En nyligen genomförd studie ledd av Texas A&M AgriLife Research har visat markpenetrerande radar, eller GPR, kan effektivt användas för att upptäcka växternas fina rötter, hjälpa jordbruksproducenter att identifiera vilka grödor som är bäst lämpade för deras fältförhållanden.

"För att möta världens växande efterfrågan på mat, produktionen av jordbruksgrödor måste fördubblas till 2050, "sa Dr. Xuejun Dong, en jordbruksfysiolog från AgriLife Research vid Texas A&M AgriLife Research and Extension Center i Uvalde. "Det är allmänt accepterat att uppfödningsinsatser som är inriktade på ovanjordiska egenskaper enbart inte är tillräckliga för att uppnå det nödvändiga jordbruksavkastningen för att möta denna framtida globala efterfrågan. Vi ansåg att flytta tyngden till att analysera rotsystemet skulle ge ytterligare medel för att hjälpa jordbruksproducenter att klara detta viktigt mål."

Dong sa att en viktig begränsande faktor för bedömning av grödor har varit bristen på effektiva rotfenotypningsmetoder för användning i fält.

"Vi visste att markpenetrerande radar hade varit en icke-invasiv teknik som ofta användes vid grov rotdetektion, men tillämpligheten av GPR för att upptäcka fina rötter av jordbruksgrödor var fortfarande okänd. Syftet med denna studie var att bedöma möjligheten att använda GPR för att upptäcka fina rötter under fältförhållanden. "

Dong sa till sin kunskap att detta var den första studien som visade den stora potentialen att använda GPR för att upptäcka fina rötter i jordbruksgrödor.

Studien, med titeln "Markpenetrerande radar (GPR) upptäcker fina rötter av jordbruksgrödor på fältet, "involverade också ytterligare forskare från Uvalde -centret, Texas A&M AgriLife-center i Amarillo och Weslaco, U.S. Department of Agriculture Forest Service och Samuel Roberts Noble Foundation i Ardmore, Oklahoma

Det genomfördes i fyra städer i Texas - Amarillo, Dilley, Uvalde och Weslaco — med olika jordtyper och markfuktighetsförhållanden.

"Positiv finrotutveckling är nödvändig för växter för att maximera sitt intag av vatten och näringsämnen, " sa Dr Daniel Leskovar, Uvalde centerdirektör och en av studieforskare. "Att kunna använda markgenomträngande radar för att utvärdera och bedöma den fina rotstrukturen hos olika grödor kommer att ge oss ytterligare ett kraftfullt vapen i vår arsenal för växtval och avel."

Studien gav en jämförelse av kärnmättade och GPR-uppskattade rotparametrar som visar de mest betydelsefulla relationerna för veteodlingar, studerade i Amarillo och Uvalde, och sockerrörssorter, studerade i Weslaco. Flera sorter av höstvete och sockerrör skannades med markpenetrerande radar vid 1, 600 megahertz. I varje mätningstransekt, GPR-antennen flyttades med jämn hastighet över ett 3-meters avstånd parallellt med plantraderna och mellan de två mittraderna i var och en av tomterna.

Jordkärnor samlades omedelbart efter avsökning och kärnproven innehållande rötter lagrades i en frys tills bearbetning. Rötterna rengjordes sedan och skannades på en flatbäddsskanner där rotdiametern analyserades. Efter skanning, rötter ugnstorkades tills konstant massa och rottorr massa registrerades.

"För att bättre jämföra GPR -signalen mot de uppmätta rotvärdena från markkärnorna, radarprofiler sektionerades med mest signal koncentrerad till det övre jordlagret för vidare analys, "Dong sa. "Vi tittade också på pixelintensitet i jämförelse med de olika GPR-indexen."

Dong sa att resultaten av studien visade signifikanta samband mellan rotegenskaper och GPR-signaler.

"Betydande samband hittades och noggrannheten för rotdetektion var högre i våta lerjordar än i torra sandjordar, "sa han." Vi fann också att genomsnittlig GPR -pixelintensitet utan intensitetströskel kan vara bättre för att återspegla rotinformation. "

Viktigast, han sa, studien visade både fin rotdiameter och biomassa kunde detekteras med markgenomträngande radar, beroende på markförhållandena.

"Det betyder att vi kanske kan använda GPR för att snabbare avgöra lämpligheten för olika sorter i olika markförhållanden så att vi kan bedöma vilka som kan vara bäst att plantera under dessa förhållanden för att säkerställa det mest positiva skördeavkastningen och kvaliteten."