FG‑RIAS 植物根系分析系统 —— 植物根系构型研究的数字化解决方案

根系是植物吸收水分、养分的核心器官，根系形态与构型特征直接反映植物生长状态、抗逆能力以及对环境的适应策略。传统人工测量根系方法效率低、人为误差大，难以完成大批量样本精细解析。FG‑RIAS 植物根系分析系统集成双光源图像采集单元与专业根系分析软件，可对洗根处理后的植物根系开展多维度定量解析，获取根系长度、直径、表面积、体积、根尖数等基础形态参数，同时支持色彩分级、根系连接、拓扑结构、分级伸展等高级构型分析，为农学、林学、植物生理学等领域根系相关科学研究提供高效可靠的数字化检测手段。

根系表型；根系构型；双光源扫描；FG‑RIAS；形态参数

系统工作原理

凡耕科技FG‑RIAS 植物根系分析系统由图像采集硬件与分析软件协同完成根系样本检测。硬件端采用专业 CCD 图像扫描仪，设备扫描面板与上盖集成双光源照明系统，扫描面板预留双光源校准区域，配套多规格高透明度根系放置盘。扫描作业过程中，底部光源与上盖光源同步对根盘内的根系样品进行成像，透射光与反射光互补，有效消除根系堆叠造成的阴影、光照不均等问题，保障湿根、细根样本图像采集质量，获得高分辨率彩色或者黑白根系图像。

软件端支持 TIFF、JPEG 等通用图像格式读取，依靠加密狗授权，搭配专用 Scanner.cal 校准文件完成图像标定。系统采用非统计学算法，精准解析交叉、重叠根系，自动解算重叠区域根系真实长度、直径、面积、体积与根尖数量。软件内置多项高级解析模块：色彩等级分析依托根系色彩差异判别活根占比，评估根系生长与营养状况；根系连接分析解析分支角度、连通特性；拓扑分析统计根系连接数量、路径长度；分级伸展分析输出根系等级分布，实现从基础形态到复杂构型的多层次研究，满足不同方向科研需求。

系统组成

整套系统主要包含四大部分：

图像采集系统：经过厂家标定调试的根系专用扫描仪，集成双光源照明、自动校正模块，配备根系固定放置装置，提供爱普生 V850 PRO、中晶 I850 两款 A4 规格硬件配置可选。
FG‑RIAS 根系分析软件：配套加密狗授权，集成基础测量、色彩分析、拓扑、连接、分级伸展等全套分析功能。
产品使用说明书，包含设备安装、扫描参数设置、样本前处理、软件操作、故障排查内容。
计算机（选配）：用于运行分析软件、存储扫描图像与导出分析数据表。

主要测量指标

系统测量指标分为整体根系参数以及直径分级分布参数两大类。整体参数：根总长、根系平均直径、根系总表面积、根系总体积、根尖计数、分叉计数、根系交叠计数。根直径等级分布参数：可自定义直径区间，分级输出对应区间的根系长度、根系面积、根系体积、根尖计数，方便研究细根、粗根的分配规律。分析结果可输出数据表，便于后续统计分析。

图像采集单元硬件参数

爱普生 V850 PRO（A4 版）

扫描元件：6 线交替微透镜 CCD；扫描幅面 A4；接口 USB2.0；光学分辨率 6400×9600dpi，最大分辨率 12800×12800dpi；扫描光源为白色冷阴极荧光灯 CCFL；色彩位数 48 位；扫描范围 216 mm×297 mm；A4 反射稿 300 dpi 扫描，单色 11 s，彩色 14 s。

中晶 I850（A4 版）

图像传感器：CCD；扫描幅面 A4；高速 USB2.0 接口；光学分辨率 4800×9600dpi；LED 扫描光源；色彩深度 48bit；反射稿扫描范围 215.9 mm×355.6 mm，透射稿 203.2 mm×304.8 mm；内置 8 英寸 ×12 英寸透扫适配器；输出格式支持 JPEG、TIFF、PDF、BMP；动态密度 Dmax4.0；色彩模式包含彩色 48bit、灰阶 16bit、256 色、网页色、黑白；A4 反射稿 300dpi，单色扫描 11 秒，彩色扫描 14 秒。

两款扫描仪均满足科研级根系成像需求，冷光源与 LED 两种光源方案可供实验室根据使用场景进行选型。

系统应用场景与优势

在农业科研中，该系统可用于作物水肥胁迫、不同施肥处理、品种筛选试验，解析作物根系形态响应特征；林业方向可用于苗木培育、森林细根周转、植被修复等研究，分析树木根系构型、细根生长动态；同时适用于植物抗逆生理、根际生物学等方向，量化不同环境条件下根系表型差异。

相较于传统人工测量，凡耕科技FG‑RIAS 植物根系分析系统优势突出：双光源成像解决湿根扫描阴影干扰，提升细根成像质量；重叠根系采用非统计算法解析，降低估算偏差；软件兼顾基础形态与高级构型解析，功能覆盖广；硬件为成熟商用扫描仪，维护便捷；软件操作简便，降低操作人员学习门槛，适合大批量根系样本检测。

根系表型定量解析是植物地下部分研究的关键环节。FG‑RIAS 植物根系分析系统依靠双光源成像硬件平台与专业化根系解析软件，实现洗根样本从图像采集到多参数输出一体化流程，不仅可以获取总根长、表面积、体积等常规指标，还可开展颜色分级、拓扑结构、分支伸展等高级构型分析，为作物育种、栽培生理、森林生态学等相关研究提供稳定、高效的表型测定工具，在植物地下生物学研究领域具备良好的应用价值。