澳作Rhizo-OBS-SP行走式根系高通量表型系统全新上市

地下根窖里的“巡检机器人"——澳作Rhizo-OBS-SP行走式根系高通量表型系统全新上市

一、根系研究为什么难？

根系研究不好做。原因就一个——长在地下。

地上部分拍个照片就能分析株高、叶面积、叶色，无人机飞一圈能覆盖几百亩。根系不行，想看就得挖，挖出来根断了，再看就没了。

所以长期以来，根系研究基本就两种办法：挖根洗根，或者埋根管用手持相机拍。挖根的问题是只能得到一个时间点的数据，同一棵树、同一株苗的根今天什么样、明天什么样、整个生育期怎么变化，根本追踪不了。手持微根窗相机的问题更直接——需要人站在根窖里一个一个根窗去拍，拍完回来自己描根、自己量，几十个根窗几百张图，一个研究生描一个月很正常。

这些问题不是今天才被发现，但一直没有一个系统性的解决方案。

Rhizo-OBS-SP要解决的，就是这几件事。

二、这套设备是怎么运行的？

Rhizo-OBS-SP是一套能在地下根窖里自己行走、自己拍照、自己分析的自动监测系统。

简单说，就是一台AGV小车（就是工厂仓库里常见的那种自动搬运车），搭载一个垂直升降的成像模组，在根窖通道里按照预设路线行走，到每个根窗前自动停靠、自动对焦、自动拍照，拍完去下一个，全部拍完自己回来充电。

每张照片的拍摄位置由激光SLAM和二维码复合导航锁定，加上4轴电动微调平台补偿，AGV重复定位精度±5mm，微调补偿后精度≤±0.02mm。别小看这个数字——没有这个精度，今天拍的根和三个月后拍的根位置对不上，根本没法做时序对比。

成像模组搭载RGB相机和高光谱相机两套系统。RGB负责形态，分辨率2000万像素，单张能覆盖34.5cm×100cm的根窗，0.15mm空间分辨率足以看清细根。高光谱负责生理指标，380-800nm连续光谱采集，通道数≥900，分辨率≤0.89nm，能无损测出根系水分状态、衰老程度、胁迫损伤等指标，一键计算NDVI、PRI等40多种植被指数。

两套相机分时独立成像，各配独立光源，互相不干扰。拍完的数据自动归档到工控机，进入RhizoGraph分析软件处理。

三、这套系统解决了哪些实际问题？

第一条：自动行走确保位移精度，时序数据真正可比

这是Rhizo-OBS-SP最核心的技术价值，也是最难被替代的一点。

手持设备拍根系，最大的问题不是拍不清楚，而是下次拍的时候对不准同一个位置。根窖里的根窗通常长一米多、宽三四十厘米，视野内根密密麻麻，今天拍的是左上角区域，两周后手工对准同一个位置，误差可能到毫米甚至厘米级。这种误差下，你计算出的“根系生长了X毫米"其实包含了对不准带来的位置偏差。

Rhizo-OBS-SP的复合导航+电动微调补偿把这个误差压缩到了0.02mm以内。今天拍的图像，三个月后、一年后再拍，两张图可以精确叠在一起，每一条根的延伸、每一个根尖的位移都能被真实记录下来。分子育种QTL定位需要的正是这种精度——基因型数据和表型数据必须精确对应到同一根系个体的同一部位，否则统计出的相关性毫无意义。

目前市面上没有第二套设备能把自动行走和亚毫米级重复定位做到这个程度。

第二条：RGB+高光谱可选配，研究深度自己选

不同课题组的研究目标不同，经费也不同。

只做形态观察和常规表型分析的课题组，选配RGB成像即可。想要进一步做生理指标、胁迫响应、衰老评估的课题组，可以升级高光谱模块。

这个选配逻辑很简单——根系的生理状态变化往往早于形态变化。一根根尖，RGB图上看着和昨天一样，但高光谱数据已经显示它的叶绿素开始降解、水分含量下降。等RGB图上发黄发褐，已经是肉眼可见的死亡状态，生理变化可能在几天甚至几周前就开始了。

对于做逆境生理、根际互作、碳氮循环这类机理研究的团队，高光谱提供的是时间窗口——能提前捕捉到“这根根在走向衰老"的信号，而不是等到它死了才去记录。

第三条：RhizoGraph软件自带拼接和多维分析，不用交年费

这套设备配套的RhizoGraph根系智能分析平台是澳作自己研发的，拥有国家版权局的软件著作权，不用给第三方交年费，算法免费升级。

软件内置深度学习根土分割模型，能自动区分土壤、活根和衰老根，不用人工描根。标准配置下分割精度≥92%，复杂土壤背景（干旱土、湿土）下也能保持稳定，细根增强功能专门针对1-3像素级的细根做了优化。

图像拼接——根窗通常长一米以上，单张图像覆盖不全。RhizoGraph能把同一根窗的不同分段图像自动拼接成全根窗全景图，无缝融合。根系研究者都知道这个功能有多实用——看到一整面根的分布，和看十几张局部图拼凑出来的印象，是两码事。

最后，软件支持批量输出根系总长、平均直径、根尖数量、分形维数、拓扑结构等全套参数，一个根窗的数据处理时间从几小时压缩到几分钟。

四、哪些方向的研究能用到？

林木、作物、蔬菜的地下根窖全生育期根系发育动态观测

干旱、盐碱、重金属、低温等胁迫条件下根系形态与生理响应试验

细根周转、根系寿命、土壤碳氮循环长期定位研究

种质资源根系构型高通量筛选与抗逆能力评价

根系QTL定位、基因功能验证、分子育种的表型数据配套

根际互作、养分吸收、水肥利用效率机理研究