一种可原位拍照捕捉根系生长动态的水培装置

1.本实用新型涉及水培装置技术领域，具体涉及一种可原位拍照捕捉根系生长动态的水培装置。


背景技术：

2.根系是植物吸收营养物质的器官，也是土壤及水生环境中各种污染物的直接受体。根系是植物生理学、生态毒理学等领域研究养分或环境污染物对植物生长代谢影响的重要模型，而水培试验是研究与评价养分或环境污染物对植物根系生长代谢影响普遍采用的一种培养模式。动态观测统计并拍照记录根系生长动态直观反映及分析养分或污染物对植物生长影响的基本环节。
3.在水培实验研究过程，为了捕捉和比对根系生长状况，一般通过根系扫描、根系拍照直观对比等手段分析根系生长动态。采用根系扫描的方法可以精确的记录植物主根、侧根的分布状况，但存在一个难题是分析细小及幼嫩的根系往往存在较大的误差，且扫描过程需要将根系从培养介质中脱离，扫描过的植株无法后续培养，无法做到动态观察记录；通过直接拍照的方法虽然可清晰记录植物根系的分布与生长状况，但需要将根系从培养介质中脱离，并将根系置于黑绒布等背景材料上进行拍照记录，脱离培养液的根系难以呈自然舒展状态，且拍照过程也容易受拍照机位的影响使不同批次间难以处于同一尺度大小，从而不利于后期比较分析。
4.采用以上等技术手段共存的现实难题是：难以实现不同实验处理下对植株根系原位连续动态跟踪拍摄记录。因此，设计一种普适于不同植物种类并可依据植物根系生长动态灵活调节培养液用量的水培实验装置无疑可有效解决上述难题。鉴此，本实用新型设计发明了一种可原位拍照捕捉根系生长动态的水培装置。本实用新型的独特与创新之处在于：采用该装置无需在植物根系脱离培养液的情况下，原位连续动态观测和拍照记录根系生长动态，更加便于定性观测和后续定量比较分析不同实验处理下植物根系生长状况的差异，从而解决了常规方式需要将植物根系脱离水培介质、无法连续动态拍摄植物根系生长动态的现实难题。


技术实现要素：

5.为克服现有技术中的上述不足，本实用新型提供一种可原位拍照捕捉根系生长动态的水培装置，旨在解决植物生理学及生态毒理学研究领域水培试验过程难以原位捕捉和拍照记录根系生长动态的问题。
6.本实用新型的技术方案为：
7.一种可原位拍照捕捉根系生长动态的水培装置，包括培养盒和至少一个托苗盘，所述培养盒为顶部开口的空心盒体，所述托苗盘卡置于所述培养盒的顶部，所述托苗盘的底面等距设置有定植杯，所述定植杯的底面设置有供根系穿过的网孔，所述培养盒、托苗盘的材质为透明材质。
8.优选的是，所述培养盒的盒体上方设置培养液更换槽，所述培养液更换槽通过更换槽侧壁的导流孔与所述培养盒的内部连通，所述培养盒的底部设置有排液孔，所述排液孔与导流管连接，所述导流管与乳胶管套接，所述导流管或者乳胶管上设置有止水夹。
9.在上述任一方案中优选的是，所述培养液更换槽为倒三角形的楔形结构，所述培养液更换槽的边沿与所述培养盒的上边沿齐平。
10.在上述任一方案中优选的是，所述培养盒的后面为黑色磨砂背景，所述黑色磨砂背景的左右两侧均设置有标尺，所述标尺的零刻度起始点与所述定植杯的底面齐平，所述标尺的最小刻度为1mm。
11.在上述任一方案中优选的是，所述黑色磨砂背景上设置有刻度线。
12.在上述任一方案中优选的是，所述培养盒前后面的上侧等距平行设置有若干通气孔。
13.在上述任一方案中优选的是，所述培养盒为长方体型，所述托苗盘为凹槽型，所述托苗盘的顶部边缘设置有凸出边沿，可卡置于所述培养盒的顶部。
14.在上述任一方案中优选的是，所述培养盒上可放置3至5个托苗盘，所述托苗盘的底面设置3至5个定植杯，所述定植杯的底部为网格状筛网结构。
15.在上述任一方案中优选的是，所述培养盒、托苗盘的材质为透明亚克力或者透明硬质塑料。
16.本实用新型的可原位拍照捕捉根系生长动态的水培装置，无需在植物根系脱离培养液的情况下，原位连续动态观测和拍照记录根系生长动态，更加便于定性观测和后续定量比较分析不同实验处理下植物根系生长状况的差异，从而解决了常规方式需要将植物根系脱离水培介质、无法连续动态拍摄植物根系生长动态的现实难题。
附图说明
17.图1为本实用新型的可原位拍照捕捉根系生长动态的水培装置的一实施例的示意图。
18.图2为本实用新型的可原位拍照捕捉根系生长动态的水培装置的培养盒背景的一优选实施例的示意图。
19.图中标号说明：
20.101
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培养盒；102
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托苗盘；103
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定植杯；104
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培养液更换槽；105
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导流孔；106
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导流管；107
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止水夹；108
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通气孔；109
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标尺。
具体实施方式
21.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.在本实用新型的描述中，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的
方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
23.一种可原位拍照捕捉根系生长动态的水培装置，如图1
‑
图2所示，包括培养盒101和至少一个托苗盘102，培养盒101为顶部开口的空心盒体，托苗盘102卡置于培养盒101的顶部，托苗盘102底面等距设置有定植杯103，定植杯103的底面设置有供根系穿过的网孔，培养盒101、托苗盘102的材质为透明材质。其中，培养盒101为长方体型，托苗盘102为凹槽型，托苗盘102顶部边缘设置有凸出边沿，可卡置于培养盒101顶部，定植杯103可选用圆柱体、圆台形状。
24.在本实施例中，为了便于更换培养液，培养盒101内侧上方设置培养液更换槽104，培养液更换槽104通过更换槽侧壁的导流孔105与培养盒101内部连通，培养盒101底部设置有排液孔，所述排液孔与导流管106连接，导流管106与乳胶管套接，导流管106或者乳胶管上设置有止水夹107。当需要更换培养液时，可打开止水夹107，将原有培养液通过底部的排液孔流经导流管106、乳胶管排放干净，然后将新的培养液通过培养盒101上方的培养液更换槽104添加至培养盒101中。该设计能够确保在不影响植物根系的情况下，快速便捷地对培养液进行更换。其中，培养液更换槽104可设计成倒三角形的楔形结构，培养液更换槽104边沿与培养盒101上边沿齐平，该结构更方便了培养液的添加。
25.在本实施例中，培养盒101的后面为黑色磨砂背景，所述黑色磨砂背景的左右两侧均设置有标尺109，标尺109零刻度起始点与定植杯103的底面齐平，标尺109最小刻度为1mm，标尺109的不同刻度可选用不同颜色进行标识。另外，标尺109并不局限于培养盒的后面的两侧，可以设置在培养盒101的前、后、左、右侧面中的至少一个侧面上。优选的是，所述黑色磨砂背景上设置与标尺相对应的刻度线，平行相邻刻度线间隔为10mm，刻度线可设计成不同粗细或者不同颜色，或者实线与虚线相结合。标尺109和刻度线的设置，便于直观观测和准确记录根系长度。
26.在本实施例中，培养盒101前后面的上侧等距平行设置有若干通气孔108。通气孔108的设置有助于植物根系更好的呼吸。
27.在本实施例中，培养盒101上可放置3至5个托苗盘102，托苗盘102底面设置3至5个内陷式的定植杯103，定植杯103的底部为网格状筛网结构，便于植物根系伸入培养液中。
28.在本实施例中，为了便于观察和拍照，培养盒101、托苗盘102的材质为透明亚克力或者透明硬质塑料。
29.实施例1
30.采用厚度2mm的亚克力或硬质塑料制成长、宽、高为150mm
×
25mm
×
100mm的长方体培养盒101，其顶部敞口，在该尺寸下可放置三个托苗盘102，前后侧面距上边沿15mm下分别等距设置8个孔径为3mm的通气孔108，便于气体流动以防止烂根。
31.培养盒101左侧面设置正视面为倒三角形的楔形培养液更换槽104，培养液更换槽104由厚度2mm的透明亚克力制成，底宽20mm，高度20mm，培养液更换槽104边沿与培养盒101侧面上边沿齐平，通过培养盒101左侧面上的10个孔径为1.5mm的导流孔105与培养盒101内部连通；更换培养液时将培养液缓慢倒入培养液更换槽104，培养液通过培养盒101左侧壁上的导流孔105进入培养盒101，导流孔105可滞缓培养液进入培养盒101的流速，从而避免加液时对根系的扰动与损伤。
32.培养盒101左侧面距底部50mm且距前后侧面居中处设置孔径为5mm的排液孔，所述排液孔胶接外径6mm、内径5mm、长度15mm的导流管106，导流管106上套接乳胶管并通过止水夹107控制。
33.培养盒101后面设置纯黑色磨砂背面，在纯黑色磨砂背面的左右两侧设置长度为80mm的标尺109，左侧标尺109的具体位置可选定在距离培养盒101的左侧面5mm处，右侧标尺109的具体位置可选定在距离培养盒101的右侧面5mm处,标尺109最小刻度1mm，标尺109零刻度起始点距培养盒101背面上边沿20mm，待托苗盘102置于培养盒101后，定植杯103下底面正好与标尺109零刻度起始点齐平，标尺109的设置便于直观观测记录根系的生长动态。
34.托苗盘102为凹槽型，由厚度为2mm的透明亚克力或硬质塑料制成，左右两侧面开口，凹槽型长、宽、高分别为45mm、20mm、22mm；凹槽前后侧面顶部各设置2mm的凸出边沿，待托苗盘102置于培养盒101时，借助此两侧凸出边沿可将托苗盘102卡接于培养盒101上方。
35.托苗盘102凹槽底部距左右两侧边沿5mm内等距设置3个内陷式的定植杯103，定植杯103内径10mm，杯深17mm，按3个定植杯103设置，相邻定植杯103的圆心距为15mm，定植杯103底部为10目的网格状筛孔结构，便于萌发种子的根系伸入培养液中。
36.实施例2
37.基于上述参数制作成了长宽高为150mm、25mm、100mm的培养盒101，培养盒101顶部可放置3个托苗盘102，每个托苗盘102具3个定植杯。
38.取5个上述水培装置，经蒸馏水清洗干净后，分别编号为a、b、c、d、e，进行新型人工纳米材料银纳米颗粒对水稻苗期根系毒性影响的水培试验。
39.选取籽粒饱满的水稻种子50粒，经30％过氧化氢消毒后并用蒸馏水清洗干净，再用蒸馏水浸种24小时。
40.配置30％的霍兰德营养液，加入培养盒101中，a号培养盒101单纯加入30％的霍兰德营养液为空白对照，依据试验设计在b号、c号、d号、e号培养盒101中依次加入30％的霍兰德营养液及不同浓度的纳米银溶液并作为处理组，将托苗盘102置于培养盒101中，检查托苗盘102内定植杯103底部是否刚好浸润于培养液中。
41.用镊子将吸胀的水稻种子置于托苗盘102内的定植杯103中，每个定植杯103内放置1粒种子，待水稻胚根穿过定植杯103底部网孔并伸入培养液后，开始拍照记录各培养盒101中根系的生长状态，间隔1天连续拍照记录1至2周。
42.培养期间，可根据试验处理设计，进行营养液或处理溶液的更换，将培养盒101底部导流管106上的止水夹107打开，将培养盒101中的培养液收集于烧杯中以便进一步规范处置，将新配置的营养液或处理溶液通过培养液更换槽104缓慢加入培养盒101中。
43.采用该水培装置进行水稻培养，水稻须根系在培养液垂直向下分布，不仅便于随时观测根系生长状况，还有利于动态定性对比、拍照记录不同处理对水稻根系生长影响的差异，也非常便于通过拍摄的照片采用根系分析软件定量比较试验处理对水稻根系生长状态的影响。因不脱离培养介质，拍照过程更好的保持了根系的原有空间分布状态，此外，以培养盒101中标尺109和刻度线为参照，非常便于直观比较不同培养盒101在不同处理下的根系长度，有效解决了因拍摄距离和位置的差异造成相片大小尺度不便于通过照片直观呈现根系差异的问题。
44.实验后期，还可将不同实验处理培养盒101中的托苗盘102置于另一培养盒101中平行比较不同处理对植物根系生长的影响。
45.本实用新型的可原位拍照捕捉根系生长动态的水培装置，不局限于水稻水培根系观测试验，还适用于小麦、玉米等其它植物种类的水培试验，试验处理可依据科研人员的研究设计灵活调整，按照上述实施例中的数据进行比例缩放即可。
46.以上所述实施例，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不仅限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围之内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或者改变，都应该覆盖在本实用新型的保护范围内。