一种用于观察植物根系生长的实时可视装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于观察植物根系生长的实时可视装置，利用本系统可在完全不破坏植物根系的前提下，直观地观察植物根系的生长状况和生长过程。本实用新型由基座和栽培箱共两部分组成，基座用于为栽培箱提供营养液、导水和排水，栽培箱中设有独立的模块化栽培槽，栽培槽中装有可供植物根系附着的定根网。本实用新型的供水系统依照连通器的原理设计，无须外界供给能量。本实用新型可用于植物根系的研究实验，在植物学、作物栽培、扦插生根研究等领域具有非常广泛的应用前景。
【专利说明】
一种用于观察植物根系生长的实时可视装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种植物设施实验装置，具体涉及一种用于观察植物根系生长的实时可视装置。
【背景技术】
[0002]根系是植物从土壤等介质环境中获取养分和水分的重要器官。全面认识植物根系生长形态及过程成为研究热点。
[0003]由于根系对植株生长的特殊要求，研究植物根系的生长机理，了解植物根系在不同条件下的生长情况，对植物学、农学、作物栽培等领域具有非常重要的意义。促进植物根系的生长，可以直接地促进植物对水和无机盐等营养物质的吸收，增加农作物移栽时的成活率。对于马铃薯、萝卜、人参等以根或块茎为主要产品的农作物和经济作物来说，研究其根系的生长发育有助于人们了解其根部生长发育的机理，从而使其朝着更有利于人类生产生活需要的方向生长，增加作物栽培的经济效益。随着根系在生态系统以及全球碳平衡中重要作用认识的增加，根系渐渐成为国际相关领域的研究热点之一。
[0004]然而，由于土壤的不透明属性以及根系的复杂形态，往往不能在植物生长发育阶段的各个时期直接观察到根系的生长情况，传统的根系观测方法，如钉板法、容器法、气培法、管栽法、网袋法等，需要先进行破坏性取样，使根系与土壤分离开来;然后进行人工测量，整个取样和测量过程既耗时费力、又存在较大误差，很难实现根系的原位取样和准确测量，容易出现移位、有断根和水分逸失等问题。少数几种非损伤性方法，包括同位素示踪法、地下根室及微根室的研究等，尽管不需要破坏性取样，避免了耗时费力的取样程序，但只能获得一些有限的原位观测数据，难以获得完整、准确的三维形态数据。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够在植物生长的任何时期在几乎完全不破坏植物根系的前提下实现植物根系的三维观测的用于观察植物根系生长的实时可视装置。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型提供的用于观察植物根系生长的实时可视装置，包括用于栽培植物的栽培箱和用于支撑栽培箱营养液循环的栽培座组成，所述栽培座由水箱和栽培托盘组成;所述水箱与所述栽培托盘通过连通口连通;栽培槽可拆卸的安装在所述栽培箱内；所述栽培槽透明可视，所述栽培槽上表面设置有定植篮，中央设置有定根网，底端设置有栽培箱内腔相通的出水口；所述栽培托盘为中空结构，通过出水对接口与所述栽培箱相连通。
[0007]所述栽培槽数量为三个，每个栽培槽置于栽培箱中特定的框中，每个框下方开有小孔与栽培槽的出水口对接。
[0008]所述栽培槽出水口带有滤网，数量为两个。
[0009]所述水箱底部设置有出水阀门。
[0010]所述连通孔带有滤网。
[0011]所述栽培托盘内壁附有橡胶制的密封条。
[0012]所述水箱的顶部装有微孔滤网，安装高度略低于水箱边缘，水箱边缘设有多个通气孔。
[0013]水箱和栽培箱的框架用不锈钢合金搭建，四个观察面用透明的有机玻璃制作。
[0014]本实用新型一种用于观察植物根系生长的实时可视装置，所述栽培箱的规格为40cmX 28cmX15cm。
[0015]本实用新型一种用于观察植物根系生长的实时可视装置，所述栽培槽数量为三个。
[0016]所述的定植篮内放置模拟表层内土壤固定植株的水培石，所述的定根网用不锈钢丝或塑料丝中的一种编织而成，其网格孔径为1.5-2.5cm，具体大小根据所栽培植物的根系性状设置。
[0017]所述栽培槽的各个表面均由有机玻璃构成，栽培槽内表面设计成光滑表面以避免植物根系过多附着在栽培槽内壁而影响观察。
[0018]培养槽两侧壁上设有卡槽，用于定根网的固定。
[0019]所述栽培座的规格为60cm X 30cm X 18cm。
[0020]本实用新型的有益效果是:
[0021]1、本实用新型采用水培法培养植株，依据连通器原理实现栽培箱内营养液高度的调控。在栽培基座的水箱及其特殊设计下，控制营养液含氧量、成分、供给量、供给频率、供给时间等，从而按实验所需实时观察根系生长情况。
[0022]2、本实用新型中，用于植物栽培的每个栽培槽上方的定植篮固定无土栽培的植株，通过在栽培槽中增加定根网模拟根系在土壤中的生长环境，用于植株根系的附着以及研究者对植物根系的观察。同传统的水培法相比，使得根系生长形态、三维构型更加真实自然，观测结果更正确。
[0023]3、本实用新型中，水箱侧面上方设置有多个通气孔，可实现空气在水箱内的对流，并且能够平衡栽培槽与水箱之间的压力。在水箱上方安装一个微孔滤网，向水箱中注入营养时，微孔滤网不仅能够阻止大型颗粒状固体进入水箱，而且能够将注入水箱的水在滤网下方分成若干条细水线，当细水线从通气孔所在位置落入水箱时，由于其流速大于空气流速，会使两排对立的通气孔中央的压力略低于大气压强，从而使空气由通气孔进入水箱，有效增加了细水线(即营养液)与空气的接触面积，从而提高营养液中的氧含量，可在不用水栗等耗能装置的前提下保证营养液的氧含量，避免植株根部缺氧。
[0024]4、本实用新型为植株的生长提供了必要的条件保障，并可以在不影响植株正常生长的情况下对植株根系进行实时、连续、长期的观测，适用于生物科研领域，为进行根系生长实时观测提供了便利的实验工具。
【附图说明】
[0025]图1是栽培箱立体图。
[0026]图2是栽培座立体图。
[0027]图中，1-定植篮，2-栽培槽，3-定根网，4-出水口，5-栽培箱，6_通气孔，7_水箱，8_连通口，9-密封条，I O-栽培托盘，11 -出水对接口，12-出水阀门，13-栽培座，14-微孔滤网。
【具体实施方式】
[0028]以下结合附图和实施例是对本【实用新型内容】的进一步说明，而不是限制本实用新型的保护范围。
[0029]如图1和图2所示，一种用于观察植物根系生长的实时可视装置，包括栽培座13和栽培箱5两个主要部分，栽培箱5设置于栽培基座13上，栽培座13和栽培箱5通过连通口 8连通，栽培箱5所需的营养液由栽培座13中的水箱7提供。该系统采用便于观察的栽培槽2，水箱7为栽培槽2提供营养液，并对营养液的含氧量、成分、供给量等进行控制，调控栽培槽2内的植物根系生长条件，为根系生长情况的实时观察提供便利条件。
[0030]如图1所示，栽培箱5由3个分隔的相互独立工作的栽培槽2组成。栽培槽2顶部设置有定植篮I，用以放置植株。定植篮I内填充些许水培石，用以固定植株茎杆部分。栽培槽2内部设置有定根网3，用于植株根系的附着。栽培槽2底部设置有出水口 4。栽培槽2所需的营养液由栽培座13中水箱7提供，喷洒在水箱上部，在重力作用下向下渗透，然后通过连通口 8进入栽培托盘1中空层，再通过出水对接口 11进入栽培槽内。
[0031]如图2所示，栽培座13包括水箱7和栽培托盘10，水箱7右侧通过连通口 8连接栽培托盘10。
[0032]本试验新型中，水箱7侧面上方设置有多个通气孔6，可实现空气在水箱内的对流，并且能够平衡栽培槽2与水箱7之间的压力。在水箱7上方安装一个微孔滤网14，向水箱7中注入营养时，微孔滤网14不仅能够阻止大型颗粒状固体进入水箱，而且能够将注入水箱7的水在微孔滤网14下方分成若干条细水线，当细水线从通气孔所在位置落入水箱7时，由于其流速大于空气流速，会使两排对立的通气孔6中央的压力略低于大气压强，从而使空气由通气孔6进入水箱，有效增加了细水线(即营养液)与空气的接触面积，从而提高营养液中的氧含量，可在不用水栗等耗能装置的前提下保证营养液的氧含量，避免植株根部缺氧。
[0033]如图1和图2所示，本实用新型的工作原理及过程如下:
[0034]1、本实用新型依照连通器原理，通过调节水箱7中液面的高度，间接调节栽培槽2内液面的高度，可以有效减少在排水过程中因液体流动过快导致的表面张力对根系分布情况的改变。需要增加栽培槽2中液面高度时，通过向栽培座13的水箱7中注入营养液，营养液经过水箱的连通口8流入栽培托盘10的中空部位，及营养液缓冲区，然后通过栽培托盘10上方的出水对接口 11和栽培箱5中栽培槽2底部的出水口 4缓慢流入栽培槽2内部，在栽培托盘10内壁四周贴装橡胶质的密封条9，保持栽培托盘的气密性，即可在水箱7和各个栽培槽2之间构成一个连通器。
[0035]2、当需要排出栽培槽2中的营养液以更加直观地观察植物根系的生长情况时，通过打开水箱的出水阀门12，使水箱7和栽培槽2中的液面几乎同步缓慢下降，能够有效地保持根系附着在定根网3上正常生长时的状态，并且对根系没有任何破坏。为实现植物根系的三维观察，排水过后栽培箱5中的每个栽培槽2都能够独立取出，可以同时观察栽培槽2的四个侧面。
[0036]3、为了增加本实用新型所述装置的机械强度，栽培箱5和栽培座13的框架均用不锈钢材料制造，栽培箱5和栽培槽2的各个表面均使用有机玻璃，栽培槽2内表面设计成光滑表面以避免植物根系过多附着在栽培槽2内壁而影响观察，同时促使根系附着在定根网上3。
【主权项】
1.一种用于观察植物根系生长的实时可视装置，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盘组成;所述水箱与所述栽培托盘通过连通口连通;栽培槽可拆卸的安装在所述栽培箱内；所述栽培槽透明可视，上表面设置有定植篮，中央设置有定根网，底端设置有栽培箱内腔相通的出水口；所述栽培托盘为中空结构，通过出水对接口与所述栽培箱相连通。2.根据权利要求1所述的用于观察植物根系生长的实时可视装置，其特征在于:所述栽培槽数量为3个，每个栽培槽置于栽培箱中特定的框中，每个框下方开有小孔与栽培槽的出水口对接。3.根据权利要求1或2所述的用于观察植物根系生长的实时可视装置，其特征在于:所述栽培槽出水口带有滤网，数量为两个。4.根据权利要求1或2所述的用于观察植物根系生长的实时可视装置，其特征在于:所述定根网用不锈钢丝或塑料丝中的一种编织而成，其网格孔径为1.5-2.5cm。5.根据权利要求1或2所述的用于观察植物根系生长的实时可视装置，其特征在于:所述连通孔带有滤网。6.根据权利要求1或2所述的用于观察植物根系生长的实时可视装置，其特征在于:所述水箱底部设置有出水阀门。7.根据权利要求1或2所述的用于观察植物根系生长的实时可视装置，其特征在于:所述栽培托盘内壁附有橡胶制的密封条。8.根据权利要求1或2所述的用于观察植物根系生长的实时可视装置，其特征在于:所述水箱的顶部装有微孔滤网，安装高度略低于水箱边缘，水箱边缘设有多个通气孔。9.根据权利要求1或2所述的用于观察植物根系生长的实时可视装置，其特征在于:水箱和栽培箱的框架用不锈钢合金搭建，四个观察面用透明的有机玻璃制作。10.根据权利要求1或2所述的用于观察植物根系生长的实时可视装置，其特征在于:所述栽培箱的规格为40cm X 28cm X 15cmο
【文档编号】A01G31/02GK205667202SQ201620538948
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】周智, 曾科涵, 周南, 黄升雄
【申请人】湖南农业大学