中的兩點(diǎn)的壓力分布。另外隨著 該P(yáng)SZ發(fā)展，其PSZ飽和也降低，但是沿著該侵入體壁或表面的毛細(xì)管作用仍然存在。相信 這是沿著該侵入體壁的微小區(qū)域的結(jié)果。重復(fù)實(shí)驗(yàn)示出了這些根"感覺到"這個(gè)穩(wěn)固的毛 細(xì)管作用，同時(shí)其余的粒狀介質(zhì)由于蒸發(fā)而去飽和。其結(jié)果是，這些根在該侵入體的方向上 生長(zhǎng)。最后，根應(yīng)該鄰近該侵入體的壁或表面生長(zhǎng)。
[0081] 測(cè)量了植物壽命，在該侵入體的存在下增加。從圖象分析確定植物壽命，其中植物 形狀和形態(tài)的定性惡化如萎蔫或脫水表明該植物已經(jīng)死亡。在涉及具有或不具有侵入體的 兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中在死亡之前該植物壽命的持續(xù)時(shí)間的測(cè)量示出了該侵入體的存在使得總植物 壽命增加了大約1. 5倍。這強(qiáng)有力地表明了由于向該細(xì)胞的更深的部分的蒸發(fā)造成PSZ退 縮，優(yōu)先的侵入體的作用還引導(dǎo)根更深并且允許它們停留在PSZ內(nèi)。這允許這些根進(jìn)一步 在該粒狀介質(zhì)中增殖。
[0082]實(shí)驗(yàn)III。
[0083] 在固體棒狀侵入體的存在下已經(jīng)觀察到優(yōu)先的向性。然而，這些侵入體到目前為 止已經(jīng)被戰(zhàn)略性地在t = 0時(shí)放置在該種子的下面以允許相當(dāng)快的接近該侵入體，盡管實(shí) 際上，有時(shí)候根在優(yōu)先的向性發(fā)生之前最初發(fā)生偏離。然后有趣的是確定該根感覺這個(gè)侵 入體怎樣的程度。這造成的問題是這些侵入體已經(jīng)被放置在遠(yuǎn)離這些根的某一距離處，這 些根理論上會(huì)被放置在一種困境中：不過它將選擇發(fā)現(xiàn)該侵入體或僅僅在別處發(fā)展根。出 于這種考慮，通過改變?cè)撉秩塍w遠(yuǎn)離在該根的兩側(cè)上的初始根lcm的距離進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)。 結(jié)果示出了該根仍然朝該侵入體發(fā)展，主要地通過其次生根輔助。進(jìn)一步在2cm遠(yuǎn)處放置 該侵入體，首先沒有觀察到優(yōu)先的向性，因?yàn)橄嘈旁摳堤h(yuǎn)并且可能需要更長(zhǎng)的時(shí)間來 達(dá)到侵入體，然而圖像確實(shí)表明該根在該侵入體的方向上緩慢地生長(zhǎng)。
[0084] 此外，通過故意地將其放置為一種傾斜的方式（例如，在相對(duì)于豎直的一個(gè)角度 下），變更在該2D粒狀介質(zhì)中的侵入體的形式來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)展示了在毛細(xì)管作用 與重力之間的競(jìng)爭(zhēng)。毛細(xì)管作用沿著該侵入體壁存在，但是因?yàn)樗幱趯?duì)根發(fā)展略微不利 的位置，該根現(xiàn)在面臨選擇來發(fā)現(xiàn)該侵入體或者響應(yīng)于重力并且僅僅向下（其中水飽和度 比上部的區(qū)域高）生長(zhǎng)的問題。
[0085] 結(jié)果再次描述了在固體正方形侵入體的存在下根伸長(zhǎng)的顯著的一致性。甚至在斜 的位置上，該根伸長(zhǎng)示出了朝向并且沿著該侵入體的優(yōu)先向性。這表明，盡管根在重力的方 向上生長(zhǎng)，它主要在水利用的主要目標(biāo)下增殖。
[0086]實(shí)驗(yàn) IV。
[0087] 這些根研究在三維（3D)介質(zhì)中進(jìn)行，并且觀察到相對(duì)于該土壤的物理結(jié)構(gòu)而言 該根的行為以及在其孔內(nèi)的水的分配。利用中子成像來成像根在3D中的生長(zhǎng)。
[0088] 使用中子成像來成像不同的樣品，如以下在下表1中概述的。這些根在由石英 砂制成的并且包含于薄壁鋁圓柱管（美國新澤西州麥克馬斯特卡爾（McMaster Carr, New Jersey，USA))中的粒狀材料中生長(zhǎng)，該管具有6英寸（15. 24cm)高度和1英寸（2. 54cm)的 直徑。使用化學(xué)和物理處理改變?cè)摿畈牧系男再|(zhì)以觀察根如何響應(yīng)在3D空間中的粒狀 介質(zhì)中的異成分。
[0089]表1。
[0090]
[0091] 所有的設(shè)置在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室中在控制的環(huán)境條件下（T = 23±2°C，HR = 45±5%， 條件與2D實(shí)驗(yàn)相同）同時(shí)地生長(zhǎng)。
[0092] 由于時(shí)間和邏輯限制，僅僅該管的全長(zhǎng)度的一部分成像。該成像視圖是位于該表 面下方約1. 5cm的約5cm高度。
[0093] 根在處于顆粒柱形式的結(jié)構(gòu)侵入體的存在下在砂中生長(zhǎng)。該顆粒柱由砂粒組成， 這些砂粒的直徑顯著地小于其余的介質(zhì)的直徑。在該顆粒柱中的較小孔尺寸的顆粒保留 水，同時(shí)剩余的水從本體中以與以前解釋的相同的方式蒸發(fā)。在聯(lián)接的非均勻介質(zhì)的蒸發(fā) 過程中，首先水從較大的孔蒸發(fā)。本質(zhì)上，該粒狀侵入體充當(dāng)一個(gè)蓄水池。圖像表明了根似 乎通過在那個(gè)方向上創(chuàng)設(shè)次生根朝向該侵入體生長(zhǎng)。我們從這些圖像中可以觀察到次生根 朝向該侵入體的生長(zhǎng)。這進(jìn)一步表明了根在通過結(jié)構(gòu)侵入體產(chǎn)生的更大的水含量的方向上 生長(zhǎng)，這證實(shí)了在2D中的以前的實(shí)驗(yàn)。
[0094] 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中根的設(shè)置在50% /50%親水性和疏水性砂的隨機(jī)混合物中生長(zhǎng)。 水已經(jīng)完全地蒸發(fā)，并且與僅僅在親水性砂中生長(zhǎng)的根相比觀察到穩(wěn)固的根結(jié)構(gòu)。這支持 了以下觀點(diǎn)，疏水性顆粒的添加破壞了液壓液膜流動(dòng)并且相當(dāng)?shù)卮鎯?chǔ)不連貫液滴中的水。 這些液滴通過相對(duì)較慢的擴(kuò)散過程蒸發(fā)并且因此更多的水保持在該土壤內(nèi)持續(xù)更長(zhǎng)的周 期以便植物可能利用。盡管沒有進(jìn)行定量測(cè)量，然而我們可以定性地推斷出與在單獨(dú)地親 水性顆粒中相比，在親水性/疏水性顆粒的土壤混合物中的根長(zhǎng)度更長(zhǎng)。
[0095] 應(yīng)理解的是除了在此清楚地描述的那些實(shí)施例之外的實(shí)施例在本發(fā)明的權(quán)利要 求的精神和范圍內(nèi)。因此，在此描述的本發(fā)明不是由以上說明書定義，而是符合權(quán)利要求書 的全部范圍以便包含任何和所有的等效組合物和方法。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種影響植物根系的方法，該方法包括： -將根裝置的至少一部分插入接近種子或植物的土地中， 該根裝置包括在基本上為縱向方向上延伸的結(jié)構(gòu)。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中影響根系包括以下各項(xiàng)的至少一項(xiàng)： -增加植物的根長(zhǎng)度； -誘導(dǎo)植物根朝向土壤中的蓄水池的向性； -促進(jìn)根朝向土壤中的水來生長(zhǎng)；或者 -增加植物的壽命。 3?如權(quán)利要求1所述的方法，其中該根裝置具有從0? Imm至5mm的平均橫截面直徑。 4?如權(quán)利要求1所述的方法，其中該根裝置具有從0? 2mm至3mm的平均橫截面直徑。 5?如權(quán)利要求1所述的方法，其中該根裝置具有從0? 2mm至2mm的平均橫截面直徑。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該結(jié)構(gòu)包括管，該管具有近端和遠(yuǎn)端并且具有至少 一個(gè)穿孔。 7?如權(quán)利要求6所述的方法，其中該至少一個(gè)穿孔具有小于2mm或Imm或500 ym或 100 Um或70 ym或50 ym或25 ym或10 ym或5um或2um或Ium或0? Ium的直徑或?qū)? 度。8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中該管進(jìn)一步包括內(nèi)壁和外壁。9. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中該穿孔具有小于土壤中的平均土壤粒度的50%的直 徑或?qū)挾取?0. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中該管具有基本上呈圓形的、正方形的、橢圓形的、三 角形的橫截面積。11. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中該結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)壁。12. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中該管基本上是中空的。13. -種⑴增加植物的根長(zhǎng)度、（ii)誘導(dǎo)植物根朝向土壤中的蓄水池的向性、（iii) 促進(jìn)根朝向土壤中的水來生長(zhǎng)、和/或（iv)增加植物的壽命的方法，該方法包括： -使植物或種子與土壤接觸；并且 -將根裝置的至少一部分插入接近該種子或該植物的土壤中，該根裝置包括在基本上 為縱向方向上延伸的結(jié)構(gòu)。14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中該結(jié)構(gòu)包括管，該管具有近端和遠(yuǎn)端并且具有至 少一個(gè)穿孔。15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中該管進(jìn)一步包括內(nèi)壁和外壁。16. 如權(quán)利要求13所述的方法，借此該根裝置誘導(dǎo)植物根朝向土壤中的蓄水池的向 性。17. -種（i)增加植物的根長(zhǎng)度、（ii)誘導(dǎo)植物根朝向土壤中的蓄水池的向性、（iii) 促進(jìn)根朝向土壤中的水來生長(zhǎng)、和/或（iv)增加植物的壽命的方法，該方法包括： -將根裝置的至少一部分插入土壤中；并且 _在接近于該根裝置的位置處使植物或種子與土壤接觸； 其中該根裝置包括在基本上為縱向方向上延伸的結(jié)構(gòu)。18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中該結(jié)構(gòu)包括管，該管具有近端和遠(yuǎn)端并且具有至 少一個(gè)穿孔。19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中該管進(jìn)一步包括內(nèi)壁和外壁。20. 如權(quán)利要求17所述的方法，借此該根裝置誘導(dǎo)植物根朝向土壤中的蓄水池的向 性。21. -種誘導(dǎo)根的向性的方法，該方法包括： -將根裝置的至少一部分插入接近于其中種子或植物與土壤接觸的位置的土壤中， 該根裝置包括在基本上為縱向方向上延伸的結(jié)構(gòu)。22. -種用于增加植物的根長(zhǎng)度的裝置，該裝置包括在基本上為縱向方向上延伸的結(jié) 構(gòu)，并且具有包括外壁和內(nèi)壁的橫截面積。23. 如權(quán)利要求22所述的裝置，其中該橫截面積基本上是呈正方形的、橢圓形的、圓形 的、三角形的形狀。
【專利摘要】披露了可以例如通過誘導(dǎo)優(yōu)先的根向性并且輔助將水重新分配在土壤中改進(jìn)植物和草對(duì)水的利用的方法和裝置。
【IPC分類】A01G25/00, A01G25/06
【公開號(hào)】CN105072888
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380073421
【發(fā)明人】C·賽加斯, R·德雷福斯, L·休, J-C·卡斯丹
【申請(qǐng)人】羅地亞經(jīng)營(yíng)管理公司, 法國國家科學(xué)研究中心
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2013年12月20日
【公告號(hào)】EP2934092A1, US20140173980, WO2014100623A1