通过叶片测量根系长度的新方法可帮助提高作物产量

深根植物比浅根植物更耐旱，因为它们的长根能够进入地下水位，而短根无法进入地下水位。深根植物也更善于吸收氮等养分，而这些养分往往会随着雨水或灌溉水深入土壤。

还有一个减少温室气体排放的好处是，植物的根扎得越深，其捕获的大气二氧化碳在土壤中锁定的时间就越长。这是因为二氧化碳是由叶片吸收并带入根部的。

出于这些原因和其他原因，作物科学家一直在努力培育根系更深的作物新品种。

目前，检查根系长度的标准方法是在试验地里挖出多株植物，然后用卷尺测量它们的根系。这个过程不仅费时费力，而且在研究后期无法再次测量这些植物的根系，因为它们不会被重新种植。

这就是 LEADER 的由来。LEADER是"Leaf Element Accumulation from DEep Root"的缩写，这种根部测量方法是由宾夕法尼亚州立大学的乔纳森-林奇教授及其同事创造的。

这项技术的基础是，在任何给定的农田里，不同的矿物质和其他元素存在于土壤的不同深度。当植物的根系向下生长到土壤中时，就会吸收这些元素，并将其带入叶片。

因此，通过观察叶片中含有哪些土壤元素，就可以知道根系目前已经向下生长了多远。当然，你首先需要知道哪些元素位于哪个深度，这可以通过采集和分析有关田地的初始土壤核心样本来确定。

LEADER 运作示意图宾夕法尼亚州立大学

在这项研究中，林奇的团队在全美四个地点种植了 30 个不同基因的玉米品系，并在六年时间里对这些地点的土壤和叶片进行了检测。叶片分析是在现场使用手持式 X 射线荧光分光光度计进行的。对于根系长度在 30 厘米（1 英尺）或更长的植物，LEADER 的精确度与传统的根系测量技术不相上下。

尽管如此，在某些试验地块中，不同土壤深度的不同天然元素之间可能没有明确的界限。在这种情况下，可以在种植作物之前，将锶等"示踪元素"埋入已知深度的土壤中。一旦锶开始在叶片中出现，作物科学家就会知道根系已经到达了那个深度。

重要的是，虽然研究中使用的是玉米，但 LEADER 应该适用于所有类型的植物。

"要培育根系更深的作物，你需要观察成千上万株植物。把它们挖出来既费钱又费时，因为有些根系深达两米或更深，"林奇说。"每个人都想要深根作物--但直到现在，我们还不知道如何获得它们。"

有关这项研究的论文最近发表在《作物科学》杂志上。