CN108552041B - 一种玉米根系生长研究装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种玉米根系生长研究装置，它包含一个雾培箱体(1)，该雾培箱体(1)整体为一个长方体的箱形结构，其内部设置有一个储液箱(2)，所述储液箱(2)的内部安装有一个水泵(3)，该水泵(3)的出水端与导水管(4)相连；所述的导水管(4)上安装有数个与其相连通的分流胶皮管(5)，每个分流胶皮管(5)的端部与培养架对接，该培养架的下端固定在储液箱(2)的底面处。本发明结构简单，充分的满足了玉米的生长习性和生长周期，所测得的根系数据也更为准确，且随着玉米的生长培养架可随之自动调整，防止玉米植株重心上移所出现的倾覆现象。

Description

一种玉米根系生长研究装置
技术领域
本发明涉及的是农业相关的技术领域，具体涉及的是一种定量研究观察玉米根系生长装置。
背景技术
作物根系构型是一个重要的农学和生态学指标，是指同一根系中不同级别的根生长介质中的相互连接情况和空间分布，具体包括根系形态、根系拓扑结构、总根长、根系分布、根长密度和根系的生长速率、各级根的发生及在空间的三维分布、根系的生长角度和根系的扭转程度等。玉米是单株生产力较高的禾谷类作物，它的根系由初生根和节根组成，其高大的植株依赖于根系的强有力的支撑和吸收水分以及养分，因此，准确了解当前玉米品种的根系的构型是提高玉米产量的重要前提；
玉米根系吸收活力在土壤中的分布与不同类型根的生长、哀老及分布的变化基本一致，在次生根大量发生之前主要依靠初生根吸收水分和养分，孙占祥(1994)用32P示踪研究表明：在拔节前后最活跃的吸收层是10cm处，其次是20cm处，节根形成后，初生根的生理活性逐渐减弱甚至萎缩(极个别玉米品种是萎缩的，但是大多数的品种是初生根是逐渐减弱的)，而玉米的节根一般都是以玉米植株为圆心的横向半径8-15cm散布，极个别品种横向分布半径可以达到20cm，针对玉米根型的研究目前主要包括气培法(雾培法)、塑料管培育法(塑料管中填满培养基质)、网袋法(就是直接在大田中进行试验)，此部分的内容可参考由国家农业信息化工程技术研究中心和内蒙古农业大学公开的《玉米根系构型的研究进展》一文；
其中气培法利用当前成熟的气培技术，直接将玉米苗的初生根部置于营养液雾中，却忽略了节根对于养分吸收的重要性，因此实际测得的数据与大田中的实际数据存在着较打的差异，为了解决这一问题目前大办法都是在玉米苗开始拔节的前两个星期就将根部下移15cm，此种办法虽然能够解决拔节后玉米苗的生长问题，但是并不能完全的模拟大田中的生长状态，其主要的原因是节根一发生就可以吸取到养分，就失去了向下继续生长至土壤中的动力，这样生长根系所测得数据显然也是不具有代表性的；
塑料管培育法能够完全模拟并符合大田中根系的生长状态，但是由于塑料管中的基质不是透明的，因此无法了解玉米根系在每个阶段下的生长情况；
网袋法能够完全模拟并符合大田中的生长状态，所测得的数据也是这三种里面最具有代表性的，但是还是无法了解玉米根系在不同发育阶段下的生长情况，尤其是不适合大批量的数据采集。
发明内容
本发明目的是在现有气培(雾培)的基础上进行改进所提供一种玉米根系生长研究装置，它从对玉米植株的生长结构、气培结构、扶持结构等方面入手完全模拟玉米植株在大田中根系的生长状态，同时又能够实时的记录下各发育阶段、周期下玉米根系的真实发育状态。
为了解决背景技术中所存在的问题，它包含一个雾培箱体1，该雾培箱体1整体为一个长方体的箱形结构，其内部设置有一个储液箱2，所述储液箱2的内部安装有一个水泵3，该水泵3的出水端与导水管4相连；所述的导水管4上安装有数个与其相连通的分流胶皮管5，每个分流胶皮管5的端部与培养架对接，该培养架的下端固定在储液箱2的底面处，所述雾培箱体1的上顶面处开设有数个用于固定培养架的定位孔9；
所述的培养架包含一根可以与定位孔9轴向间隙滑动配合的内管6，该内管6整体为一个顶部设置有开口的圆柱形结构，该内管6的外面设置有可贴合其外圆面处轴向滑动的外管7，所述内管6开口端的内壁上设置有一圈与模拟盖8旋接的内螺纹，所述内管6下端的两侧分别向外延伸出与其内部相通的进水管61和出水管62，其中进水管61的出水端延伸至内管6内后与喷雾头10相连，该喷雾头10的喷雾孔正对模拟盖8；
所述雾培箱体1的一侧垂直固定有一个侧板11，该侧板11的上端向内弯折出一个限位板12，该限位板12的边沿处开设有数个可以与定位孔9轴向对应的限位槽13，所述雾培箱体1与侧板11相对一侧的两端分别固定有耳座14，两个耳座14之间设置有限位架，该限位架包含两个可以与耳座14转动连接配合的立杆15，两根立杆15之间通过一根横杆16连接固定成一体，所述横杆16的一侧可抵在限位板12上的限位槽13开口侧。
所述模拟盖8整体为一个圆盘状的格栅板，其外圆面处设置有一圈圆环状定位边81，所述模拟盖8的中部设置有可以供苗杯a间隙插入的插孔82，所述定位边81的下底面处向外轴向延伸出可以与内管6旋接配合的外螺纹圈83。
所述内管6的开口端附近固定有一个与插孔82对接供苗杯a间隙插入的定位管63，该定位管63的周边通过数根支撑杆64固定在内管6的内壁上。
所述外管7的两侧分别轴向开设有可以供进水管61和出水管62间隙滑动配合的滑槽71，该滑槽71的顶部固定有防止进水管61或者出水管62滑脱的U形槽72，所述外管7的底部设置有可以与其旋接配合的底盖73，所述外管7的内部设置有一根弹簧，该弹簧的一端顶在内管6的端面处，该弹簧的另一端顶在底盖73上。
所述苗杯a的轴向长度为10-20cm，所述苗杯a整体为顶部设置有开口的圆柱形结构，其上端向外径向延伸出一圈定位边a1，所述苗杯a的下端开设有数个透水孔。
所述的内管6和外管7均为透明材料加工制作而成。
由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：结构简单，充分的满足了玉米的生长习性和生长周期，所测得的根系数据也更为准确，且随着玉米的生长培养架可随之自动调整，防止玉米植株重心上移所出现的倾覆现象。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明的剖视图；
图3是本发明中培养架的立体结构示意图
图4是本发明中内管的剖视图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参看图1-4，本具体实施方式是采用以下技术方案予以实现，它包含一个雾培箱体1，该雾培箱体1整体为一个长方体的箱形结构，其内部设置有一个储液箱2，所述储液箱2的内部安装有一个水泵3，该水泵3的出水端与导水管4相连；所述的导水管4上安装有数个与其相连通的分流胶皮管5，每个分流胶皮管5的端部与培养架对接，该培养架的下端固定在储液箱2的底面处，所述雾培箱体1的上顶面处开设有数个用于固定培养架的定位孔9；
所述的培养架包含一根可以与定位孔9轴向间隙滑动配合的内管6，该内管6整体为一个顶部设置有开口的圆柱形结构，该内管6的外面设置有可贴合其外圆面处轴向滑动的外管7，所述内管6开口端的内壁上设置有一圈与模拟盖8旋接的内螺纹，所述内管6下端的两侧分别向外延伸出与其内部相通的进水管61和出水管62，其中进水管61的出水端延伸至内管6内后与喷雾头10相连，该喷雾头10的喷雾孔正对模拟盖8；
所述雾培箱体1的一侧垂直固定有一个侧板11，该侧板11的上端向内弯折出一个限位板12，该限位板12的边沿处开设有数个可以与定位孔9轴向对应的限位槽13，所述雾培箱体1与侧板11相对一侧的两端分别固定有耳座14，两个耳座14之间设置有限位架，该限位架包含两个可以与耳座14转动连接配合的立杆15，两根立杆15之间通过一根横杆16连接固定成一体，所述横杆16的一侧可抵在限位板12上的限位槽13开口侧。
所述模拟盖8整体为一个圆盘状的格栅板，其外圆面处设置有一圈圆环状定位边81，所述模拟盖8的中部设置有可以供苗杯a间隙插入的插孔82，所述定位边81的下底面处向外轴向延伸出可以与内管6旋接配合的外螺纹圈83。
所述内管6的开口端附近固定有一个与插孔82对接供苗杯a间隙插入的定位管63，该定位管63的周边通过数根支撑杆64固定在内管6的内壁上。
所述外管7的两侧分别轴向开设有可以供进水管61和出水管62间隙滑动配合的滑槽71，该滑槽71的顶部固定有防止进水管61或者出水管62滑脱的U形槽72，所述外管7的底部设置有可以与其旋接配合的底盖73，所述外管7的内部设置有一根弹簧，该弹簧的一端顶在内管6的端面处，该弹簧的另一端顶在底盖73上。
所述苗杯a的轴向长度为10-20cm，所述苗杯a整体为顶部设置有开口的圆柱形结构，其上端向外径向延伸出一圈定位边a1，所述苗杯a的下端开设有数个透水孔。
所述的内管6和外管7均为透明材料加工制作而成。
下面结合附图对本具体实施方式中技术方案部分的使用方法及其原理作进一步的阐述：
首先在苗杯a中填充培养基质，然后在培养基质的顶部埋入一粒玉米种子，然后浇透水置于恒温箱中，待出苗高度达到5-10cm时，将整个苗杯a透过插孔82和定位管63插入到内管6内即可，此时苗杯a在定位边a1的限位作用下，苗杯a的上顶面基本与模拟盖8齐平；
接着在储液箱2内注入适量的混配好的营养液，再启动水泵3，水泵3泵入的营养液通过导水管4和各个分流胶皮管5经过喷雾头10在内管6内喷出，此时喷出的营养雾透过透水孔进入到苗杯a的培养基质中，给玉米苗的生长提供了充足的养分，多余的营养液则通过出水管62排回储液箱2内；
随着玉米植株的继续生长到达拔节前后开始长出节根，但此时的节根并未开始长出根毛，因此无法开始吸收养分还是依靠出生根吸收养分，因为玉米植株在拔节前后出生根最活跃的吸收层是10cm处，其次是20cm处，所以本具体实施方式中将苗杯a的轴向长度定为10一20cm是为最佳长度；拔节后的一个星期左右，此时节根的端部开始延伸至模拟盖8的上顶面处，并通过格栅网进入到内管6与营养雾接触，此时开始逐渐生长出根毛接替初生根开始吸收水分和养分的工作，由于内管6和外管7均为透明材料加工制作而成，因此可以从此时开始每天观察记录根系的发育生长过程；
随着玉米植株的逐渐生长尤其是灌浆期前后，重心逐渐上移，在玉米植株向上生长的过程中，此时由于玉米植株的高度并不高，因此可以完全可以借助节根抓牢模拟盖8的办法实现固定，虽然初生根可以抓住苗杯内的培养基质节根可以抓住模拟盖8，但是随着玉米植株不断的生长重心的上移，紧靠节根与模拟盖8的结合显然整体的牢固程度较差，所以当玉米植株生长的高度超过限位板12时，将立杆15拉开，将玉米植株推入到各个对应的限位槽13内，在将立杆15拉回，使横杆16的一侧可抵在限位板12上的限位槽13开口侧，即可实现防止倾覆的目的；
在玉米植株逐渐生长的过程中，植株的重量逐渐增加的同时通过内管6轴向压缩外管7内的弹簧，也就是说随着玉米植株的不断生长，其在玉米植株上的扶持高度也是在不断的变化的，杜绝了因重心过高，而扶持高度过低所造成倾覆现象。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种玉米根系生长研究装置，其特征在于它包含一个雾培箱体(1)，该雾培箱体(1)整体为一个长方体的箱形结构，其内部设置有一个储液箱(2)，所述储液箱(2)的内部安装有一个水泵(3)，该水泵(3)的出水端与导水管(4)相连；所述的导水管(4)上安装有数个与其相连通的分流胶皮管(5)，每个分流胶皮管(5)的端部与培养架对接，该培养架的下端固定在储液箱(2)的底面处，所述雾培箱体(1)的上顶面处开设有数个用于固定培养架的定位孔(9)；
所述的培养架包含一根可以与定位孔(9)轴向间隙滑动配合的内管(6)，该内管(6)整体为一个顶部设置有开口的圆柱形结构，该内管(6)的外面设置有可贴合其外圆面处轴向滑动的外管(7)，所述内管(6)开口端的内壁上设置有一圈与模拟盖(8)旋接的内螺纹，所述内管(6)下端的两侧分别向外延伸出与其内部相通的进水管(61)和出水管(62)，其中进水管(61)的出水端延伸至内管(6)内后与喷雾头(10)相连，该喷雾头(10)的喷雾孔正对模拟盖(8)；
所述雾培箱体(1)的一侧垂直固定有一个侧板(11)，该侧板(11)的上端向内弯折出一个限位板(12)，该限位板(12)的边沿处开设有数个可以与定位孔(9)轴向对应的限位槽(13)，所述雾培箱体(1)与侧板(11)相对一侧的两端分别固定有耳座(14)，两个耳座(14)之间设置有限位架，该限位架包含两个可以与耳座(14)转动连接配合的立杆(15)，两根立杆(15)之间通过一根横杆(16)连接固定成一体，所述横杆(16)的一侧可抵在限位板(12)上的限位槽(13)开口侧。
2.根据权利要求1所述的一种玉米根系生长研究装置，其特征在于所述模拟盖(8)整体为一个圆盘状的格栅板，其外圆面处设置有一圈圆环状定位边(81)，所述模拟盖(8)的中部设置有可以供苗杯(a)间隙插入的插孔(82)，所述定位边(81)的下底面处向外轴向延伸出可以与内管(6)旋接配合的外螺纹圈(83)。
3.根据权利要求1所述的一种玉米根系生长研究装置，其特征在于所述内管(6)的开口端附近固定有一个与插孔(82)对接供苗杯(a)间隙插入的定位管(63)，该定位管(63)的周边通过数根支撑杆(64)固定在内管(6)的内壁上。
4.根据权利要求1所述的一种玉米根系生长研究装置，其特征在于所述外管(7)的两侧分别轴向开设有可以供进水管(61)和出水管(62)间隙滑动配合的滑槽(71)，该滑槽(71)的顶部固定有防止进水管(61)或者出水管(62)滑脱的U形槽(72)，所述外管(7)的底部设置有可以与其旋接配合的底盖(73)，所述外管(7)的内部设置有一根弹簧，该弹簧的一端顶在内管(6)的端面处，该弹簧的另一端顶在底盖(73)上。
5.根据权利要求2所述的一种玉米根系生长研究装置，其特征在于所述苗杯(a)的轴向长度为10-20cm，所述苗杯(a)整体为顶部设置有开口的圆柱形结构，其上端向外径向延伸出一圈定位边(a1)，所述苗杯(a)的下端开设有数个透水孔。
6.根据权利要求1所述的一种玉米根系生长研究装置，其特征在于所述的内管(6)和外管(7均为透明材料加工制作而成。
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