图像分析法测量植物生长柜中的根系形态

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1、图像分析法测量植物生长柜中的根系形态摘要：根不仅是植物吸收水和矿质元素的器宫，还是储藏营养物质的场所。利用数码相机实现对植物根形态的无损测量，是掌捤植物生长规律、科学指导生产以及实现植物生长柜智能化控制的关键技术之一。利用水培条件F根可见的优势，在定期的晾根环节后，采集植物根系图像，通过计算机图像处理技术，可获得根在生长过程屮形态的变化，实现根系的动态监测。实验结果表明，图像分析法测ft误差不超过5%，证明该方法简单灵活、适合在梢物生长柜上应用。关键词：植物虫长柜：根长：图像处理：动态监测；Imageanalysistomeasurethemorphologicaloft

2、herootsintheplantgrowthcabinetAbstract：Therootisnotonlytheorganofplantstoabsorbwaterandmineralsalts，butalsothestorageplaceofnutrients.Usingadigitalcamerafornondestructivemeasurementofplantrootmorphologyisthekeytechnologiestoknowtheplantgrowthruleandtoproduceunderthescientificguidingandtor

3、ealizetheintelligentcontrolofplantgrowthcabinet.Useofadvantagesofrootvisibleinthehydroponicconditions,gettingtheimageofplantrootaftertheregulardryrootlink.Throughthecomputerimageprocessingtechnology,itcangetthechangeintheformofrootinthegrowthprocesstorealizethedynamicmonitoringoftherootsy

4、stem.Theexperimentalresultsshowthatthemeasurementerroroftheimageanalysismeansisnotmorethan2%,onceagainprovedthatthemethodissimpleandflexiblethatissuitableforapplicationinplantgrowthcabinet.Keyword：Plantgrowthcabinet；Rootlength;Imageprocessing;Dynamicmonitoring;植物的一生需要大量的水和肥料来供给枝叶生长，其中绝大部分

5、是从根部吸收的。根系是植物吸收水分和养分的重要器官，植物的根系越发达，枝叶就越繁茂；反之，则枝叶枯黄，生长发育不良。因此作物的产U与根系长势有着十分密切的关系m。农业上讲“根深叶茂”、“育秋先育根”，这些经验同样也反映出根对楨物生长的重要性。虽然很早以前就有专家学者开始关注植物根系的生长状态，但是由于在以往的土培环境下，根系埋藏在土壤之屮，不像茎叶那样可以直观的通过眼睛看到，而且地下的根系数量多、错综复杂［2"31,增加了根系研宂的难度，导致丫根系的相关研究进展较为缓慢。LED植物生长柜［41作为一种新型的农业生产方式，采用的是营养液水培的方法，通过将植物根系固定在定植板

6、上，然后浸在水槽的营养液屮，从营养液中吸收植物生长所必须的营养元素和水分。LED植物生长柜充分运用了现代光学、生物科技、营养液栽培和信息技术等手段，为植物提供了安全健康的生长环境，既摆脱了土地限制，节省农业耕地，又有效地解除了土培方式在根系研宄上的限制，便于真实直观地反映山植物根系生氏的实时状态.因此木文以LED植物生长柜屮的作物根系作为研宂对象，利用计算机图像处理技术测量出植物根的长度、数目等数据，便于及时掌握作物长势、实现LED祖物生长柜的智能化控制，同时也为管理者科学育种等在农业方面的应用提供理论依据。1材料与方法1.1生长柜内环境控制本实验以实验室自主研发的LED

7、祖物生长柜作为实验平台，以先优7号油菜幼苗作为研究对象，并将实验对象分为2组。为保证植物生长所必需的各种营养元素以及提供适宜的生长环境，本试验八组采用标准营养液，B组将标准营养液稀释50%。通过植物生长柜的智能控制面板调节其内部环境参数，将光照强度控制在2800—3000LUX、温度控制在18—25摄氏度之间，湿度控制在60%左右，二氧化碳浓度掠制在660—800ppm,保持A、B两组实验环境参数均相同。1.2图像采集生长柜中的植物在进行晾根环节后，由于受到重力影响，根会轻微下垂，而不会像在营养液中漂浮状态一样散乱，便于数码相