一種用于觀察植物根系生長的實(shí)時(shí)可視裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于觀察植物根系生長的實(shí)時(shí)可視裝置，利用本系統(tǒng)可在完全不破壞植物根系的前提下，直觀地觀察植物根系的生長狀況和生長過程。本實(shí)用新型由基座和栽培箱共兩部分組成，基座用于為栽培箱提供營養(yǎng)液、導(dǎo)水和排水，栽培箱中設(shè)有獨(dú)立的模塊化栽培槽，栽培槽中裝有可供植物根系附著的定根網(wǎng)。本實(shí)用新型的供水系統(tǒng)依照連通器的原理設(shè)計(jì)，無須外界供給能量。本實(shí)用新型可用于植物根系的研究實(shí)驗(yàn)，在植物學(xué)、作物栽培、扦插生根研究等領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種用于觀察植物根系生長的實(shí)時(shí)可視裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種植物設(shè)施實(shí)驗(yàn)裝置，具體涉及一種用于觀察植物根系生長的實(shí)時(shí)可視裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]根系是植物從土壤等介質(zhì)環(huán)境中獲取養(yǎng)分和水分的重要器官。全面認(rèn)識(shí)植物根系生長形態(tài)及過程成為研究熱點(diǎn)。
[0003]由于根系對(duì)植株生長的特殊要求，研究植物根系的生長機(jī)理，了解植物根系在不同條件下的生長情況，對(duì)植物學(xué)、農(nóng)學(xué)、作物栽培等領(lǐng)域具有非常重要的意義。促進(jìn)植物根系的生長，可以直接地促進(jìn)植物對(duì)水和無機(jī)鹽等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，增加農(nóng)作物移栽時(shí)的成活率。對(duì)于馬鈴薯、蘿卜、人參等以根或塊莖為主要產(chǎn)品的農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)作物來說，研究其根系的生長發(fā)育有助于人們了解其根部生長發(fā)育的機(jī)理，從而使其朝著更有利于人類生產(chǎn)生活需要的方向生長，增加作物栽培的經(jīng)濟(jì)效益。隨著根系在生態(tài)系統(tǒng)以及全球碳平衡中重要作用認(rèn)識(shí)的增加，根系漸漸成為國際相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。
[0004]然而，由于土壤的不透明屬性以及根系的復(fù)雜形態(tài)，往往不能在植物生長發(fā)育階段的各個(gè)時(shí)期直接觀察到根系的生長情況，傳統(tǒng)的根系觀測(cè)方法，如釘板法、容器法、氣培法、管栽法、網(wǎng)袋法等，需要先進(jìn)行破壞性取樣，使根系與土壤分離開來;然后進(jìn)行人工測(cè)量，整個(gè)取樣和測(cè)量過程既耗時(shí)費(fèi)力、又存在較大誤差，很難實(shí)現(xiàn)根系的原位取樣和準(zhǔn)確測(cè)量，容易出現(xiàn)移位、有斷根和水分逸失等問題。少數(shù)幾種非損傷性方法，包括同位素示蹤法、地下根室及微根室的研究等，盡管不需要破壞性取樣，避免了耗時(shí)費(fèi)力的取樣程序，但只能獲得一些有限的原位觀測(cè)數(shù)據(jù)，難以獲得完整、準(zhǔn)確的三維形態(tài)數(shù)據(jù)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠在植物生長的任何時(shí)期在幾乎完全不破壞植物根系的前提下實(shí)現(xiàn)植物根系的三維觀測(cè)的用于觀察植物根系生長的實(shí)時(shí)可視裝置。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供的用于觀察植物根系生長的實(shí)時(shí)可視裝置，包括用于栽培植物的栽培箱和用于支撐栽培箱營養(yǎng)液循環(huán)的栽培座組成，所述栽培座由水箱和栽培托盤組成;所述水箱與所述栽培托盤通過連通口連通;栽培槽可拆卸的安裝在所述栽培箱內(nèi)；所述栽培槽透明可視，所述栽培槽上表面設(shè)置有定植籃，中央設(shè)置有定根網(wǎng)，底端設(shè)置有栽培箱內(nèi)腔相通的出水口；所述栽培托盤為中空結(jié)構(gòu)，通過出水對(duì)接口與所述栽培箱相連通。
[0007]所述栽培槽數(shù)量為三個(gè)，每個(gè)栽培槽置于栽培箱中特定的框中，每個(gè)框下方開有小孔與栽培槽的出水口對(duì)接。
[0008]所述栽培槽出水口帶有濾網(wǎng)，數(shù)量為兩個(gè)。
[0009]所述水箱底部設(shè)置有出水閥門。
[0010]所述連通孔帶有濾網(wǎng)。
[0011]所述栽培托盤內(nèi)壁附有橡膠制的密封條。
[0012]所述水箱的頂部裝有微孔濾網(wǎng)，安裝高度略低于水箱邊緣，水箱邊緣設(shè)有多個(gè)通氣孔。
[0013]水箱和栽培箱的框架用不銹鋼合金搭建，四個(gè)觀察面用透明的有機(jī)玻璃制作。
[0014]本實(shí)用新型一種用于觀察植物根系生長的實(shí)時(shí)可視裝置，所述栽培箱的規(guī)格為40cmX 28cmX15cm。
[0015]本實(shí)用新型一種用于觀察植物根系生長的實(shí)時(shí)可視裝置，所述栽培槽數(shù)量為三個(gè)。
[0016]所述的定植籃內(nèi)放置模擬表層內(nèi)土壤固定植株的水培石，所述的定根網(wǎng)用不銹鋼絲或塑料絲中的一種編織而成，其網(wǎng)格孔徑為1.5-2.5cm，具體大小根據(jù)所栽培植物的根系性狀設(shè)置。
[0017]所述栽培槽的各個(gè)表面均由有機(jī)玻璃構(gòu)成，栽培槽內(nèi)表面設(shè)計(jì)成光滑表面以避免植物根系過多附著在栽培槽內(nèi)壁而影響觀察。
[0018]培養(yǎng)槽兩側(cè)壁上設(shè)有卡槽，用于定根網(wǎng)的固定。
[0019]所述栽培座的規(guī)格為60cm X 30cm X 18cm。
[0020]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0021]1、本實(shí)用新型采用水培法培養(yǎng)植株，依據(jù)連通器原理實(shí)現(xiàn)栽培箱內(nèi)營養(yǎng)液高度的調(diào)控。在栽培基座的水箱及其特殊設(shè)計(jì)下，控制營養(yǎng)液含氧量、成分、供給量、供給頻率、供給時(shí)間等，從而按實(shí)驗(yàn)所需實(shí)時(shí)觀察根系生長情況。
[0022]2、本實(shí)用新型中，用于植物栽培的每個(gè)栽培槽上方的定植籃固定無土栽培的植株，通過在栽培槽中增加定根網(wǎng)模擬根系在土壤中的生長環(huán)境，用于植株根系的附著以及研究者對(duì)植物根系的觀察。同傳統(tǒng)的水培法相比，使得根系生長形態(tài)、三維構(gòu)型更加真實(shí)自然，觀測(cè)結(jié)果更正確。
[0023]3、本實(shí)用新型中，水箱側(cè)面上方設(shè)置有多個(gè)通氣孔，可實(shí)現(xiàn)空氣在水箱內(nèi)的對(duì)流，并且能夠平衡栽培槽與水箱之間的壓力。在水箱上方安裝一個(gè)微孔濾網(wǎng)，向水箱中注入營養(yǎng)時(shí)，微孔濾網(wǎng)不僅能夠阻止大型顆粒狀固體進(jìn)入水箱，而且能夠?qū)⒆⑷胨涞乃跒V網(wǎng)下方分成若干條細(xì)水線，當(dāng)細(xì)水線從通氣孔所在位置落入水箱時(shí)，由于其流速大于空氣流速，會(huì)使兩排對(duì)立的通氣孔中央的壓力略低于大氣壓強(qiáng)，從而使空氣由通氣孔進(jìn)入水箱，有效增加了細(xì)水線(即營養(yǎng)液)與空氣的接觸面積，從而提高營養(yǎng)液中的氧含量，可在不用水栗等耗能裝置的前提下保證營養(yǎng)液的氧含量，避免植株根部缺氧。
[0024]4、本實(shí)用新型為植株的生長提供了必要的條件保障，并可以在不影響植株正常生長的情況下對(duì)植株根系進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)、長期的觀測(cè)，適用于生物科研領(lǐng)域，為進(jìn)行根系生長實(shí)時(shí)觀測(cè)提供了便利的實(shí)驗(yàn)工具。
【附圖說明】
[0025]圖1是栽培箱立體圖。
[0026]圖2是栽培座立體圖。
[0027]圖中，1-定植籃，2-栽培槽，3-定根網(wǎng)，4-出水口，5-栽培箱，6_通氣孔，7_水箱，8_連通口，9-密封條，I O-栽培托盤，11 -出水對(duì)接口，12-出水閥門，13-栽培座，14-微孔濾網(wǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例是對(duì)本【實(shí)用新型內(nèi)容】的進(jìn)一步說明，而不是限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0029]如圖1和圖2所示，一種用于觀察植物根系生長的實(shí)時(shí)可視裝置，包括栽培座13和栽培箱5兩個(gè)主要部分，栽培箱5設(shè)置于栽培基座13上，栽培座13和栽培箱5通過連通口 8連通，栽培箱5所需的營養(yǎng)液由栽培座13中的水箱7提供。該系統(tǒng)采用便于觀察的栽培槽2，水箱7為栽培槽2提供營養(yǎng)液，并對(duì)營養(yǎng)液的含氧量、成分、供給量等進(jìn)行控制，調(diào)控栽培槽2內(nèi)的植物根系生長條件，為根系生長情況的實(shí)時(shí)觀察提供便利條件。
[0030]如圖1所示，栽培箱5由3個(gè)分隔的相互獨(dú)立工作的栽培槽2組成。栽培槽2頂部設(shè)置有定植籃I，用以放置植株。定植籃I內(nèi)填充些許水培石，用以固定植株莖桿部分。栽培槽2內(nèi)部設(shè)置有定根網(wǎng)3，用于植株根系的附著。栽培槽2底部設(shè)置有出水口 4。栽培槽2所需的營養(yǎng)液由栽培座13中水箱7提供，噴灑在水箱上部，在重力作用下向下滲透，然后通過連通口 8進(jìn)入栽培托盤1中空層，再通過出水對(duì)接口 11進(jìn)入栽培槽內(nèi)。
[0031]如圖2所示，栽培座13包括水箱7和栽培托盤10，水箱7右側(cè)通過連通口 8連接栽培托盤10。
[0032]本試驗(yàn)新型中，水箱7側(cè)面上方設(shè)置有多個(gè)通氣孔6，可實(shí)現(xiàn)空氣在水箱內(nèi)的對(duì)流，并且能夠平衡栽培槽2與水箱7之間的壓力。在水箱7上方安裝一個(gè)微孔濾網(wǎng)14，向水箱7中注入營養(yǎng)時(shí)，微孔濾網(wǎng)14不僅能夠阻止大型顆粒狀固體進(jìn)入水箱，而且能夠?qū)⒆⑷胨?的水在微孔濾網(wǎng)14下方分成若干條細(xì)水線，當(dāng)細(xì)水線從通氣孔所在位置落入水箱7時(shí)，由于其流速大于空氣流速，會(huì)使兩排對(duì)立的通氣孔6中央的壓力略低于大氣壓強(qiáng)，從而使空氣由通氣孔6進(jìn)入水箱，有效增加了細(xì)水線(即營養(yǎng)液)與空氣的接觸面積，從而提高營養(yǎng)液中的氧含量，可在不用水栗等耗能裝置的前提下保證營養(yǎng)液的氧含量，避免植株根部缺氧。
[0033]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型的工作原理及過程如下:
[0034]1、本實(shí)用新型依照連通器原理，通過調(diào)節(jié)水箱7中液面的高度，間接調(diào)節(jié)栽培槽2內(nèi)液面的高度，可以有效減少在排水過程中因液體流動(dòng)過快導(dǎo)致的表面張力對(duì)根系分布情況的改變。需要增加栽培槽2中液面高度時(shí)，通過向栽培座13的水箱7中注入營養(yǎng)液，營養(yǎng)液經(jīng)過水箱的連通口8流入栽培托盤10的中空部位，及營養(yǎng)液緩沖區(qū)，然后通過栽培托盤10上方的出水對(duì)接口 11和栽培箱5中栽培槽2底部的出水口 4緩慢流入栽培槽2內(nèi)部，在栽培托盤10內(nèi)壁四周貼裝橡膠質(zhì)的密封條9，保持栽培托盤的氣密性，即可在水箱7和各個(gè)栽培槽2之間構(gòu)成一個(gè)連通器。
[0035]2、當(dāng)需要排出栽培槽2中的營養(yǎng)液以更加直觀地觀察植物根系的生長情況時(shí)，通過打開水箱的出水閥門12，使水箱7和栽培槽2中的液面幾乎同步緩慢下降，能夠有效地保持根系附著在定根網(wǎng)3上正常生長時(shí)的狀態(tài)，并且對(duì)根系沒有任何破壞。為實(shí)現(xiàn)植物根系的三維觀察，排水過后栽培箱5中的每個(gè)栽培槽2都能夠獨(dú)立取出，可以同時(shí)觀察栽培槽2的四個(gè)側(cè)面。
[0036]3、為了增加本實(shí)用新型所述裝置的機(jī)械強(qiáng)度，栽培箱5和栽培座13的框架均用不銹鋼材料制造，栽培箱5和栽培槽2的各個(gè)表面均使用有機(jī)玻璃，栽培槽2內(nèi)表面設(shè)計(jì)成光滑表面以避免植物根系過多附著在栽培槽2內(nèi)壁而影響觀察，同時(shí)促使根系附著在定根網(wǎng)上3。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于觀察植物根系生長的實(shí)時(shí)可視裝置，包括栽培箱和栽培座，其特征在于:所述栽培座由水箱和栽培托盤組成;所述水箱與所述栽培托盤通過連通口連通;栽培槽可拆卸的安裝在所述栽培箱內(nèi)；所述栽培槽透明可視，上表面設(shè)置有定植籃，中央設(shè)置有定根網(wǎng)，底端設(shè)置有栽培箱內(nèi)腔相通的出水口；所述栽培托盤為中空結(jié)構(gòu)，通過出水對(duì)接口與所述栽培箱相連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于觀察植物根系生長的實(shí)時(shí)可視裝置，其特征在于:所述栽培槽數(shù)量為3個(gè)，每個(gè)栽培槽置于栽培箱中特定的框中，每個(gè)框下方開有小孔與栽培槽的出水口對(duì)接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于觀察植物根系生長的實(shí)時(shí)可視裝置，其特征在于:所述栽培槽出水口帶有濾網(wǎng)，數(shù)量為兩個(gè)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于觀察植物根系生長的實(shí)時(shí)可視裝置，其特征在于:所述定根網(wǎng)用不銹鋼絲或塑料絲中的一種編織而成，其網(wǎng)格孔徑為1.5-2.5cm。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于觀察植物根系生長的實(shí)時(shí)可視裝置，其特征在于:所述連通孔帶有濾網(wǎng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于觀察植物根系生長的實(shí)時(shí)可視裝置，其特征在于:所述水箱底部設(shè)置有出水閥門。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于觀察植物根系生長的實(shí)時(shí)可視裝置，其特征在于:所述栽培托盤內(nèi)壁附有橡膠制的密封條。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于觀察植物根系生長的實(shí)時(shí)可視裝置，其特征在于:所述水箱的頂部裝有微孔濾網(wǎng)，安裝高度略低于水箱邊緣，水箱邊緣設(shè)有多個(gè)通氣孔。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于觀察植物根系生長的實(shí)時(shí)可視裝置，其特征在于:水箱和栽培箱的框架用不銹鋼合金搭建，四個(gè)觀察面用透明的有機(jī)玻璃制作。10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于觀察植物根系生長的實(shí)時(shí)可視裝置，其特征在于:所述栽培箱的規(guī)格為40cm X 28cm X 15cmο
【文檔編號(hào)】A01G31/02GK205667202SQ201620538948
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年6月6日
【發(fā)明人】周智, 曾科涵, 周南, 黃升雄
【申請(qǐng)人】湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)