一种种子出苗力测量装置及方法与流程

1.本发明涉及一种农业测量装置，具体涉及一种种子出苗力测量装置及方法。


背景技术：

2.种子的出土要经历出苗阶段，出苗阶段指的是胚轴生长支撑种子子叶出土的过程。出苗阶段的主要动力是土壤中的幼苗生长。生长中的幼苗在向上移动穿过土壤时会遇到土壤阻力，因此土壤阻力是植物出苗生长的主要约束条件。如果幼苗不能克服土壤阻力，即使水、温度和氧气等环境条件是足够的，幼苗也不会从土壤表面出土。使用蜡层模拟田间土壤结皮的方法也用于研究土壤结皮产生的阻力，探究该负面影响对叶片膨胀和生长速率，由于其微观尺度，土壤对幼苗的阻抗测量一直非常具有挑战性。现有的测量土壤的方法有多种：(1)测量土壤破裂模量间接推测土壤出苗的阻力；(2)使用锥入度计测量土壤锥指数来评估土壤阻抗；(3)使用机械幼苗垂直向上推过土壤以测量土壤阻抗力。
3.上述测量方法虽然能够估算出土壤阻力，但是仍然存在以下问题：
4.1、土壤对正在生长的幼苗的阻抗是一种向下的力，而向下推土壤剖面的锥入度计测量的是一种向上的力，导致使用锥入度计测量测量土壤阻力与实际情况存在较大的误差。
5.2、机械幼苗是为模拟土壤中的幼苗生长而开发的探针，同时用于监测施加在探针上的土壤阻抗，但是探针的顶点形状不代表幼苗的形状，因此测量结果与实际情况仍然存在偏差。
6.3、土壤对幼苗的阻抗非常小，测量如此小的力的技术还不够先进，难以获得准确的测量结果。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种种子出苗力测量装置，在种子出苗生长时，该出苗力测量装置能够方便、准确地测量出苗力的大小。
8.本发明的另一个目的在于提供一种利用上述测量装置测量种子出苗力的方法。
9.本发明解决上述技术问题的技术方案是：
10.一种种子出苗力测量装置，包括支架、用于培育种子的育种模块以及用于测量种子出苗力的测量模块，其中，所述育种模块包括设置在支架上方的种盆以及设置在种盆内的育种台，所述育种台的中部设有通孔，所述种盆底部在对应所述育种台的位置设有安装孔；所述测量模块包括设置在支架下方的推拉测力计、包络在种子上方的包络部件以及将包络部件与推拉测力计的挂钩连接起来的连接结构，所述推拉测力计的轴线与育种台的轴线在竖直方向上重合。
11.上述出苗力测量装置的工作原理是：
12.首先，将育种台插接在种盆底部的安装孔内，并将挑选好的种子放置在育种台上，且位于包络部件的下方；接着，将连接结构的上部与包络部件连接，并将连接结构穿过育种
台的通孔，育种台插接种盆底部的安装孔内，这样通孔与外界连通，连接结构穿过育种台的通孔会从种盆内穿出来；再接着，将连接结构的下部与推拉测力计的挂钩连接起来；下一步，将土壤倒入种盆内，使得育种台周围堆满土壤，方便种子发芽出苗，种子发芽出苗时，会往上顶推包络部件，包络部件通过连接结构与推拉测力计的挂钩连接，包络部件往上移动会往上拉动推拉测力计的挂钩，由于推拉测力计的轴线与育种台的轴线重合，因此种子往上顶推包络部件时，能够直接将力通过连接结构传递到推拉测力计上，从而精准显示出拉力的大小，该拉力的大小即为种子出苗力的大小；最后，持续检测种子的出苗过程，将力值数据传输至计算机存储。
13.本发明的一个优选方案，所述包络部件包括用于与种子上表面贴合的包络主体以及多个用于与连接结构连接的连接孔，多个连接孔设置在包络主体外缘。
14.优选地，所述包络主体的中部设有矩形孔，所述连接孔有四个，四个所述连接孔分布在矩形孔四个内角的外侧。
15.本发明的一个优选方案，所述连接结构包括用于与包络部件连接的上连接部以及用于与推拉测力计的挂钩连接的下连接部；所述上连接部包括四根细铜丝，所述下连接部包括拉簧，四根细铜丝的上端分别与四个所述连接孔连接，下端系成一束连接在所述拉簧的上端，所述拉簧的下端连接在推拉测力计的挂钩上。
16.本发明的一个优选方案，所述支架包括底座、设置在底座上的支撑杆、用于安装育种模块的育种架以及用于安装推拉测力计的夹持架；所述支撑杆的一端安装在底座上，另一端沿竖直方向往上延伸；所述育种架设置在支撑杆的上部，所述夹持架设置在所述育种架的下方。
17.优选地，所述支撑杆有两根，两根所述支撑杆分别设置在所述底座的两端；所述夹持架的两侧分别与两根支撑杆连接；所述育种架的两侧分别与两根支撑杆连接。
18.本发明的一个优选方案，所述育种架包括固定连接在所述支撑杆上部的种盆台以及设置在种盆台上方的夹持套；所述种盆台的中部设有用于避让所述细铜丝的避空孔，所述夹持套的内径与所述种盆的外径相匹配。
19.本发明的一个优选方案，所述夹持架包括第一夹持件以及第二夹持件，所述第一夹持件包括夹持部以及用于与支撑杆连接的连接部，所述夹持部包括用于夹持推拉测力计的夹持槽以及设置在夹持部两侧的螺栓孔，所述连接部上设有与所述支撑杆匹配的连接通孔；所述第二夹持件包括夹持部以及用于与支撑杆连接的连接部，所述夹持部包括用于夹持推拉测力计的夹持槽以及设置在夹持部两侧的螺纹孔，所述连接部上设有与所述支撑杆匹配的连接通孔。
20.优选地，所述夹持架有两组，其中一组设置在推拉测力计的上端，另一组设置在推拉测力计的下端。
21.本发明的一个优选方案，所述育种台为一根空心管。
22.一种利用所述出苗力测量装置测量种子出苗力的方法，包括以下步骤：
23.(1)将育种台插接在种盆底部的安装孔内，使得育种台固定安装在种盆内；将挑选好的种子放置在育种台上，将包络部件覆盖在种子的上表面；
24.(2)将四根细铜丝的上端分别与包络部件上的连接孔连接，将四根细铜丝的下端从育种台的通孔穿出种盆；
25.(3)将四根细铜丝的下端系成一束，并与拉簧的上端连接，将拉簧的下端与推拉测力计的挂钩连接起来；
26.(4)将土壤倒入种盆内，使得育种台的周围堆满土壤，方便种子发芽出苗；种子发芽出苗往上顶推包络部件，包络部件往上顶推细铜丝及拉簧，往上拉动推拉测力计的挂钩，测量得到出苗力的大小；
27.(5)持续检测种子的出苗过程，将力值数据传输至计算机存储。
28.本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
29.1、本发明的种子出苗力测量装置，将包络部件覆盖在种子的上表面，包络部件与推拉测力计之间通过连接结构连接，并且种子、连接结构以及推拉测力计位于同一个竖直方向上，在种子发芽出苗时，会往上顶推包络部件，从而通过连接结构拉动推拉测力计的挂钩，直接、方便地测量出种子出苗力的大小。
30.2、本发明的种子出苗力测量装置，种子发芽出苗时，顶推包络部件，能够直接将力通过连接结构传递到推拉测力计上，从而精准显示出拉力的大小，并且可以实时检测种子出苗力的变化情况并储存力值数据。
附图说明
31.图1-图6为本发明的种子出苗力测量装置的示意图，其中图1为主视图，图2为第一个方向的立体图，图3为第二个方向的立体图，图4为第三个方向的立体图，图5为种盆剖开一部分的立体图，图6包络部件的立体图。
32.图7为出苗力测量方法的流程图。
具体实施方式
33.下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
34.参见图1-图6，一种种子出苗力测量装置，包括支架、用于培育种子的育种模块以及用于测量种子出苗力的测量模块，其中，所述育种模块包括设置在支架上方的种盆1以及设置在种盆1内的育种台2，所述育种台2的中部设有通孔3，所述种盆1底部在对应所述育种台2的位置设有安装孔；所述测量模块包括设置在支架下方的推拉测力计4、包络在种子上方的包络部件5以及将包络部件5与推拉测力计4的挂钩连接起来的连接结构，所述推拉测力计4的轴线与育种台2的轴线在竖直方向上重合。
35.参见图1-图6，所述包络部件5包括用于与种子上表面贴合的包络主体以及多个用于与连接结构连接的连接孔6，多个连接孔6设置在包络主体外缘。设置上述包络部件5，在测量种子出苗力的过程中，种子出苗时往上顶推，对包络主体产生一个往上的推力，拉动与连接孔6连接的连接结构往上，从而往上拉动推拉测力计4，测量出种子的出苗力。
36.参见图1-图6，所述包络主体的中部设有矩形孔，所述连接孔6有四个，四个所述连接孔6分布在矩形孔四个内角的外侧。在包络主体的中部设置矩形孔，方便水分或阳光等进入，而四个连接孔6的位置与矩形孔的四个内角的位置相对应，这样四个连接孔6关于矩形孔的对称轴对称分布，使得种子在往上顶推包络部件5时，保证包络部件5受力平衡，测出来的出苗力更加准确可靠。
37.参见图1-图6，所述连接结构包括用于与包络部件5连接的上连接部以及用于与推拉测力计4的挂钩连接的下连接部；所述上连接部包括四根细铜丝7，所述下连接部包括拉簧8，四根细铜丝7的上端分别与四个所述连接孔6连接，下端系成一束连接在所述拉簧8的上端，所述拉簧8的下端连接在推拉测力计4的挂钩上。设置上述连接结构，四根细铜丝7与连接孔6连接后，系成一束，并穿过育种台2的通孔3，与下方的拉簧8连接，调整好位置，使得下方成束的细铜丝7、拉簧8以及推拉测力计4均保持垂直，这样种子往上顶推包络部件5时，推力能够直接且精准地传递到推拉测力计4上，从而精确地测量出苗力的大小。
38.参见图1-图6，所述支架包括底座9、设置在底座9上的支撑杆10、用于安装育种模块的育种架11以及用于安装推拉测力计4的夹持架12；所述支撑杆10的一端安装在底座9上，另一端沿竖直方向往上延伸；所述育种架11设置在支撑杆10的上部，所述夹持架12设置在所述育种架11的下方。上述支架中，夹持架12设置在育种架11的下方，育种模块设置在推拉测力计4的上方，在种子发芽出苗时，往上顶推包络部件5，通过连接结构往上拉动推拉测力计4，从而测得种子出苗力的大小。
39.参见图1-图6，所述支撑杆10有两根，两根所述支撑杆10分别设置在所述底座9的两端；所述夹持架12的两侧分别与两根支撑杆10连接；所述育种架11的两侧分别与两根支撑杆10连接。设置两根支撑杆10，使得夹持架12与育种架11的受力更加平衡，更稳定可靠。
40.参见图1-图6，所述育种架11包括固定连接在所述支撑杆10上部的种盆台11-1以及设置在种盆台11-1上方的夹持套11-2；所述种盆台11-1的中部设有用于避让所述细铜丝7的避空孔，所述夹持套11-2的内径与所述种盆1的外径相匹配。设置上述育种架11，在工作状态时，种盆1放置在种盆台11-1上，并将避空孔的位置对准育种台2的通孔3，方便细铜丝7从种盆1出来后穿过避空孔与下方的拉簧8连接；夹持套11-2套设在种盆1的圆周侧面上，对种盆1起到夹持固定的作用。
41.参见图1-图6，所述夹持架12包括第一夹持件12-1以及第二夹持件12-2，所述第一夹持件12-1包括夹持部以及用于与支撑杆10连接的连接部，所述夹持部包括用于夹持推拉测力计4的夹持槽12-3以及设置在夹持部两侧的螺栓孔，所述连接部上设有与所述支撑杆10匹配的连接通孔12-4；所述第二夹持件12-2包括夹持部以及用于与支撑杆10连接的连接部，所述夹持部包括用于夹持推拉测力计4的夹持槽12-3以及设置在夹持部两侧的螺纹孔，所述连接部上设有与所述支撑杆10匹配的连接通孔12-4。设置上述夹持架12，第一夹持件12-1通过连接通孔12-4连接在其中一根支撑杆10上，调整好夹持部的位置，使得夹持槽12-3卡紧在推拉测力计4的其中一侧；第二夹持件12-2通过连接通孔12-4连接在另一根支撑杆10上，调整好夹持部的位置，使得夹持槽12-3卡紧在推拉测力计4的另一侧，在将螺钉穿过螺栓通孔3，与螺纹孔匹配，从而使得第一夹持件12-1与第二夹持件12-2将推拉测力计4抱紧固定。
42.参见图1-图6，所述夹持架12有两组，其中一组设置在推拉测力计4的上端，另一组设置在推拉测力计4的下端。设置两组夹持架12，分别夹持在推拉测力计4的两头，使得推拉测力计4稳固可靠地安装在支架上。
43.参见图1-图6，所述育种台2为一根空心管。用空心管作为育种台2，将种子放置在空心管的顶端，盖上包络部件5，细铜丝7可以直接从空心管的内部穿出种盆1与下方拉簧8连接，方便实用。
44.参见图7，一种测量种子出苗力的方法，包括以下步骤：
45.(1)将育种台2插接在种盆1底部的安装孔内，使得育种台2固定安装在种盆1内；将挑选好的种子放置在育种台2上，将包络部件5覆盖在种子的上表面；
46.(2)将四根细铜丝7的上端分别与包络部件5上的连接孔6连接，将四根细铜丝7的下端从育种台2的通孔3穿出种盆1；
47.(3)将四根细铜丝7的下端系成一束，并与拉簧8的上端连接，将拉簧8的下端与推拉测力计4的挂钩连接起来；
48.(4)将土壤倒入种盆1内，使得育种台2的周围堆满土壤，方便种子发芽出苗；种子发芽出苗往上顶推包络部件5，包络部件5往上顶推细铜丝7及拉簧8，往上拉动推拉测力计4的挂钩，测量得到出苗力的大小；
49.(5)持续检测种子的出苗过程，将力值数据传输至计算机存储。
50.上述出苗力测量装置的工作原理是：
51.首先，将育种台2插接在种盆1底部的安装孔内，并将挑选好的种子放置在育种台2上，且位于包络部件5的下方；接着，将连接结构的上部与包络部件5连接，并将连接结构穿过育种台2的通孔3，育种台2插接种盆1底部的安装孔内，这样通孔3与外界连通，连接结构穿过育种台2的通孔3会从种盆1内穿出来；再接着，将连接结构的下部与推拉测力计4的挂钩连接起来；下一步，将土壤倒入种盆1内，使得育种台2周围堆满土壤，方便种子发芽出苗，种子发芽出苗时，会往上顶推包络部件5，包络部件5通过连接结构与推拉测力计4的挂钩连接，包络部件5往上移动会往上拉动推拉测力计4的挂钩，由于推拉测力计4的轴线与育种台2的轴线重合，因此种子往上顶推包络部件5时，能够直接将力通过连接结构传递到推拉测力计4上，从而精准显示出拉力的大小，该拉力的大小即为种子出苗力的大小；最后，持续检测种子的出苗过程，将力值数据传输至计算机存储。
52.上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。