專利名稱：一種植物根系時空結(jié)構(gòu)測定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及植物根系結(jié)構(gòu)測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種滴灌模式下稀植作物根系結(jié)構(gòu)測定裝置。
背景技術(shù)：
滴灌是世界上最先進(jìn)的能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)施肥灌溉的節(jié)水省肥高產(chǎn)技術(shù)。但是與地面灌等一維入滲方式不同，滴灌是非充分供水條件下局部浸潤的三維/ 二維入滲方式，土壤被濕潤的體積和程度依賴于土壤類型、滴頭流量和間距、毛管埋深、總灌水量，以及灌水頻率和灌溉前初始的土壤含水率等土壤、技術(shù)參數(shù)，濕潤體內(nèi)含水率的分布沿著與滴頭距離增加的方向逐漸減少，且水分的運(yùn)移將影響?zhàn)B分和鹽分在濕潤體內(nèi)的分布，并改變土壤內(nèi)的氣熱狀況。根系是水分和養(yǎng)分進(jìn)入植株體內(nèi)保證作物獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要器官，也是土壤-植物-大氣連續(xù)體內(nèi)連接土壤和植物的重要通道。根據(jù)根系生長的“向水性”和“向肥性”特點，滴灌濕潤體將會對作物根系的生長和分布產(chǎn)生調(diào)控。根系在土壤中的分布不僅是計劃濕潤層深度、水肥滲漏界面、水分監(jiān)測儀器埋設(shè)位置選取的重要依據(jù)，也決定了土壤中水肥被作物吸收利用的方式。因此對作物根系時空結(jié)構(gòu)的測定，及由此為基礎(chǔ)發(fā)展的作物根系密度分布模型和根系吸水模型是更好地理解根系吸水物理過程，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)和可持續(xù)灌溉農(nóng)業(yè)的需求。目前，研究人員主要通過室內(nèi)和田間試驗兩種手段研究作物根系特征。田間試驗主要采用圓筒和根系支架相結(jié)合的測量方法來測量植物根系。該方法主要通過在圓筒中設(shè)置支架，將圓筒及設(shè)置在其內(nèi)部的支架一起放入土壤中，將被測量的植物種植在圓筒內(nèi)，實驗結(jié)束時取出圓筒，獲得植物根系。在實現(xiàn)本實用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題圓筒和根系支架相結(jié)合的測量方法雖然能獲得根系的垂直一維分布特征，但其生長邊界與周圍土壤完全隔離，改變了土壤中實際的水氣熱狀況，尤其在滴灌技術(shù)的局部灌溉模式下，這種改變作用將更加明顯。

實用新型內(nèi)容本實用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供了一種植物根系時空結(jié)構(gòu)測定裝置，通過將網(wǎng)狀活動擋板作為生長邊界，能真實的反映植物根系生長的土壤中實際的水汽熱狀況。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是—種植物根系時空結(jié)構(gòu)測定裝置，所述測定裝置包括支架，所述支架為長方體框架，所述支架至少包括兩個水平框，每個所述水平框上均設(shè)有網(wǎng)狀水平活動擋板，相鄰的兩個所述水平活動擋板之間設(shè)有多個網(wǎng)狀垂直活動擋板，多個所述垂直活動擋板將兩個所述水平活動擋板與所述支架的棱形成的空間分割成多個長方體狀空間定位區(qū)域。具體地，所述支架的高度大于等于所述植物根系的最大下扎深度。具體地，所述支架設(shè)有多個所述水平框，將所述支架等分成多層，其中每一層的高度即所述空間定位區(qū)域的高度大于等于所用測量土壤水分的傳感器的長，所述空間定位區(qū)域的長和寬大于等于所述傳感器的直徑。具體地，所述支架設(shè)有多個所述水平框，將所述長方體框架等分成多層，其中每一層的高度即所述空間定位區(qū)域的高度大于等于所用測量土壤水分的傳感器的直徑，所述空間定位區(qū)域的長和寬大于等于所述傳感器的長。進(jìn)一步地，每個所述支架的水平框上還設(shè)有多根活動桿，所述水平框的一對平行的邊上設(shè)有凹槽，所述活動桿的一端位于其中一個邊上的所述凹槽內(nèi)，另一端位于另一個邊上的所述凹槽內(nèi)，并且所述活動桿垂直于兩個所述邊，相鄰兩根所述活動桿之間的間距為所述空間定位區(qū)域的長或?qū)?。具體地，所述水平活動擋板的兩端均設(shè)有掛鉤，并且通過所述掛鉤鉤掛在對應(yīng)的所述水平框的兩個邊上。具體地，所述垂直活動擋板的兩端均設(shè)有掛鉤，并且通過所述掛鉤鉤掛在對應(yīng)的所述水平框的邊上或所述活動桿上。進(jìn)一步地，所述支架上表面上設(shè)有支架提手。具體地，所述空間定位區(qū)域的長和寬相等，均為5-lOcm，所述空間定位區(qū)域的高度為 12. 5_15cm0具體地，所述空間定位區(qū)域的長和寬相等，均為12. 5-15cm，所述空間定位區(qū)域的高度為5-10cm。本實用新型實施例提供的技術(shù)方案的有益效果是將網(wǎng)狀活動擋板作為生長邊界，由于網(wǎng)狀活動擋板能使植物生長空間與外界土壤通透，能真實的反映植物根系生長的土壤中實際的水汽熱狀況，從而使測定的植物根系清楚反映滴灌濕潤體對植物根系的影響，有利于更好地研究根系吸水物理過程；同時網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成的空間定位區(qū)域還能起到固定根系的作用，避免了沖洗根系時造成的根系位移。

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面所列附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本實用新型實施例提供的植物根系時空結(jié)構(gòu)測定裝置支架示意圖；圖2是本實用新型實施例提供的水平活動擋板示意圖；圖3是本實用新型實施例提供的垂直活動擋板示意圖；圖4是本實用新型實施例提供的植物根系時空結(jié)構(gòu)測定裝置局部示意圖。附圖中，各標(biāo)號所代表的組件列表如下I、水平框，2、棱，3、支架提手，4、邊，5、掛鉤，6、水平活動擋板、7活動桿，8、垂直活動擋板，9、空間定位區(qū)域。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型實施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。[0026]實施例本實用新型實施例提供了一種植物根系時空結(jié)構(gòu)測定裝置，所述測定裝置包括支架、水平活動擋板6及垂直活動擋板8。圖I是所述支架的示意圖,參見圖I,所述支架包括水平框I和四條棱2，水平框I的四個頂角分別與四條棱2連接，構(gòu)成長方體框架，水平框I 的個數(shù)可以根據(jù)需要調(diào)整，至少為兩個。本實施例中水平框I與棱2選用圓鋼為制作材料， 通過焊接的形式連接在一起，水平框I與棱2也可以根據(jù)需要選擇其他堅固材料，通過一體成型等方式連接。參見圖2-4，每個水平框I上均設(shè)有網(wǎng)狀水平活動擋板6，相鄰的兩個水平活動擋板6之間設(shè)有多個網(wǎng)狀垂直活動擋板8，本實施例中，選用不銹鋼紗窗網(wǎng)格制作網(wǎng)狀水平活動擋板6及網(wǎng)狀垂直活動擋板8，也可根據(jù)需要選擇其他網(wǎng)狀材質(zhì)制作上述兩種擋板。多個垂直活動擋板8將兩個水平活動擋板6與所述支架的棱2形成的空間分割成多個長方體空間定位區(qū)域9。本實用新型實施例提供的植物根系時空結(jié)構(gòu)測定裝置將通過使用水平活動擋板及垂直活動擋板將支架分隔成多個空間定位區(qū)域，實現(xiàn)根系的三維空間定位，由于所使用的活動擋板均為網(wǎng)狀，用其作為生長邊界，能使植物生長空間與外界土壤通透，能真實的反映植物根系生長的土壤中實際的水汽熱狀況，從而使測定的植物根系清楚的反映了滴灌濕潤體對植物根系的影響，有利于更好地研究根系吸水物理過程；同時網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成的空間定位區(qū)域還能起到固定根系的作用，避免了沖洗根系時造成的根系位移。為了使所述測量裝置能夠測定完整的植物根系情況，本實用新型實施例中所述支架的高度大于等于所述植物根系的最大下扎深度。本實用新型實施例中，所述支架設(shè)有五個水平框1，將所述長方體等分成四層，研究植物根系與土壤潤濕關(guān)系時，需要對土壤的含水率進(jìn)行測量，為了避免水平活動擋板6 和垂直活動擋板8妨礙測量土壤水分的傳感器的埋設(shè)，還需要根據(jù)所使用的傳感器的大小來設(shè)定每層的高度即空間定位區(qū)域9的高度，以及空間定位區(qū)域9的長和寬。當(dāng)所使用的傳感器探針垂直分布埋設(shè)入土壤時，每一層的高度大于等于所使用的傳感器的長，空間定位區(qū)域9的長和寬大于等于所述傳感器的直徑；當(dāng)所使用的土壤水分傳感器探針?biāo)椒植悸裨O(shè)入土壤時，每一層的高度大于等于所用測量土壤水分的傳感器的直徑，空間定位區(qū)域9 的長和寬大于等于所述傳感器的長。為了方便水平活動擋板6的鋪設(shè)，每個所述支架的水平框I上還設(shè)有多根活動桿 7，水平框I的一對平行的邊上設(shè)有凹槽(圖中未示出)，活動桿7的一端位于其中一個邊上的所述凹槽內(nèi)，另一端位于另一個邊上的所述凹槽內(nèi)，并且活動桿7垂直于兩個所述邊，相鄰兩根所述活動桿之間的間距為所述空間定位區(qū)域的長或?qū)挕１緦嵱眯滦蛯嵤├ㄟ^預(yù)先按照一定間距設(shè)置多個凹槽，然后根據(jù)實際情況確定活動桿的個數(shù)及其對應(yīng)的所述凹槽的位置，可提高支架的利用次數(shù)。為了方便水平活動擋板6及垂直活動擋板8的安裝與拆卸，水平活動擋板6的兩端均設(shè)有掛鉤5，并且通過掛鉤5鉤掛在對應(yīng)的水平框I的兩個邊上。垂直活動擋板8的兩端也均設(shè)有掛鉤5，并且通過掛鉤5鉤掛在對應(yīng)的水平框I的棱上或活動桿7上。通過活動桿7及掛鉤5，方便了所述植物根系時空結(jié)構(gòu)測定裝置組裝與拆卸，增加了根系支架的重復(fù)利用次數(shù)，并可根據(jù)實際情況靈活調(diào)整根系空間定位模式。參見圖1，為了方便所述支架的安裝和運(yùn)輸，在所述支架上表面上設(shè)有支架提手3。為了匹配常用傳感器的尺寸，本實用新型實施例中空間定位區(qū)域9的長和寬相等均為5-10cm,空間定位區(qū)域9高度為12. 5-15cm ;或空間定位區(qū)域9長和寬相等均為 12. 5-15cm,空間定位區(qū)域9高度為5-lOcm。本實用新型實施例提供的植物根系時空結(jié)構(gòu)測定裝置在番茄根系測量中的應(yīng)用米用株距25_40cm行距40_50cm的稀植方式種植番爺,米用Hydra Probe 土壤水分、鹽分、溫度傳感器監(jiān)測番茄種植區(qū)域的土壤參數(shù)。番茄根系最大下扎深度為40-60cm， Hydra Probe傳感器的直徑為5cm長為12. 4cm。所述時空結(jié)構(gòu)測定裝置的尺寸如下I、Hydra Probe傳感器探頭水平埋設(shè)支架高60cm,寬30cm,長45cm,共有七個水平框I將支架均分成六層，每層高10cm，活動桿7之間的間距為15cm。2、Hydra Probe傳感器探頭垂直埋設(shè)支架高60cm,寬30cm,長45cm,共有五個水平框I將支架均分成四層，每層高15cm，活動桿7之間的間距為10cm。所述時空結(jié)構(gòu)測定裝置的安裝作物種植前在田內(nèi)挖一土坑，將活動桿7逐個安放在最底層水平框I預(yù)先設(shè)計好的凹槽內(nèi)，再將水平活動擋板6緊挨活動桿7放置，將其兩側(cè)的掛鉤5鉤掛在最底層水平框 I的邊上，固定好后，按照上述方法安裝上一層的活動桿7，安裝好活動桿7后，如圖4所示， 在上、下兩個水平框I之間鉤掛垂直活動擋板，將上、下兩個水平框I之間的空間隔成一個個長方體的空間定位區(qū)域9，然后將支架水平放于土坑內(nèi)，使最上層的水平框I與土壤表面齊平，回填該層土壤，再將水平活動擋板6鉤掛在倒數(shù)第二層水平框I上，重復(fù)上述過程即可實現(xiàn)根系時空結(jié)構(gòu)觀測裝置的安裝。番茄種植位置番茄種植在根系測定裝置的中央位置。根系的時空結(jié)構(gòu)測定剪去地上部分，在植物不同生育期內(nèi)分別將測定裝置挖出， 用水沖洗泥土后獲得完整的根系分布，用相機(jī)進(jìn)行完整根系的拍攝，掃描入計算機(jī)后制成根系標(biāo)本并作相應(yīng)處理，進(jìn)行各根的坐標(biāo)定位，用AutoCAD進(jìn)行三維繪圖。然后分空間剪根進(jìn)行各項根系參數(shù)的測試，剪根時可先將水平活動擋板6取下，剪好后再逐個取下垂直活動擋板8。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種植物根系時空結(jié)構(gòu)測定裝置，所述測定裝置包括支架，其特征在于，所述支架為長方體框架，所述支架至少包括兩個水平框，每個所述水平框上均設(shè)有網(wǎng)狀水平活動擋板， 相鄰的兩個所述水平活動擋板之間設(shè)有多個網(wǎng)狀垂直活動擋板，多個所述垂直活動擋板將兩個所述水平活動擋板與所述支架的棱形成的空間分割成多個長方體空間定位區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植物根系時空結(jié)構(gòu)測定裝置，其特征在于，所述支架的高度大于等于所述植物根系的最大下扎深度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的植物根系時空結(jié)構(gòu)測定裝置，其特征在于，所述支架設(shè)有多個所述水平框，將所述支架等分成多層，其中每一層的高度即所述空間定位區(qū)域的高度大于等于所用測量土壤水分的傳感器的長，所述空間定位區(qū)域的長和寬大于等于所述傳感器的直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的植物根系時空結(jié)構(gòu)測定裝置，其特征在于，所述支架設(shè)有多個所述水平框，將所述長方體框架等分成多層，其中每一層的高度即所述空間定位區(qū)域的高度大于等于所用測量土壤水分的傳感器的直徑，所述空間定位區(qū)域的長和寬大于等于所述傳感器的長。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述的植物根系時空結(jié)構(gòu)測定裝置，其特征在于， 每個所述支架的水平框上還設(shè)有多根活動桿，所述水平框的一對平行的邊上設(shè)有凹槽，所述活動桿的一端位于其中一個邊上的所述凹槽內(nèi)，另一端位于另一個邊上的所述凹槽內(nèi)， 并且所述活動桿垂直于兩個所述邊，相鄰兩根所述活動桿之間的間距為所述空間定位區(qū)域的長或?qū)挕?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植物根系時空結(jié)構(gòu)測定裝置，其特征在于，所述水平活動擋板的兩端均設(shè)有掛鉤，并且通過所述掛鉤鉤掛在對應(yīng)的所述水平框的兩個邊上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的植物根系時空結(jié)構(gòu)測定裝置，其特征在于，所述垂直活動擋板的兩端均設(shè)有掛鉤，并且通過所述掛鉤鉤掛在對應(yīng)的所述水平框的邊上或所述活動桿上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植物根系時空結(jié)構(gòu)測定裝置，其特征在于，所述支架上表面上設(shè)有支架提手。
9.根據(jù)權(quán)利要求3述的植物根系時空結(jié)構(gòu)測定裝置，其特征在于，所述空間定位區(qū)域的長和寬相等，均為5-10cm,所述空間定位區(qū)域的高度為12. 5-15cm。
10.根據(jù)權(quán)利要求4述的植物根系時空結(jié)構(gòu)測定裝置，其特征在于，所述空間定位區(qū)域的長和寬相等，均為12. 5-15cm,所述空間定位區(qū)域的高度為5-10cm。
專利摘要本實用新型公開了一種植物根系時空結(jié)構(gòu)測定裝置，屬于植物根系結(jié)構(gòu)測量技術(shù)領(lǐng)域。所述測定裝置包括支架，所述支架為長方體框架，所述支架至少包括兩個水平框，每個所述水平框上均設(shè)有網(wǎng)狀水平活動擋板，相鄰的兩個所述水平活動擋板之間設(shè)有多個網(wǎng)狀垂直活動擋板，多個所述垂直活動擋板將兩個所述水平活動擋板與所述支架的棱形成的空間分割成多個長方體狀空間定位區(qū)域。本實用新型通過將網(wǎng)狀活動擋板作為生長邊界，能真實的反映植物根系生長的土壤中實際的水汽熱狀況，有利于更好的研究根系吸水物理過程；同時網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成的空間定位區(qū)域還能起到固定根系的作用，避免了沖洗根系時造成的根系位移。
文檔編號A01G7/00GK202285650SQ201120266348

公開日2012年7月4日 申請日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者李久生, 栗巖峰, 趙偉霞 申請人:中國水利水電科學(xué)研究院