Een recente studie onder leiding van Texas A&M AgriLife Research heeft gronddoordringende radar aangetoond, of GPR, kan effectief worden gebruikt bij het opsporen van de fijne wortels van planten, landbouwproducenten helpen te bepalen welke gewasvariëteiten het meest geschikt zijn voor hun veldomstandigheden.

"Om aan de groeiende vraag naar voedsel in de wereld te voldoen, de productie van landbouwgewassen moet tegen 2050 verdubbelen, " zei Dr. Xuejun Dong, een AgriLife Research bodemgewasfysioloog bij het Texas A&M AgriLife Research and Extension Center in Uvalde. "Het is algemeen aanvaard dat veredelingsinspanningen gericht op bovengrondse eigenschappen alleen niet voldoende zijn om de noodzakelijke landbouwopbrengst te behalen om aan deze toekomstige wereldwijde vraag te voldoen. We waren van mening dat het verleggen van de nadruk naar het analyseren van het wortelstelsel een extra middel zou zijn om landbouwproducenten te helpen aan deze vraag te voldoen. belangrijk doel."

Dong zei dat een belangrijke beperkende factor voor de beoordeling van gewassen het gebrek is aan efficiënte methoden voor wortelfenotypering voor gebruik in het veld.

"We wisten dat gronddoordringende radar een niet-invasieve techniek was die veel werd gebruikt bij het detecteren van grove wortels, maar de toepasbaarheid van GPR bij het detecteren van de fijne wortels van landbouwgewassen was nog onbekend. Het doel van deze studie was om de haalbaarheid te beoordelen van het gebruik van GPR om fijne wortels onder veldomstandigheden te detecteren."

Dong zei dat dit de eerste studie was die het grote potentieel aantoonde voor het gebruik van GPR om fijne wortels in landbouwgewassen te detecteren.

De studie, getiteld "Ground penetrating radar (GPR) detecteert fijne wortels van landbouwgewassen in het veld, " betrokken ook extra onderzoekers van het Uvalde-centrum, Texas A&M AgriLife-centra in Amarillo en Weslaco, het U.S. Department of Agriculture Forest Service en de Samuel Roberts Noble Foundation in Ardmore, Oklahoma

Het werd gehouden in vier steden in Texas:Amarillo, Dille, Uvalde en Weslaco - met verschillende grondsoorten en bodemvochtigheid.

"Een positieve ontwikkeling van fijne wortels is nodig voor planten om hun opname van water en voedingsstoffen te maximaliseren, " zei Dr. Daniel Leskovar, Uvalde centrumdirecteur en een van de studieonderzoekers. "Als we gronddoordringende radar kunnen gebruiken om de fijne wortelstructuur van verschillende gewasvariëteiten te evalueren en te beoordelen, zou ons een ander krachtig wapen in ons arsenaal voor plantenselectie en veredeling geven."

De studie leverde een vergelijking op van kern-gemeten en GPR-geschatte wortelparameters die de meest significante relaties voor tarwecultivars weergeven, studeerde in Amarillo en Uvalde, en suikerrietcultivars, studeerde in Weslaco. Verschillende cultivars van wintertarwe en suikerriet werden gescand met grondradar op 1 600 megahertz. In elk meettransect wordt de GPR-antenne werd met een constante snelheid bewogen over een afstand van 3 meter parallel aan de plantenrijen en tussen de twee middelste rijen in elk van de plots.

Bodemkernen werden onmiddellijk na het scannen verzameld en de kernmonsters met wortels werden tot verwerking in een vriezer bewaard. De wortels werden vervolgens schoongemaakt en gescand op een flatbedscanner waar de worteldiameter werd geanalyseerd. Na het scannen, wortels werden in de oven gedroogd tot een constante massa en de droge massa van de wortels werd geregistreerd.

"Om het GPR-signaal beter te kunnen vergelijken met de gemeten wortelwaarden uit de bodemkernen, radarprofielen werden doorgesneden met het meeste signaal geconcentreerd op de bovenste bodemlaag voor verdere analyse, "Zei Dong. "We hebben ook gekeken naar de pixelintensiteit in vergelijking met de verschillende GPR-indexen."

Dong zei dat de resultaten van het onderzoek significante relaties aantoonden tussen wortelkenmerken en GPR-signalen.

"Er werden significante relaties gevonden en de nauwkeurigheid van worteldetectie was hoger in natte kleigronden dan in droge zandgronden, " zei hij. "We ontdekten ook dat de gemiddelde GPR-pixelintensiteit zonder een intensiteitsdrempel misschien beter is om root-informatie weer te geven."

Het belangrijkste is, hij zei, de studie toonde aan dat zowel fijne worteldiameter als biomassa konden worden gedetecteerd door grondpenetrerende radar, afhankelijk van de bodemgesteldheid.

"Dit betekent dat we mogelijk GPR kunnen gebruiken om sneller de geschiktheid van verschillende cultivars in verschillende bodemomstandigheden te bepalen, zodat we kunnen beoordelen welke onder die omstandigheden het beste kunnen worden geplant om de meest positieve gewasopbrengst en kwaliteit te garanderen."