是同一批根的连续记录，而不是一次性的根量。平面原位这条路给的正是这一条：同一窗口按月扫，白根变褐、褐根消失，按面积折算，周转速率就出来了。挖根法在这里帮不上忙，因为它每次挖到的都是新的根，生死混在一起分不开。连续记录的价值，不在于数有多准，而在于同一个点能一直看下去。连续看下去这件事，靠的是一套笨办法：排班、记账、按点跑、回来交表，四样缺一样，一年的曲线就断在中间。

第二类是育种。品系之间根构型的差别，过去靠挖根比，挖一株少一株，材料本来就少，舍不得挖。原位监测可以在不挖的前提下比：同一批材料种在可埋管的池子里，一根管对一个品系，长到某个时期一起扫，谁的根深、谁的分叉多，图上直接看得到。比完这一季，材料还在，下一季接着用，这是它比挖根省的地方。不挖这一条，对材料少的课题组是硬约束；能反复看，才敢在一个品系上多做几季。材料少的课题组，可以把两个品系种在同一箱的两侧，各埋一根管，省一半空间，也比的地儿公平。管子用恒美智造的 HM-GXY 配短窗，一个箱子放两根，一台主机轮着扫。写方案时两个名字都用得上：平面原位根系监测系统讲装法，根系图像分析系统讲产出。

第三类是栽培与肥水，第四类是林草与园林，第五类是设施与盆栽。栽培关心水肥之后根的响应，响应快，取样要跟得上；林草关心深根，一米管常常不够；设施与盆栽空间小，多用根窗法。五类人的共同点是：都想在根还活着的时候看它，而不是把它挖出来看个断面。恒美智造按这五类各配了一套清单，用户对号拿。五套清单不是死的，用户按自家作物加减，加减完让厂家核一遍再下单。五套清单不是死的，用户按自家作物加减，加减完让恒美智造核一遍再下单，免得配重了。核的时候顺带问一句交付期，赶农时的话，宁可先发主机后补管。

表1 五类人在跟根较劲

表注：五类里，生态的细根难在判；同一根在图上由白转褐，软件只能按颜色分档。

二、生态：细根周转靠连续看

细根周转这件事，难在同一批根。挖根法每次挖到的都是新的根，只能算不同时间的库存量，库存的差值只是净变化，生长量与死亡量分不开。原位法把同一批根盯住：这一根什么时候冒出来、什么时候变色、什么时候不见，三个时点记下来，生长与死亡就分开了。这套算法不复杂，难的是坚持按月扫，扫满一年才有像样的曲线。按月扫这件事，说到底考的是排班，不是设备；排不开班，再好的机器也白搭。排班表按周排，比按月排好使；按月的表，到月中就没人看了，看的人少，漏的就多。

判死活靠颜色，也靠形态。新根白而饱满，老根褐而干瘪；软件按颜色分档，人工再核一遍边缘。有些根表面附着了土粒，颜色发灰，容易误判；这类根要看边缘是否连续，连续的是活根，断续的多半在解体。分档的尺度要统一，同一批图由一个人判，判完把规则记下来，换人时照规则来，数据才不会前后不一致。颜色分档的规则要写下来，写下来才算标准，留在脑子里只是个人经验。颜色分档之外还有一条：根表面发亮的多半是活根，发暗的多半在解体，两条一起看更稳。

折算要小心。窗口面积只有 216 乘 297 毫米，看到的是贴着管壁的一层；要折算成单位土体的量，得乘一个换算系数。这个系数各家用法不同，写文章时要把系数与来源写清，别只报一个数。恒美智造在软件里留了系数输入框，用户按自家土体与窗口的几何关系填进去，填完存成模板，后面每次调用都带着这个数。换算系数写清来源，别人才能复算；这一步做扎实，文章的底气就足。系数这一项，宜在自家土体上做一次标定，标一次管三年，比照搬别人的数可靠。

表2 扫描时的四条规矩

表注：头一条容易被忽略；正午管内温度比土温高好几度，玻璃内侧起雾，整段发白。

三、育种：不用挖就能比品系

育种材料金贵，一个品系几株，挖一株就少一株。过去比根型，只能等收获后挖一批，比的是末了状态；中间怎么长起来的，全凭推测。根系图像分析这条路把这一环补上：同一株从苗期看到成熟，根什么时候开始往下扎、什么时候在表层铺开，都留在图上。图上能看到的，比记在本子上的描述可靠得多。图上能看到的过程，比收获后的一个数更能说明问题，也更容易讲给别人听。讲给别人听的图，越简单越好；一张剖面曲线，比十行数字有说服力，汇报时也省口舌。

比品系要控制条件。同一批材料要种在同一种容器或者同一块地里，管子的埋深、角度、朝向一致；扫描的时段、顺序也一致。条件不一致，品系间的差别就混进了管理差别。有人图省事，一株埋一根短管、另一株埋一根长管，比出来的数根本没法用；这种错在数据上一眼看得出来，可那时已经耽误一季。控制条件这一条，说起来是老生常谈，做起来年年有人栽在同一处。控制条件这件事，写进方案时麻烦，做起来省事；不写，做起来天天吵，吵完还得重做。

读数据时看三样：深层根占比、根尖密度、直径分布。深层根占比高的品系抗旱，根尖密度高的扩展快，细根比例高的吸肥能力强。三样合起来，能给出一个品系的根型画像；这个画像与地上性状一起看，选材的依据就多一层，讨论时也说得清。恒美智造在报表里把这三样单列，出图时也能按品系排在一起比。三样单列之后，品系之间的比较就有了统一口径，讨论时少吵很多架。统一口径之后，跨年度的数据也能比；不统一，同一批人做出的数都对不上，更别说跨组。

表3 五套配置跟着任务走

表注：长期套要配护盖；管口进了土，扫描头顶不到底，末了二十厘米等于白埋。

四、栽培：水肥一动，根先动

水肥处理之后，根的反应比地上快。灌一次水，几天之内窗口上就能看到新根冒出来；施一次肥，根会朝着肥带集中的方向加密。这种响应靠挖根法测不到，因为挖的时候响应已经过去了。原位法的价值就在这里：它把响应的时点记下来，让处理与反应对得上。做水肥试验的人，看重的是这个先后顺序，不是数值。响应的先后顺序，是这类试验真正想拿的东西；数值受土质影响，比不得。数值受土质、含水、温度影响，报的时候把条件一起报，别只报数，只报数等于没报。

做这类试验，扫描频率要跟上响应速度。旺长期一周一次不算密；间隔太长，只能看到响应的结果，看不到过程。频率上去了，人工就上去，所以要按处理数排班：处理多的，减少点位数，保住频率；点位数不能减的，加人，别指望一个人跑完所有处理。排班这件事在方案阶段就要算，装完再排，往往排不开。排班在方案阶段算一遍，装完再算往往来不及；这一条写进实施计划更稳。实施计划里把观测窗口标出来，与农忙错开；错不开的，提前找人替，临时抓人往往抓不到。

读数的重点是垂直分布的变化。水多，根集中在表层；水少，根往下走。把每次的剖面曲线叠在一张图上，重心往哪个方向移，一眼看得出来。这个重心指标比总量好用：总量受取样影响大，重心稳，跨处理比较时不容易被一两个异常点带偏。恒美智造在报表里给了重心的算法，用户不必自己推公式。重心这个指标，讲给不懂根系的人听也明白，汇报时好用。重心这个说法，写文章时换成加权平均深度更规范，读者一看就懂，审稿人也不会挑。

五、林草与设施：大树与管栽

林木的根粗、扎得深，一米管常常不够。做法是斜埋加多点：一株树周围埋三到四根，呈放射状，每根都与主干成四十五度，覆盖不同方向的深层根。扫描时按点位逐个走，一根管四段，四根就是十六段，拼起来是这株树的一个纵向切片。切片多了，树与树之间也能比，比的是深根的比例与分布。放射状布点要避开主根，撞上了就偏一米，偏了在点位图上注明。放射状布点，孔位画在纸上再打，比现场目测匀；纸上画错还能改，地里打错只能废一根管。

苗木与草本反过来好办。苗圃里用半米管，密一点埋，一平方米一根，看整体密度；草坪与湿地用短管加分层，细根集中在表层十厘米，分层要细到五厘米一层，不然全挤在一格里，看不出上下差别。分层细了，软件导出也要跟着细，两边对不上就白做；设层的时候把导出格式一起定，省得事后返工。分层与导出格式一起定，省得数据出来再返工，返工一次就是两三天。分层细到五厘米，数据量翻一倍；导出的表要能按层汇总，不然没法看，看了也读不出差别。

设施栽培与盆栽走根窗法。根系箱一面装透明窗板，四周遮光，扫描头贴板平移；箱体小，一次能扫完整个剖面，比埋管看得全。缺点是箱体里的根受边界影响，长法与大田不一样，结论要注明条件，别直接往大田外推。写文章时把箱体尺寸一起写上，别人复现才有依据；这一条常被漏，漏了结论就打了折扣。箱体试验的结论要写明条件，别人照着做才知道边界在哪儿。箱体试验的结论要写明条件，别人照着做才知道边界在哪儿；不写，照着做也是白做。恒美智造在箱体套里附了一份条件说明模板，箱体尺寸、土质、含水，三行填完即可。

表4 一个观测季怎么排

表注：头一次扫描是基准；基准歪了，后面每一次都在歪的基础上比。

六、一个生长季的观测排班

播种前两周埋管。开槽、放管、回填、做标记，四步一天做完一根；十根要三到四天，留出返工的余量。埋完不要马上扫，等一周让土壤沉实，回填与管壁贴合之后再建基线；急着扫，扫到的是刚扰动过的状态，后面每次比较都带着这个偏差。恒美智造建议把埋管日期写进点位图，以后查起来有据。埋管日期写进点位图，是为了以后查；查得到，数据才站得住。埋管日期与播种日期一起记，后面算天数是按出苗算还是按播种算，得统一，统一了才好比。

苗期建基线，旺长期加密，成熟期放缓，收后末次。旺长期半月一次，是因为这一段根的变化快；成熟期一月一次够用。每次扫描固定在上午，避开正午与雨后；雨后土体膨胀，管壁受力变化，图上会有轻微位移，位移不大，可它会让拼接处对不齐。这条经验是老用户摸出来的，写在规程里，新人少走弯路。雨后不扫这一条，南方雨季尤其要守；守不住，一年的图有一半对不齐。雨季长的地区，把频次往前挪，赶在雨前扫一次，比雨后补更省事，雨后补往往对不齐。

排班表上还要写清三件事：谁去、带什么、回来交什么。带的东西包括主机、电源、数据线、擦窗布、记号笔；回来交的是当次的图与一张记录表，表上写日期、时段、天气、异常。三件事写清，一年十二次就不会乱；写不清，第三次就开始漏，漏到年底才发现少了两个月的数据，补也补不回来。记录表不用复杂，五行字够用；复杂了没人填，没人填等于没有。记录表上留一栏备注，写异常；异常写下来，回头查才有线索，不写，出了事只剩猜。恒美智造印的那张表就留了五行备注，够记一次暴雨或者一次误操作。

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