材料和试剂

为植物种植媒体
1. 过滤纸
2. 培养皿
3. 沙：“枫丹白露沙”（VWR，目录号：27460.364,5kg）
4. 粘土：锂蒙脱石（Elementis专业：Bentone MA ®）
5. 粗砂/砂砾（直径2-3毫米，如水族箱砂）
6. 洗涤剂：TFD4（Dutscher，目录号：711169B）
7. 营养液：改良的Hoagland解决方案（参见食谱，化学品，可从VWR，Fisher Scientific，Sigma-Aldrich，...获得）制作：
  1. KNO 3
  2. 的Ca（NO 3 ） 2 ·4H 2 0
  3. 铁EDTA
  4. 硫酸镁 4 ·7H 2 0
  5. NH 4 NO 3
  6. KH 2 PO 4
  7. ħ 3 BO 3
  8. 的MnCl 2 ·4H 2 0
  9. 的ZnSO 4 ·7H 2 0
  10. 硫酸铜 4
  11. H 3 MoO 4 或Na 2 MoO 4 ·2H 2 O
  12. KOH＆NBSP;
Rhizotrons的构造（高度x宽度从30 x 30到100 x 50 cm）
1. PMMA（Plexiglas / Perspex）板材：透明和无色，5毫米厚（最小）＆nbsp;
2. PVC棒：高1厘米，厚4毫米
3. 铝扁条：4毫米厚，1厘米宽（见注释）
4. 角形铝条，1 x 1厘米
5. 不锈钢和尼龙螺栓（和螺母）：20毫米长x 3毫米直径
6. 黑色亚光胶带
7. 塑料（PVC，PPMA，Altuglass）（很容易从当地零售商那里获得，例如，Gaches Chimie，abaqueplast：abaqueplast.fr）
8. 铝条（可从当地的DIY商店购买）
建造光源和比色尺度（如果需要）
1. 荧光灯管（例如，飞利浦TLD 18W / 840-冷白色）
2. 用于构造光照箱的框架的木材或其他材料
3. PMMA光漫射板：4毫米厚，白色（Altuglass，目录号：100 27018）

设备

CCD相机：6至12 Mpixels，8至14位深度的颜色，RAW格式，计算机驱动的界面，用于远程拍摄图像和传输图像文件，可手动调整
相机镜头：焦距50至120毫米，光圈~f2-f22
相机三脚架
称重根瘤的平衡（对于较大的1 x 0.5米的根茎，20公斤范围）

软件

图像处理软件：斐济（Schindelin et al。，2012，基于ImageJ的开源软件， https ：//imagej.net/Fiji ）＆NBSP;
用于处理成像的根系统：SmartRoot（Lobet 等。，2011，开源，基于ImageJ， https://smartroot.github.io/ ）或根系统的简单分割（以及长度，根的直径）：IJ_Rhizo（Pierret et al。，2013，Open -source，基于ImageJ， http://www.plant-image-analysis.org/ software / IJ_Rhizo ）

程序

注意：根据材料，已有的设备，不需要完成以下所有步骤。特别是，如果已经可以使用，或者在实验室中有替代品，则可以跳过第一步（设备构造）。

设备的构造（rhizotrons，光源和含水量校准单元）
1. 建立rhizotrons：
  根茎是一个透明的盒子，土壤被填充，植物生长。根茎的面由2个透明的PMMA（树脂玻璃）片制成。高度和宽度可以适应所研究植物的根系。我们使用100 x 50厘米的蓝色羽扇豆和玉米，30 x 30厘米的拟南芥。有机玻璃板的厚度为5mm，足够刚性。作为rhizotron设计的一个例子（图3）：
  1. 2个有机玻璃表面左右分开由刚性铝条（宽度= 1厘米，厚度= 4毫米，参见注释，长度=树脂玻璃表面的长度）。每侧的角形铝条增加了组件的刚性（图3）。＆nbsp;
  2. 沿着铝条施加一些硅脂以使它们不透水。
  3. 对于底部，使用矩形塑料（PVC）杆：约1厘米高，厚度= 4毫米，宽度=有机玻璃的宽度-2厘米（2厘米是2个铝条的宽度的总和）和穿孔3毫米的排水孔。＆nbsp;
  4. 使用由不锈钢和尼龙制成的20毫米长×3毫米直径的螺栓（和螺母）（约20不锈钢和16尼龙用于100 x 50厘米的根茎）组装根茎。＆nbsp;
  5. 对于每个尼龙螺栓，通过切割小PVC管（长度= 4mm，外径= 7mm，内径= 4.5mm）制成间隔件。需要这些内部隔离物来抑制树脂玻璃片材随时间的横向移动（特别是对于大的树脂片材）。我们使用了大约12 x 12 cm的垂直和水平方向的间距，用于沿PMMA板的内部垫片，用于100 x 50 cm的rhizotron。
  6. 在树脂玻璃板的一个面上钻有曝气孔（2毫米）。
  7. 沿着rhizotron的边缘放置黑色，亚光，胶带
  图3显示了根茎的组装。通过在2个有机玻璃中钻孔可以扩大根茎的顶部，以适应大种子的定位。可以在 files.figshare.com/224189/rhizotron_blueprints.pdf找到另一种rhizotrons设计，来自Lobet和Draye（UCL）。
  
  图3. Rhizotron。 100 x 50 cm透明rhizotron（左）的示意图组装和组装的rhizotron（右）的图片，底部安装了粗砂和砾石排水层。 br />
2. 构建光源（如果尚未完成/可用）：
  需要光源来产生将穿过根茎的光并且将由相机记录。灯箱由一个框架制成，框架的大小适应rhizotrons的大小（图4）。我们发现使用木材构造框架很方便。例如，对于100 x 50 cm的大型rhizotron，木框架为130 x 80 cm。
  1. 在木框架内，光由荧光管发射。对于大型rhizotron，19个荧光灯管，56 cm长，18 W（Philips TLD 18W / 840-Cool白色）沿116 cm高度对齐。对于较小的rhizotrons，例如，30 x 30 cm，4个荧光灯管足以照亮45 x 40 cm的表面区域。＆nbsp;
  2. 木盒的内壁应为白色，以提高光效。＆nbsp;
  3. 为了通风和限制热量，在木箱的顶部，左侧和右侧钻孔（直径约5-7毫米）。＆nbsp;
  4. 在面向rhizotron的灯箱侧面粘贴一层白色，光线漫射的PMMA（4毫米厚）薄片，以均匀化荧光灯管的光线。它可以用木箱上的螺丝固定。
3. 设置比色尺度
  可能发生由灯箱发出或由相机捕获的光强度随时间的变化（例如，由于曝光时间或热噪声的变化）。为了摆脱与根茎中的水含量无关的这些变化，需要作为图像调整的参考的透光灰度级。灰度也考虑了在记录的光强度范围内内置CCD或相机的可能的非线性。标尺可以由或多或少透明的PMMA材料构成。我们通过使用成像软件（ImageJ，paint ...）在普通纸上打印的8个已知灰度值找到了更好的构造方法。灰度级为：10,25,50,100,150,205,233,255，编码为8位灰度图像。零电平（黑色）取自灯箱的黑色侧面。如上所述，每个纸张打印的灰度值夹在2个白色漫射PMMA光漫射板之间。 PMMA和纸张与亚光黑色胶带固定在一起。这导致矩形块用胶带放置在灯箱的一侧，设置透光灰度（图4）。
  
  图4.灯箱。用于背照式根茎的灯箱（左）和组装灯箱的图片的示意性组装，具有比色灰度和填充的根茎，具有窄叶羽扇豆。在实验过程中，rhizotron安装在灯箱前面的天平上（右）。
4. 调整光源到rhizotrons
  灯箱应大于rhizotrons，结合比色标度，以获得均匀的光槽样品。有必要创建一个固定在灯箱的白色漫射PMMA片上的根瘤的大小的掩模。面膜需要也适应比色尺度，靠近根茎（图4）。这种面具可以用纸板制成，也可以是漆成黑色的木制框架。面具和rhizotron之间的黑色泡沫带会在那里隐藏光线。如果在实验过程中根茎没有停留在灯箱的前面，在每张照片之后被移除，刚性木制框架也可以适合作为根茎支架。确实重要的是，根据每个成像实验，rhizotron停留在相同位置，以在图像和几何配准中获得最佳空间精度。带有翼形螺栓的木框架上的滑动装置将根瘤管压在框架和泡沫带上，将根茎管保持在相同的位置，以便连续成像序列。＆nbsp;
5. 水含量校准细胞的构建
  校准单元能够以（/）形式拟合等式（4）
  
  其中 a 和 b 将被安装。
  校准单元由与rhizotrons相同的材料制成。将铝条（4mm厚，1cm宽，14cm长）粘合到透明PMMA片（50cm长，14cm高，5mm厚）上以限定7个隔室，6cm宽（图5）。这些隔室将填充步骤B1中制备的砂质土壤，重量含水量为0,2,5,7,10,15,20％（g水/ g干土）。使用的水是自来水。校准单元的正面是另一个可拆卸的PMMA透明板，并用螺钉或夹子固定到位。完成并填充后，黑色，亚光，胶带沿着电池的边缘放置。在具有精细永久性标记的PMMA上绘制的十字（4）用作图像几何配准的空间参考。
  
  图5.水含量校准单元的方案。 4毫米厚的扁铝条框架夹在2个透明PMMA板之间。铝框架限定了填充有已知重量含水量的砂土的细胞。
实验步骤
1. 准备土壤生长介质
  用于在rhizotrons中种植植物的土壤是砂 - 粘土混合物。沙子是“枫丹白露沙”，是一种透明，纯净的硅砂，平均直径约为200微米。粘土是锂蒙脱石（膨胀）粘土，当与水混合时是透明的。砂的水力特性可能取决于实验开始时沙子的清洁方式（因为灰尘，油脂残留......）。建议清洗沙子以获得可重现的初始状态。程序是：
  1. 将沙子放入0.5％稀释的TFD4洗涤剂溶液中，煮沸30-40分钟。
  2. 在热自来水下冲洗沙子15分钟，然后再煮沸15分钟。
  3. 首先用自来水冲洗沙子，然后用软化水冲洗。
  4. 将沙子在60°C的烘箱中干燥24小时。
  5. 准备沙子和粘土混合物：混合98.5％的干沙和1.5％的粘土（按重量计）。＆nbsp;
  6. 为了稳定砂 - 粘土缔合，将混合物用自来水饱和并在105℃下烘箱干燥。＆nbsp;
  7. 混合并干燥后，将该砂 - 粘土混合物储存在密闭容器中。
    我们已经确定了这种砂质粘土土壤的氢性质如图6所示（详见Garrigues，2002），可用于将含水量转化为基质潜力和土壤 - 根水建模目的。＆nbsp;
  图6.保留曲线（A）和水力传导率，以砂粘土混合物（98.5％砂 - 1.5％锂蒙脱石粘土）的对数标度（B）表示。土壤基质势表示为液压头单元（米）。
2. Rhizotron灌装和植物栽培
  1. 用砂粘土混合物填充根茎是获得可重复结果的重要步骤。首先将一层粗砂（2-3毫米直径）用作排水层并防止细砂泄漏，然后将其倒入根茎中以达到约2厘米的高度。记录此高度（h 粗）。然后对根茎进行加权：记录该“空”重量（M e ）。
    ＆NBSP;准备了大量的沙土。该质量可以从1.7 * V rhizo 估算，其中1.7 g / cm 3 是最终砂填料和V rhizo的堆积密度的上限。是根据宽度，长度和厚度尺寸估算的根茎的内部体积。
    ＆NBSP;沙子的质量（过量）一次放入根茎中。这可以通过自制漏斗（具有梯形形状）来实现，其漏洞和长度适合于根茎。漏斗适应并固定在rhizotron口的顶部。将沙子倒入并沿着根茎的大约相同的高度累积到漏斗中，同时纸张关闭漏斗的孔。移除片材会导致沙子经常掉落。在秋季，沙子通过与内部隔离物的碰撞而重新分布，从而增强了填料的均匀性。
    ＆NBSP;始终使用漏斗中含有剩余沙子的漏斗，通过用小塑料锤沿着2个铝边缘垫片敲击来压实沙子。每个根茎的行程数（~15-20）应相同。记录干燥，填充的根茎的重量（M df ）和干堆积密度以及孔隙度的近似值通过：
    
    其中V 粗是rhizotron中粗砂的体积（= h 粗 x宽 rhizo x Thickness rhizo ）和 = 2.65 g / cm 3 是固体沙粒密度。
    标记了rhizotron，并且为了在几何登记的rhizotron的图像中获得空间参考，在rhizotron的角落处绘制具有精细永久标记的十字架。＆nbsp;
  2. 通过将它们垂直放置在足够容纳它们的容器中并使容器中的水位缓慢上升，将水分饱和。在使根瘤菌饱和之前，树脂玻璃中的通气孔需要用胶带覆盖以避免沙子逸出。可以记录饱和后的重量以获得饱和水含量的第一测量值。
    注意：在干燥状态下，一旦饱和，应谨慎处理根腐菌，以免改变土壤压实。排水后，根茎内的沙子会更稳定。
  3. 大种子（例如，玉米）在培养皿中的潮湿滤纸上预发芽，并且当胚根约1cm长时移植到根茎中。添加灌封混合物并在种子的顶部和侧面上润湿以维持用于种子发育的有利介质。将较小的种子（例如，拟南芥）直接放在潮湿的盆栽混合层（约3-4毫米高）上。＆nbsp;
  4. 为了限制根茎中顶部土壤的蒸发，在根茎的顶部添加一层粗砂（或膨胀粘土）（记录添加的质量）。 Rhizotron的顶部和侧面覆盖有不透明的塑料薄片，以保护它们免受光照（根部生长，藻类生长）和蒸发。＆nbsp;
  5. 在生长室中的植物生长期间，用适合于植物的营养液灌溉根瘤菌。为了不对薄沙质培养基中的植物施加水压，必须经常进行灌溉。灌溉可以通过自动滴灌来完成，以保持土壤的田间容量（例如在白天期间每4小时约10-15毫升）。当植物发育时，蒸腾可能达到1-10克/小时，取决于植物，其年龄和潜在的蒸发蒸腾。在这个种植阶段，蒸腾损失的水需要用灌溉取代。蒸腾作用的评估可以通过定期称量根瘤菌来完成。
    注意：经常使用经过修改的Hoagland（参见食谱表1）。
  6. 根茎可以垂直安装，但如果想要跟随根生长，可以将根瘤菌倾斜约。 30-35°使根部沿PMMA面生长。如果对比度/分辨率足够好，可以通过在固定在rhizotron面上的透明胶片上手动跟踪永久性标记，或者通过进行根分割的进一步过程拍摄照片来跟踪时间。＆nbsp;
  7. 在整个实验结束时，水平放置根茎，移除PMMA面，并且可以暴露根（可能使用刷子）进行根记录（手动使用透明胶片或拍照）。＆nbsp;
3. 根瘤菌的成像
  成像实验的时间安排：
  对于缺水试验或再润湿后，定期对rhizotrons进行成像。对于干燥实验，2小时的成像频率就足够了。根据生长室中的植物类型，年龄和气候条件，缺水试验可持续3天（例如，玉米，羽扇豆）至8-10天（例如，拟南芥）。
  预热，灯箱和相机的位置：
  接通电灯后荧光灯管的发光会增加，建议在记录第一张图像之前预热大约10分钟的灯。灯箱和摄像机可以理想地放置在rhizotron所在的生长室中，从而最大限度地减少运输，或者在专用房间内。在任何一种情况下，为了避免在墙壁上产生不希望的光反射，在红宝石和照相机之间的侧壁上放置黑色薄片/防水布。还可以制造特定的外壳，以防止外部光线，内部黑色，具有包围相机并到达灯箱的矩形或截头金字塔形状。为了避免最多的几何误差，相机和rhizotrons（参见步骤A4）应保持在图像之间的相同位置，并且相机需要固定而不是移动。 rhizotron和相机之间的典型距离为60厘米至2米，具体取决于所用的根茎和相机镜头的大小。
  相机调整：
  在典型的缺水实验中，时间序列的第一个图像将是系列（接近）饱和的参考图像。这可以通过在开始实验前几小时增加灌溉来完成。水饱和图像是实验中最亮的图像，并且在该步骤（光圈和可能的快门速度）下为整个实验设置相机参数，以获得明亮但不饱和的图像（即，8位图像的像素值低于255）。这可以通过具有阈值功能的斐济/ ImageJ软件（Schindelin 等人，2012）进行验证。典型设置为光圈f / 4至f / 8，快门速度为1/125至1/20秒。为了使噪声和光变化效应最小化，在每个测量时间连续拍摄3-4张图像，这些图像将在稍后进行平均。
  注意：也可以在实验结束时或开始时通过在带有rhizotron的容器中缓慢升高水位来完全饱和。应注意关闭侧向通风孔（带胶带）。
  根茎的称重：
  在每次图像采集之前，对根茎进行称重以估算蒸腾量和平均土壤含水量。＆nbsp;
4. 用水含量校准单元建立水含量校准
  1. 以不同的重量含水量（0,2,5,7,10,15,20％）制备砂土样品。为此，过量制备干燥质量的土壤（ Ms ）以填充每个细胞（参见步骤A5;对于步骤A5中描述的每个细胞约80g）。准备大量的水（ M w ）以获得所需的重量含水率百分比W：。干燥的土壤以薄层分布在盘子上，并且用喷雾将水量分散在土壤上。将土壤和水彻底混合，转移到塑料或玻璃容器中，密封并在阴凉处保存48小时（以达到水分平衡）。＆nbsp;
  2. 取下校准单元的正面，称量一团潮湿的土壤（ M m ），使其堆积密度达到1.65 g每个细胞中/ cm 3 。该质量可以用以下公式计算：
    
    where，＆nbsp; ， V 是要填充的单元格的体积。
    土壤沿着细胞沉积，压制和平整（使用铝条）以填充整个细胞。对每个校准单元重复这一过程。需要注意不要在铝条上留下沙子。
    注意：在制作最终校准细胞之前进行训练是有用的，以便获得尽可能最均匀的填充物。另一种选择是从顶部填充细胞并从顶部压缩每3厘米。然而，这导致异质分层介质，但是从图像中，细胞上的平均像素强度代表平均含水量。
  3. 收集过量的未使用的沙子以确定实际的重量水含量。为此，称重潮湿的土壤样品，然后在105℃下干燥24小时并重新称重。重量含水量是水质量（潮湿和干燥土壤之间的差异）与干燥土壤质量的比率。
  4. 沿着铝条添加硅润滑脂，校准盒用盒子边缘的黑色胶带封闭。带有灯箱的校准单元的图片在与根茎相同的条件下拍摄（参见步骤B3）。＆nbsp;
  5. 对于rhizotron和图像处理，使校准单元达到饱和。这通过在每个细胞中用微量移液管缓慢加入水来完成。要添加的水的质量范围（ M w ）可以通过以下方式估算：
    
    其中，0.38是体积干密度为1.65g / cm 3的介质在饱和时的理论体积水含量。使饱和的校准单元平衡几个小时，然后再次拍摄带有灯箱的饱和校准单元的图片。＆nbsp;
  6. 打开校准并完全取样每个单元的沙子。称量这些潮湿的土壤，然后在105°C的烘箱中干燥24小时并重新称重。如果确定了细胞的体积，则可以计算近似饱和度的重量水含量以及每个细胞的干堆积密度。

数据分析

用于含水量的根茎的图像处理
一旦在光传输实验中获得，图像就会被处理：＆nbsp;
1. 如果需要：将原始图像转换为未压缩的tiff文件（随相机提供的软件）。
2. 平均图像复制：使用斐济（使用堆栈：文件→导入→图像序列;然后图像→堆栈→ZProject→平均强度 - 可以记录宏）或使用自制软件。
3. 使用斐济（图像→类型→8或16位，取决于图像的颜色深度）或使用Netpbm（Linux软件）将RGB图像转换为灰度级。
4. 时间序列图像的几何登记。时间序列的第一个图像充当参考。使用斐济可以使用StackReg插件（插件→注册→StackReg）或其他可注册程序（例如，自制程序利用图像中的标记：例如书写十字和螺钉，多项式修正和插值重新采样）。可以根据图像中的已知长度（对于每个图像将是相同的）和相机（x，y）像素数来计算像素的真实尺寸。
5. 根据灰度参考调整图像。时间序列的图像可以参考比色标度的灰度值（从0到255参见过程中的步骤A3）或者参考第一个水饱和图像的灰度色度标度的强度值。通过使用矩形选择工具在每个比色单元上定义掩模，可以在斐济完成对每个图像中比色尺度的灰度值的采样的采样（参见http://imagej.nih.gov/ij/docs/guide） /146-29.html创建二进制掩码）。这些掩模与ROI管理器（分析→工具→ROI管理器）一起使用，其中可以将掩模应用于每个图像并进行测量（即，获得平均像素值，区域内的标准偏差面具）。对于每个图像，研究图像的灰度的平均像素强度与参考值（即，步骤A3中定义的0至255八个比色值或比色单元的强度之间的对应关系）可以使用斐济的校准功能（Analyze→Calibrate）或LUT编辑器插件建立水饱和图像。或者，可以使用自制程序，其使得定义的比色区域平均并且使用三次样条调整所研究的图像到参考比色尺度。
6. 使用拟合的校准公式（5）计算图像中像素的含水量：S = （参见下面的“2.校准单元的处理”以进行安装）。可以使用图像计算器和数学函数（处理→图像计算器或数学）和斐济选择32位图像类型（水含量的浮点值）来完成此计算。对于时间序列的每个图像：
  1. 计算图像的饱和度： I v / I vs ，其中 I v 是rhizotron图像在给定时间的灰度级像素 I vs 饱和的根茎的图像（使用Divide函数在斐济使用Image Calculator）。
  2. 计算水饱和度的图像使用Log，Multiply，在斐济添加数学函数（或或者使用Math的宏函数直接编码方程式）。
  3. 从饱和度计算水含量图像＆nbsp; ＆lt;＆gt; with＆nbsp; 根据重量测量确定的根际土壤饱和水含量的平均值（见步骤B2和B3）
  4. 结果图像的rhizotron部分被裁剪并保存在tiff（和文本文件，如果需要）中，以便进一步计算/处理。同样，自制程序可以做那个计算部分。
7. 水含量图像系列的后处理包括对平均含水量的根际结构的计算，其将与来自重量测量的估计含水量进行比较。与水变化相关的具体处理包括将水含量转换为水势，图像水摄取率随时间的计算（时间图像差异），最大摄取深度/宽度的估计，水含量的1D平均曲线（和标准偏差），沿着根茎的水吸收。如果根系统的图像与水含量图像共同登记，则可以检查土壤 - 根界面（对于水）的过程，例如与根，根类型或年龄的距离的局部或平均值。还可以获得根密度和摄取之间或根生长与水含量或潜力之间的关系。
校准单元的处理
校准单元能够在等式（5）中拟合a，b：。
校正细胞的图像按照rhizotrons进行处理（参见上面的步骤1），除了值为＆nbsp; ln 是根据初始和饱和图像的每个校准单元中相同感兴趣区域的平均值估算的。方程式中校准函数的（a，b）系数。从水饱和度和ln （图7）之间的线性回归估计图5。随着回归在低含水量下变化，在低饱和度范围内需要第二组参数（低于约3％体积含水量，图7）。
校准单元的比色尺度调整参考每个根茎的时间序列的第一个图像，导致每个根际结构的校准方程略有不同。＆nbsp;

图7.从水饱和度之间的校准单元图像得到的校准和ln .校准方程为（见方程式5）其中a和b通过线性回归拟合。需要两个回归。
通过图像处理验证根瘤菌的估计含水量
为了消除校准细胞和根瘤菌之间压实变化的可能残余影响，最终测试包括比较从校准图像估计的根瘤菌的平均体积水和从根瘤谷时间的称重。这通常导致R 2 的回归线。 0.99，但如果斜率几乎等于1，则可能出现小的偏差（体积含水量约为1％）。在这种情况下，通过该回归方程，可以将根据图像估计的含水量转换为“真实”含水量（来自重量测量）。＆nbsp;
处理根系统的图像
如果根系统在根瘤子前面的透明胶片上描绘，则可以扫描胶片并且例如用IJ_Rhizo软件（Pierret 等人，2013）分割所得到的图像。当rizet和Draye（2013）中可以找到一种在分解rhizotron并暴露根系统时对复杂根系进行矢量化的方法。如果从透明胶片图或rhizotron槽时间图像中追随根生长是有意义的话，SmartToot软件（Lobet et al。，2011）将被有效地使用，因为它可以实现根的半自动跟踪在图像系列。可以获得诸如生长，拓扑，横向密度，直径的输出。
无论根处理软件是什么，如果在水分含量的成像实验的同时将根茎中的根系统从图像中分割出来，则分段根系统的图像和根状茎中的水含量的配准使得能够关联根参数（根密度，根龄，根类型，生长...）和土壤中的含水量或吸收量。＆nbsp;
更进一步：在建模中使用成像实验
最初设计了植物吸水的光透射成像，以验证根系吸水的详细模型的一致性。这种建模结合了根系统结构，水流进入和沿着根系统的调节，土壤中的机械水转移（Doussan et al。，1998; Doussan et al。，2006）。自（Javaux et al。，2008; Schneider et al。，2010）以来，这种建模方法得到了扩展。光照传播成像的模型，在或多或少的根茎羽扇豆根系统的情况下，表明摄取是由单根尺度的局部土 - 根相互作用驱动的，与根和根径向附近的土壤水力传导率的变化有关。电导率。这些相互作用在根系统尺度上通过水分布和根轴向传导进行调节（Doussan et al。，2006）。根系统结构的变化和根系水力传导的分布，定义不同的根系表型，将引起水吸收模式的变化。使用详细的吸水模型结合水含量的成像结果测试这些不同的表型，可以获得难以测量的参数的估计，例如根水力传导率，分布的根水吸收速率或根木质部水势。建模和实验的结合也可以帮助测试生物学和生理学假设，例如ABA生产和水通量的调节（Lobet，2013）。通过成像实验支持的建模，可以将植物行为（例如，针对不同的根表型）外推到其他土壤/气候条件（例如，用于观察水面）摄取效率），在后续步骤中指导实验验证（在现场或受控条件下）。

笔记

4毫米的空隙，充满土壤，厚度是一个很好的折衷方案，通过rhizotron获得足够的光线，并使沙土的干/湿状态之间的良好对比。稍大的厚度可用于容纳较厚的根（最多6毫米），但代价是较低的对比度。

食谱

改良Hoagland解决方案（表1）

表1.改良Hoagland溶液的组成。此溶液中的铁含量翻了一番（改编自Lobet and Draye，2013）＆nbsp;

致谢

这项工作得益于INSU-CNRS“国家水文计划（PNRH）”99-PNRH-39和Agropolis基金会的支持。

利益争夺

作者宣称没有利益冲突。

参考

Doussan，C.，Pagès，L。和Vercambre，G。（1998）。根系水力结构建模：吸水的综合方法 - 模型描述。 Ann Bot 81：213-223。
Doussan，C.，Pierret，A.，Garrigues，E。和Pagès，L。（2006）。植物根系吸水量：II-土壤根系水分传输模型 - 在根系统内明确说明流量的系统 - 与实验比较。植物土壤 283：99-117。
Esser，H.G.，Carminati，A.，Vontobel，P.，Lehmann，E.H。和Oswald，S.E。（2010）。根区中的中子射线照相和水分布断层扫描。 J Plant Nutr Soil Sci 173：757-764。
Frensch，J。和Steudle，E。（1989）。对玉米根部的轴向和径向水力阻力（Zea mays L.）。植物生理学 91（2）：719-726。
Garrigues，E。（2002）。 Prélèvementhydriquepar une architecture racinaire：imagerie quantitativeetmodélisationdestransferts d'eau danslesystèmesol-plante。博士论文。 Institut National Agronomique Paris-Grignon，巴黎。
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