CN105929137B - 绘制根际平面pH分布图的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种绘制根际平面pH分布图的装置及方法，包括：运动轴、pH计、转换控制器、导管、步进电机、溶液吸收器及扫描头；其中所述运动轴包括一根竖直轴及两根水平轴，其中两根水平轴平行放置，所述竖直轴两端分别设于水平轴上，并可在其上水平移动；所述溶液吸收器与扫描头并列设置在竖直轴上，并通过步进电机连接到转换控制器上；所述溶液吸收器通过导管连接所述pH计。通过上述方式，本发明可以绘制根系的二维结构，并且分析根系的pH的二维时空分布特征，以期进一步了解植物根系形态，根系分泌物对土壤根际微域的化学特征pH的影响进而深入认识根际环境中，养分或污染物的迁移转化规律。

Description

绘制根际平面pH分布图的装置及方法
技术领域
本发明涉及土壤检测技术领域，尤其是涉及一种绘制根际平面pH分布图的装置及方法。
背景技术
pH是表征土壤环境，特别是植物化学特征的重要参数之一。通常说来土壤中植物会产出大量的根系分泌物，能够扰动根际土壤物质的迁移，并影响根域微环境的物理与化学特征。土壤根际体系的pH分布特征也会受根系分泌物的影响而发生显著改变进而影响体系养分，并影响着污染物的化学环境行为和迁移转化特征。因此，植物根系存在下土壤中pH等重要土壤地球化学参数的时空分布与变化规律近年来受到越来越多的关注。但是，根际微区是只有0.1-0.4mm左右的区域，目前传统的化学测量法只能对植物根际土壤的pH进行一维的破坏性测量，因此应用传统的技术要原位的测定其中二维时空的变化，相当困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种绘制根际平面pH分布图的方案，可获取根系pH的二维时空分布特征，以进一步了解植物根系形态，根系分泌物对土壤根际微域的化学特征pH的影响，进而深入认识根际环境中，养分或污染物的迁移转化规律。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供一种绘制根际平面pH分布图的装置，包括：运动轴、pH计、转换控制器、导管、步进电机、溶液吸收器及扫描头；其中
所述运动轴包括一根竖直轴及两根水平轴，其中两根水平轴平行放置，所述竖直轴两端分别设于水平轴上，并可在其上水平移动；
所述溶液吸收器与扫描头并列设置在竖直轴上，并通过步进电机连接到转换控制器上；
所述溶液吸收器通过导管连接所述pH计。
为解决上述问题，本发明还提供一种绘制根际平面pH分布图的方法，包括：
步进电机控制溶液吸收器与扫描头在水平、竖直方向上移动；
溶液吸收器吸收土壤根际水溶液后，通过导管进入pH计中；
扫描头采集根系结构数据后，计算机绘制根系二维结构图；
pH计测定土壤中的pH值后，计算机在根系二维结构图的基础上绘制根际平面pH分布图。
本发明的有益效果在于：区别于现有技术，本发明通过两个步进电机控制溶液吸收器与扫描头在水平、竖直方向采集根系结构数据与pH数据，绘制二维pH分布图。通过上述方式，本发明可以绘制根系的二维结构，并且分析根系的pH的二维时空分布特征，以期进一步了解植物根系形态，根系分泌物对土壤根际微域的化学特征pH的影响进而深入认识根际环境中，养分或污染物的迁移转化规律。
附图说明
图1为本发明的装置结构布置示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：通过两个步进电机控制溶液吸收器与扫描头在水平、竖直方向采集根系结构数据与pH数据，绘制二维pH分布图。
请参照图1，本发明实施例一提供一种绘制根际平面pH分布图的装置，包括：运动轴1、pH计2、转换控制器3、导管4、步进电机5、溶液吸收器6及扫描头7；其中
所述运动轴1包括一根竖直轴11及两根水平轴12，其中两根水平轴12平行放置，所述竖直轴11两端分别设于水平轴11上，并可在其上水平移动；
所述溶液吸收器6与扫描头7并列设置在竖直轴上，并通过步进电机5连接到转换控制器3上；
所述溶液吸收器6通过导管4连接所述pH计2。
区别于现有技术，本发明通过步进电机控制溶液吸收器与扫描头在水平、竖直方向采集根系结构数据与pH数据，绘制二维pH分布图。通过上述方式，本发明可以绘制根系的二维结构，并且分析根系的pH的二维时空分布特征，以期进一步了解植物根系形态，根系分泌物对土壤根际微域的化学特征pH的影响进而深入认识根际环境中，养分或污染物的迁移转化规律。
具体地，所述步进电机5包括水平步进电机51及竖直步进电机52，所述水平步进电机51及竖直步进电机52分别通过导线连接所述溶液吸收器6、扫描头7及转换控制器3，也就是说，两个电机均与溶液吸收器6、扫描头7及转换控制器3三者相连。其中，水平步进电机51及竖直步进电机52分别控制所述溶液吸收器6、扫描头7进行水平运动与竖直运动，以采集土壤溶液及根系结构数据。
为了避免受到外界因素打扰，本发明所述装置还包括根箱8，根箱8内装有土壤及植株9，植株9的根系10位于土壤内。
为了可全面采集土壤中的溶液pH数据及根系二维结构，本发明将所述水平轴11分别设于所述根箱8的顶部与底部，所述土壤位于水平轴11之间，所述溶液吸收器6与植株根系10与土壤接触，并吸收土壤根际水溶液后，通过导管4进入pH计2中。
为了可对采集的数据进行处理并绘制相关制图，本发明还包括计算机13，分别连接pH计2及转换控制器3；其中
扫描头7采集根系结构数据后，通过转换控制器3转换成电流数据，计算机13绘制根系二维结构图；
pH计2测定土壤中的pH值后，根据根系二维结构图，计算机13绘制根际平面pH分布图。
对应地，在实施例一装置的基础上，本发明实施例二还提供一种绘制根际平面pH分布图的方法，包括：
步进电机5控制溶液吸收器与扫描头7在水平、竖直方向上移动；
溶液吸收器6吸收土壤根际水溶液后，通过导管4进入pH计中；
扫描头7采集根系结构数据后，计算机13绘制根系二维结构图；
pH计2测定土壤中的pH值后，计算机13在根系二维结构图的基础上绘制根际平面pH分布图。
具体地，将溶液吸收器6(微量)置于玻璃根箱8内部，可直接与根系及土壤接触，吸收土壤根际水溶液。
同时将溶液吸收器6与扫描头7(微型)并列安置在竖直轴11上，用来扫描根系结构和形态。
上述溶液吸收器6与扫描头7通过连接线连接的两个步进电动机5，步进电动机5连接转换控制器3，控制溶液吸收器6与扫描头7来回在水平和垂直方向采集土壤溶液和扫描根系结构，并通过4导管将溶液吸进pH计23中，测定每个点的pH，通过软件进而能够将数据点整合，而绘制整个根际平面pH。
将扫描头7的数据通过转换控制器3转换之后，转换成电流数据，最后传到电脑1，通过软件计算出根系二维结构，绘制成图。
本发明所述的装置和方法通过根系形态以及根系分泌物对土壤根际微域的pH特征的影响，进而深入认识根际环境中，养分或污染物变化的响应机制。
该装置可移动的平面扫描仪和微量土壤溶液吸收器进行应用，用于绘制根系的二维结构，并且分析根系的pH的二维时空分布特征，以期进一步了解植物根系形态，根系分泌物对土壤根际微域的化学特征pH的影响进而深入认识根际环境中，养分或污染物的迁移转化规律。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种绘制根际平面pH分布图的装置，其特征在于，包括：运动轴、pH计、转换控制器、导管、步进电机、溶液吸收器及扫描头；其中
所述运动轴包括一根竖直轴及两根水平轴，其中两根水平轴平行放置，所述竖直轴两端分别设于水平轴上，并可在其上水平移动；
所述溶液吸收器与扫描头并列设置在竖直轴上，并通过步进电机连接到转换控制器上；
所述溶液吸收器通过导管连接所述pH计。
2.根据权利要求1所述绘制根际平面pH分布图的装置，其特征在于，所述步进电机包括水平步进电机及竖直步进电机，所述水平步进电机及竖直步进电机均通过导线连接所述溶液吸收器、扫描头及转换控制器。
3.根据权利要求1所述绘制根际平面pH分布图的装置，其特征在于，还包括根箱，根箱内装有土壤及植株，植株根系位于土壤内。
4.根据权利要求3所述绘制根际平面pH分布图的装置，其特征在于，所述水平轴分别设于所述根箱的顶部与底部，所述土壤位于水平轴之间，所述溶液吸收器与植株根系及土壤接触，并吸收土壤根际水溶液后，通过导管进入pH计中。
5.根据权利要求4所述绘制根际平面pH分布图的装置，其特征在于，还包括计算机，分别连接pH计及转换控制器；其中
扫描头采集根系结构数据后，通过转换控制器转换成电流数据，计算机绘制根系二维结构图；
pH计测定土壤中的pH值后，根据根系二维结构图，计算机绘制根际平面pH分布图。
6.一种采用如权利要求1所述绘制根际平面pH分布图的装置进行绘制根际平面pH分布图的方法，其特征在于，包括：
步进电机控制溶液吸收器与扫描头在水平、竖直方向上移动；
溶液吸收器吸收土壤根际水溶液后，通过导管进入pH计中；
扫描头采集根系结构数据后，计算机绘制根系二维结构图；
pH计测定土壤中的pH值后，计算机在根系二维结构图的基础上绘制根际平面pH分布图。
7.根据权利要求6所述绘制根际平面pH分布图的方法，其特征在于，所述步进电机包括水平步进电机及竖直步进电机，所述水平步进电机及竖直步进电机分别通过导线连接所述溶液吸收器、微型扫描头及转换控制器。
8.根据权利要求6所述绘制根际平面pH分布图的方法，其特征在于，在根箱内装有土壤及植株，植株根系位于土壤内。
9.根据权利要求8所述绘制根际平面pH分布图的方法，其特征在于，所述水平轴分别设于所述根箱的顶部与底部，所述土壤位于水平轴之间，所述溶液吸收器与植株根系及土壤接触。
10.根据权利要求9所述绘制根际平面pH分布图的方法，其特征在于，计算机分别连接pH计及转换控制器；其中
扫描头采集根系结构数据后，通过转换控制器转换成电流数据，计算机绘制根系二维结构图；
pH计测定土壤中的pH值后，根据根系二维结构图，计算机绘制根际平面pH分布图。
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