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植物根系三维构型对养分吸收，特别是一些难移动性养分(如磷)的吸收具有重要的作用。植物根系三维构型的定量描述和分析是研究植物根系生长及其对养分吸收利用等营养功能的重要手段之一，但迄今尚无定量测定三维根构型参数的有效方法。本研究在大量田间试验的基础上，选取三个具有不同根构型的大豆基因型(浅根型的巴西10号，中间型的白豆和深根型的本地2号)作为根系重建对象，以分层式三维栽培系统模拟田间土壤养分分布状况，成熟后在保持根构型不变的情况下小心收获根系，应用我们自行设计的三维重建系统中进行三维根系构型的重建。首先利用精确定标过的CCD数码摄像机随转台转动采集一系列不同方位的二维根系图像，然后利用我们首次提出的多视角二维图像法来重建线状物体三维图像，有效地重建了植物根系图像，获得根系三维构型的数字化模型。采用最小截面算法提取根系三维骨架，获得根系三维骨架。以此模型和骨架为基础，计算出大豆根系的主根长、总根长、平均基根角度、根宽深比、介质不同层次根长分布率等三维根构型参数，并分析了这些参数之间的关系，以及这些三维根构型参数与大豆生物量和磷吸收量等生长指标之间的相关关系。结果表明：
(1)本研究所提出的多视角二维图像重建方法可精确重建出三维根系构型，并由此可得到相当精确的根系骨架，可精确地定量计算出根系三维构型参数。不同根构型可以用平均基根角度、根宽深比和介质不同层次的根长分布率等三维根构型参数进行较为精确的定量描述。
(2)大豆三维根系构型与地上部磷吸收量和生物量有密切关系：平均基根角度与地上部磷吸收量和生物量都呈极显著负相关，0-10cm层的根长分布率和根宽深比这两个三维构型参数也与地上部磷吸收量和生物量达到显著正相关。
(3)大豆三维根系构型参数中，平均基根角度与0-10cm层的根长分布率和根宽深比显著相关，说明平均基根角度越小，根长在0-10cm层的分布率越大，根宽深比也有越大的趋势。表明浅根型大豆的根宽深比值较大，根长在第一层的分布率也比较大，这表明在今后的根构型划分中除了用平均基根角度外，也可以利用根宽深比和根长在介质0-10cm层的分布率作为根构型的划分依据。
(4)本研究中所用的三个大豆基因型间的总根长和主根长没有显著差异，说明根构型的差异并不一定与根系的总量(总根长)和根系的绝对深度(主根长)有关，而是与根系在三维空间上的相对分布有关。
本研究运用计算机图像重建技术实现了植物根系三维构型的定量描述和分析，并成功地应用到植物营养研究中，从而为研究植物根系生长及其营养功能提供了一种新方法。