本實(shí)用新型涉及植物根系生長(zhǎng)觀測(cè)系統(tǒng)，具體是一種可視化的模擬裂隙環(huán)境中植物根系的生長(zhǎng)觀測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著采礦對(duì)植被的破壞，裸露巖質(zhì)邊坡已成為生態(tài)修復(fù)中的難題，由于裸露巖石難以實(shí)現(xiàn)覆土以至于無(wú)法滿足植物生長(zhǎng)的必備條件，因而巖石邊坡的治理技術(shù)出現(xiàn)缺漏。鉆孔穴栽技術(shù)的采用為裸露巖體植被快速覆蓋提供了一種新方法。

在高陡巖質(zhì)邊坡覆綠工程中，巖體裂隙有著非常重要的生態(tài)學(xué)意義。巖體裂隙可以截留和儲(chǔ)存土壤、水分以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并保持穩(wěn)定，同時(shí)導(dǎo)通水分和空氣，構(gòu)建出完整的適宜植物生長(zhǎng)的地境。這對(duì)邊坡的生態(tài)恢復(fù)具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。通過(guò)對(duì)巖體裂隙空間、裂隙的優(yōu)勢(shì)方向、裂隙的連通性以及裂隙內(nèi)的溫濕度條件等當(dāng)?shù)貛r體裂隙特點(diǎn)進(jìn)行分析，可以滿足植物生長(zhǎng)所需的地境條件要求，為人工構(gòu)建地境提供了有利的條件和理論依據(jù)。通過(guò)對(duì)巖體裂隙的有效利用，能夠使復(fù)綠工作種植的植物長(zhǎng)期穩(wěn)定的生長(zhǎng)，從而幫助生態(tài)環(huán)境向可自我調(diào)節(jié)的方向發(fā)展。由于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)難度大且不易觀測(cè)根系的生長(zhǎng)狀況，研究不同裂隙環(huán)境下根系的生長(zhǎng)及不同生態(tài)學(xué)意義的裂隙的適宜植物種類的探究成了科研重點(diǎn)。有科研人員用不透明的pvc管材模擬孔洞穴栽情況，但該類材料不能及時(shí)觀察和描述試驗(yàn)過(guò)程中根系的生長(zhǎng)狀況和特征。為獲得更接近真實(shí)的效果制作專門針對(duì)裂隙環(huán)境變化的根系透明可視化觀測(cè)系統(tǒng)很有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題在于，提供一種可視化的模擬裂隙環(huán)境中植物根系的生長(zhǎng)觀測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不同裂隙環(huán)境下植物根系生長(zhǎng)的透明可視化觀測(cè)，并為相關(guān)研究工作的展開提供支持。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：

一種模擬裂隙環(huán)境中植物根系的生長(zhǎng)觀測(cè)系統(tǒng)，包括：根系生長(zhǎng)內(nèi)室，裂隙觀測(cè)微室，調(diào)控外室；

根系生長(zhǎng)內(nèi)室為透明有機(jī)玻璃板組合成的敞口狀全透明箱體，內(nèi)室側(cè)壁上預(yù)先切割裂縫，室內(nèi)為植物栽種區(qū)，栽種區(qū)內(nèi)部預(yù)埋微根管觀測(cè)管、水分調(diào)控管、溫濕度采集管，水分調(diào)控管的管壁上預(yù)留多個(gè)出水口，水分調(diào)控管底部貫通內(nèi)室底板并設(shè)置透水口；

裂隙觀測(cè)微室為兩塊透明的有機(jī)玻璃板組合成的縫隙結(jié)構(gòu)，所述的縫隙結(jié)構(gòu)與根系生長(zhǎng)內(nèi)室側(cè)壁上的預(yù)留裂縫寬度、斜向、延伸尺寸匹配，裂隙觀測(cè)微室固定在根系生長(zhǎng)內(nèi)室側(cè)壁上；

調(diào)控外室套裝在根系生長(zhǎng)內(nèi)室及其上的裂隙觀測(cè)微室的外部。

采用上述技術(shù)方案的本實(shí)用新型，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是：

本系統(tǒng)為全透明可視化系統(tǒng)，可無(wú)損高效觀測(cè)內(nèi)部根系生長(zhǎng)發(fā)育和土壤水分的監(jiān)測(cè)。通過(guò)根系生長(zhǎng)內(nèi)室中的微根管觀測(cè)管，定期將關(guān)感移動(dòng)掃描頭插入掃描，實(shí)現(xiàn)原位無(wú)損觀測(cè)，快速獲得清晰的根系圖像，并用根系分析軟件進(jìn)行分析處理；通過(guò)裂隙觀測(cè)微室方便觀測(cè)裂隙壁處根系的生長(zhǎng)狀態(tài)，達(dá)到植物生長(zhǎng)周期后通過(guò)拆除相應(yīng)的裂隙觀測(cè)微室并沖洗獲得完整根系，掃描出根系形態(tài)構(gòu)型及相關(guān)參數(shù)；通過(guò)改調(diào)控外室改變外室內(nèi)介質(zhì)來(lái)調(diào)控根系生長(zhǎng)區(qū)的溫濕度和光照情況；通過(guò)水分調(diào)控管控制澆水量；通過(guò)溫濕度采集管監(jiān)測(cè)土壤濕度以研究水分對(duì)植物根系的影響。

進(jìn)一步的，本實(shí)用新型的優(yōu)選方案是：

組成裂隙觀測(cè)微室的一塊透明的有機(jī)玻璃板上設(shè)置有用于觀測(cè)植物根系生長(zhǎng)速度的網(wǎng)格尺度。

根系生長(zhǎng)內(nèi)室包括橫向裂縫根系生長(zhǎng)內(nèi)室、豎向裂縫根系生長(zhǎng)內(nèi)室、斜向裂縫根系生長(zhǎng)內(nèi)室，相應(yīng)的，橫向裂縫根系生長(zhǎng)內(nèi)室、豎向裂縫根系生長(zhǎng)內(nèi)室、斜向裂縫根系生長(zhǎng)內(nèi)室的側(cè)壁上預(yù)先切割的裂縫分別為橫向裂縫、豎向裂縫、斜向裂縫，對(duì)應(yīng)橫向裂縫、豎向裂縫、斜向裂縫設(shè)置的裂隙觀測(cè)微室則分別為橫向裂隙觀測(cè)微室、豎向裂隙觀測(cè)微室、斜向裂隙觀測(cè)微室。

根系生長(zhǎng)內(nèi)室栽種區(qū)內(nèi)部預(yù)埋有呈對(duì)稱布置的一個(gè)微根管觀測(cè)管、兩個(gè)水分調(diào)控管和一個(gè)溫濕度采集管，兩個(gè)水分調(diào)控管底部的透水口設(shè)置有既能防止土壤流失、又能防止?fàn)€根的無(wú)紡布。當(dāng)達(dá)到植物生長(zhǎng)周期后，撤掉無(wú)紡布和局部構(gòu)件在水分調(diào)控管內(nèi)注水沖走土壤即可留下完整根系。

裂隙觀測(cè)微室與根系生長(zhǎng)內(nèi)室通過(guò)防水膠粘接連接。這種連接方式可控制裂隙觀測(cè)微室的張合度；并且，當(dāng)達(dá)到植物生長(zhǎng)周期獲取完整根系時(shí)，只需將個(gè)別有機(jī)玻璃板膠結(jié)處用小刀分開，有機(jī)玻璃板可實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是橫向裂縫根系生長(zhǎng)內(nèi)室主視圖；

圖3是橫向裂縫根系生長(zhǎng)內(nèi)室俯視圖；

圖4是豎向裂縫根系生長(zhǎng)內(nèi)室主視圖；

圖5是豎向裂縫根系生長(zhǎng)內(nèi)室俯視圖；

圖6是斜向裂縫根系生長(zhǎng)內(nèi)室主視圖；

圖7是斜向裂縫根系生長(zhǎng)內(nèi)室俯視圖；

圖中：1-調(diào)控外室；2-橫向裂縫根系生長(zhǎng)內(nèi)室；3-斜向裂縫根系生長(zhǎng)內(nèi)室；4-豎向裂縫根系生長(zhǎng)內(nèi)室；5-溫濕度采集管；6-水分調(diào)控管；7-微根管觀測(cè)管；8-橫向裂隙觀測(cè)微室；9-斜向裂隙觀測(cè)微室；10-豎向裂隙觀測(cè)微室；11-透水口；12-網(wǎng)格尺度。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。

參見圖1至圖7，一種模擬裂隙環(huán)境中植物根系的生長(zhǎng)觀測(cè)系統(tǒng)，由調(diào)控外室1、根系生長(zhǎng)內(nèi)室、裂隙觀測(cè)微室三部分構(gòu)成（圖1所示），其中，根系生長(zhǎng)內(nèi)室包括橫向裂縫根系生長(zhǎng)內(nèi)室2（圖2、圖3所示）、斜向裂縫根系生長(zhǎng)內(nèi)室3（圖6、圖7所示）、豎向裂縫根系生長(zhǎng)內(nèi)室4（圖4、圖5所示），裂隙觀測(cè)微室包括橫向裂隙觀測(cè)微室8、斜向裂隙觀測(cè)微室9、豎向裂隙觀測(cè)微室10（圖1所示）。

根系生長(zhǎng)內(nèi)室為透明有機(jī)玻璃板組合成的敞口狀全透明箱體，橫向裂縫根系生長(zhǎng)內(nèi)室2的四面?zhèn)缺谏项A(yù)先切割橫向裂縫，斜向裂縫根系生長(zhǎng)內(nèi)室3的四面?zhèn)缺谏项A(yù)先切割斜向裂縫，豎向裂縫根系生長(zhǎng)內(nèi)室4的四面?zhèn)缺谏项A(yù)先切割豎向裂縫；根系生長(zhǎng)內(nèi)室為植物栽種區(qū)，栽種區(qū)內(nèi)部預(yù)埋有呈對(duì)稱布置的一個(gè)微根管觀測(cè)管7、兩個(gè)水分調(diào)控管6和一個(gè)溫濕度采集管5，水分調(diào)控管6的管壁上預(yù)留多個(gè)出水口，水分調(diào)控管6底部貫通內(nèi)室底板并設(shè)置透水口11，透水口11設(shè)置有既能防止土壤流失、又能防止?fàn)€根的無(wú)紡布。

橫向裂隙觀測(cè)微室8、斜向裂隙觀測(cè)微室9、豎向裂隙觀測(cè)微室10分別為兩塊透明的有機(jī)玻璃板組合成的縫隙結(jié)構(gòu)，該縫隙結(jié)構(gòu)與根系生長(zhǎng)內(nèi)室側(cè)壁上的預(yù)留裂縫寬度、斜向、延伸尺寸匹配，裂隙觀測(cè)微室通過(guò)防水膠粘接在根系生長(zhǎng)內(nèi)室側(cè)壁上。

根系生長(zhǎng)內(nèi)室盛放土壤種植植物，提供根系生存環(huán)境，四面透明玻璃板與底板通過(guò)螺栓連接，根據(jù)需求可拆卸；四面透明玻璃板上預(yù)先切割的裂縫根據(jù)裂隙性狀確定裂縫的不同寬度、不同傾向，裂縫與裂隙觀測(cè)微室連接構(gòu)成模擬真實(shí)鉆孔栽植環(huán)境巖壁裂隙可觀測(cè)區(qū)，裂隙觀測(cè)微室上帶有的網(wǎng)格尺度12便于觀測(cè)根系生長(zhǎng)速度；微根管觀測(cè)管7為高透明度有機(jī)玻璃管固定于內(nèi)室的土體中；水分調(diào)控管6底部透水口11通過(guò)無(wú)紡布可滲出內(nèi)室過(guò)多水分；溫濕度采集管5管壁上設(shè)置溫濕度傳感器，該管與土壤充分接觸可獲取不同深度土壤溫濕度數(shù)據(jù)；調(diào)控外室1可外設(shè)保溫板，內(nèi)部空間可填充不同材料來(lái)控制根系生長(zhǎng)區(qū)的溫濕度和光照。

以上所述僅為本實(shí)用新型較佳可行實(shí)例而已，并非因此局限本實(shí)用新型的權(quán)利范圍，凡運(yùn)用本實(shí)用新型說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含于本實(shí)用新型的權(quán)利范圍之內(nèi)。