CN109975520A - 一种大田土柱试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及作物根系研究技术领域，提供了一种大田土柱试验装置及方法，该大田土柱试验装置包括内圈管，还包括外圈管；外圈管为无底结构，外圈管预埋在土坑中；内圈管嵌设于外圈管，内圈管中填充有用于根系培养的土壤。本发明实施例提供的大田土柱试验装置，通过事先在大田的预设位置预埋外圈管，再将内圈管插入外圈管内；一方面，当需要获取根系样品将内圈管抽出时，由于外圈管的存在，内圈管的外壁与土壤间的阻力被减小，使得取样过程更加省时省力；另一方面，由于外圈管的存在，将大田分隔成若干独立的小区，这样在抽出内圈管时，不会对周围的土壤进行破坏，有利于保持周围其他植株根系的完整性。
Description
技术领域
本发明涉及作物根系研究技术领域，特别是涉及一种大田土柱试验装置及方法。
背景技术
根系是作物吸收水分和养分的主要器官，在植株生长发育中具有重要作用，研究作物根系的结构特征对作物产量的提高具有重要的意义。但是，由于根系生长在土壤中，不便于准确取样、观察、测定，研究难度比较大，因此，对根系研究关注的比地上部少，在作物育种工作中对根系特性也没有进行广泛应用。
土柱法是近年来在作物根系研究上应用较多的方法之一，尤其是在旱地作物。该方法是将塑料硬管(PVC)根据不同作物需要切成不同高度，将PVC管垂直放置于之前挖好的土坑中，之后将土壤按不同土层切割，分层装入PVC管。取样时挖出PVC管，冲净基质，取出完整根系进行分析。此法虽能获得完整根系，但是取样时需要把土柱从土壤中挖出，费时费力，工作量大且易破坏周围植株，无法在正常生长的大田进行。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明实施例提供一种大田土柱试验装置及方法，以解决现有技术中的试验装置取样时费时费力，易破坏周围植株的技术问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种大田土柱试验装置，包括内圈管，还包括外圈管；外圈管为无底结构，外圈管预埋在土坑中；内圈管嵌设于外圈管，内圈管中填充有用于根系培养的土壤。
其中，该大田土柱试验装置还包括底盘；底盘设置在内圈管的底部，底盘的直径介于外圈管的直径与内圈管的直径之间，底盘的盘面为网状结构。
其中，该大田土柱试验装置还包括沿底盘的边缘设置的盘壁；盘壁靠近外圈管的一侧间隔设置有若干凸起，每个凸起均沿竖直方向布置；外圈管的内侧壁布置有若干竖向的槽道，槽道与凸起一一对应，凸起可滑动的卡设在槽道内。
其中，该大田土柱试验装置还包括起吊机与钢丝绳；底盘的盘壁以及靠近内圈管的顶部的管壁均开设有通孔，钢丝绳的一端穿过通孔，钢丝绳的另一端与起吊机的吊钩相连。
其中，起吊机包括吊臂、支撑柱以及底座；支撑柱竖直设置，支撑柱的底部与底座相连，支撑柱的顶部与吊臂的一端连接；吊臂的另一端与吊钩相连。
其中，起吊机还包括绞盘；绞盘安装在支撑柱上，绞盘上的绞绳的一端绕设在绞盘的转盘上，绞绳的另一端与吊钩相连。
其中，底座还包括若干支撑腿；若干支撑腿沿底座的边缘间隔设置。
其中，内圈管由两块半圆形的曲面板拼接而成；两块曲面板的接缝处设置有固定元件。
本发明还提供了一种大田土柱试验方法，包括以下步骤：S10，将外圈管埋入大田的预设位置；S20，将内圈管放入外圈管内，使内圈管的管口与地面平齐；S30，将土壤分层填入内圈管内，灌水沉实后进行播种；S40，待作物生长到取样时间时，将内圈管抽出；S50，取出土柱并锯成小段，将各个小段分开装入尼龙网袋，在水中浸泡0.5h，冲洗之后获得不同土层的根系样品；S60，去除杂根之后进行检测分析，获取根系样品的形态数据。
其中，步骤S40包括：用起吊机的吊钩勾住连接底盘与内圈管的钢丝绳，将内圈管从外圈管中抽出。
(三)有益效果
本发明实施例提供的大田土柱试验装置，通过事先在大田的预设位置预埋外圈管，然后将外圈管的周围用土壤填实之后，将内圈管插入外圈管内，再在内圈管内分层填入土壤后进行种植；一方面，当需要获取根系样品将内圈管抽出时，由于外圈管的存在，内圈管的外壁与土壤间的阻力被减小，使得取样过程更加省时省力；另一方面，由于外圈管的存在，将大田分隔成若干独立的小区，这样在抽出内圈管时，不会对周围的土壤进行破坏，有利于保持周围其他植株根系的完整性。
附图说明
图1为本发明提供的大田土柱试验装置的一个实施例的整体结构示意图；
图中，1-内圈管；2-外圈管；3-底盘；4-钢丝绳；5-吊臂；6-支撑柱；7-底座；8-绞盘；9-绞绳；10-吊钩；11-支撑腿。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明实施例提供了一种大田土柱试验装置，包括内圈管1，还包括外圈管2；外圈管2为无底结构，外圈管2预埋在土坑中；内圈管1嵌设于外圈管2，内圈管1中填充有用于根系培养的土壤。具体地，例如，内圈管1与外圈管2均可以由塑料制成，其中，外圈管2的直径大于内圈管1的直径；使用时，将外圈管2先插入在大田中预先挖好的坑中，外圈管2的外围用土填实，防止外圈管2移动；然后再将内圈管1插入到外圈管2中，保持内圈管1的顶部与地面平齐，之后将土壤按照不同层切割后，分层装入内圈管1中，再用土将内圈管1与外圈管2之间的缝隙填住；播种前，对内圈管1中的土壤灌水沉实；等到植株生长一段时间后，按照试验计划对根系进行取样；取样时，将内圈管1从外圈管2中直接抽出即可。
本发明实施例提供的大田土柱试验装置，通过事先在大田的预设位置预埋外圈管2，然后将外圈管2的周围用土壤填实之后，将内圈管1插入外圈管2内，再在内圈管1内分层填入土壤后进行种植；一方面，当需要获取根系样品将内圈管1抽出时，由于外圈管2的存在，内圈管1的外壁与土壤间的阻力被减小，使得取样过程更加省时省力；另一方面，由于外圈管2的存在，将大田分隔成若干独立的小区，这样在抽出内圈管1时，不会对周围的土壤进行破坏，有利于保持周围其他植株根系的完整性。
进一步地，该大田土柱试验装置还包括底盘3；底盘3设置在内圈管1的底部，底盘3的直径介于外圈管2的直径与内圈管1的直径之间，底盘3的盘面为网状结构。具体地，例如，底盘3可以为由不锈钢材质制成的圆盘，底盘3的盘面呈网状结构，网孔便于底盘3上下两侧的土层接触，有利于根系生长。
进一步地，该大田土柱试验装置还包括沿底盘3的边缘设置的盘壁；盘壁靠近外圈管2的一侧间隔设置有若干凸起，每个凸起均沿竖直方向布置；外圈管2的内侧壁布置有若干竖向的槽道，槽道与凸起一一对应，凸起可滑动的卡设在槽道内。具体地，例如，底盘3可以为筒状结构，底盘3的盘壁的高度可以根据内圈管1的尺寸选取；例如，可以在盘壁上等间隔设置三个凸起，每个凸起的高度可以与盘壁的高度相等，凸起的宽度可以根据底盘3的尺寸设计；对应地，在外圈管2的内侧壁等间隔开设三个槽道，槽道的高度与外圈管2的高度相等，槽道的宽度略微大于凸起的宽度；布置好外圈管2之后，将底盘3上的每个凸起均与各自对应的槽道对齐，使底盘3沿着槽道滑落而下，之后再把内圈管1放入底盘3内；如此设置，可以起到固定底盘3以及内圈管1的作用，不用再在内圈管1与外圈管2之间的缝隙处填充土壤，简化工序；而且抽出内圈管1时，避免内圈管1与土壤之间产生摩擦力，更加省时省力。
进一步地，该大田土柱试验装置还包括起吊机与钢丝绳4；底盘3的盘壁以及靠近内圈管1的顶部的管壁均开设有通孔，钢丝绳4的一端穿过通孔，钢丝绳4的另一端与起吊机的吊钩10相连。具体地，例如，当遇到体型较大的植株时，往往会采用较大的内圈管1来进行种植，那么取样时就很难通过人力将内圈管1抽出，此时可以在底盘3的盘壁同一高度上等间隔开设四个通孔，对应地，也在内圈管1靠近顶部的管壁开设四个通孔；例如，钢丝绳4可以分为两股，每股钢丝绳4分别穿过底盘3的盘壁上相邻的两个通孔，再穿过内圈管1的管壁上相邻的两个通孔，打结之后挂在起吊机的吊钩10上，借助起吊机将内圈管1抽出。
进一步地，起吊机包括吊臂5、支撑柱6以及底座7；支撑柱6竖直设置，支撑柱6的底部与底座7相连，支撑柱6的顶部与吊臂5的一端连接；吊臂5的另一端与吊钩10相连。具体地，例如，可以在支撑柱6的顶端平行设置两块安装板，安装板的板面开设安装孔，同时在吊臂5的对应位置也开设安装孔，将吊臂5的安装孔与安装板上的安装孔对齐，之后插入一根旋转轴，其中旋转轴水平安装，这样就可以使得吊臂5绕着旋转轴旋转；而且，不用时，将吊臂5向下旋转至与支撑柱6平行的位置，可以方便收纳；例如，吊臂5也可以通过焊接的方式与支撑柱6连接；吊臂5远离支撑柱6的一端可以通过绳索与吊钩10相连；例如，底座7可以为一圆形钢板，支撑柱6的底部可以焊接在底座7的正中间；使用时，旋转吊臂5到合适的位置，将吊钩10钩住钢丝绳4后，再向上旋转吊臂5，将内圈管1抽出。
进一步地，起吊机还包括绞盘8；绞盘8安装在支撑柱6上，绞盘8上的绞绳9的一端绕设在绞盘8的转盘上，绞绳9的另一端与吊钩10相连。具体地，例如，为了在提升内圈管1的过程中更加省时省力，可以设置绞盘8辅助升降。例如，可以采用螺栓螺柱将绞盘8安装在支撑柱6上，绞盘8可以安装在靠近支撑柱6的顶部的位置；其中，可以在吊臂5远离支撑柱6的一端安装第一滑轮；可以在支撑柱6上的两个安装板之间安装第二滑轮，该滑轮设置在安装板远离吊臂5的一端，之后将绞绳9的一端绕设在绞盘8的转盘上，另一端依次绕设在第二滑轮及第一滑轮上，之后再系上吊钩10；例如，为了方便旋转，可以在转盘的一侧安装握把，使用时，通过转动握把，带动转盘转动，进而通过收放绞绳9控制吊钩10升降。
进一步地，底座7还包括若干支撑腿11；若干支撑腿11沿底座7的边缘间隔设置。具体地，例如，可以间隔设置四条支撑腿11；例如，可以在底座7上设置多个安装孔，安装支撑腿11时可以通过将其安装在不同的安装孔内，来调节相邻两条支撑腿11之间的夹角，每条支撑腿11的一端可以通过螺柱螺栓可拆卸的安装在底座7上，这样不用时可以将支撑腿11拆下，方便收纳；可以在每条支撑腿11的另一端的底部安装脚轮，方便移动。
进一步地，内圈管1由两块半圆形的曲面板拼接而成；两块曲面板的接缝处设置有固定元件。具体地，例如，为了更加方便地将内圈管1内的土柱取出，可以通过两块半圆形的曲面板将内圈管1设计成可开合式结构，例如，固定元件可以为尼龙绳，也可以为捆绑铁丝。
本发明还提供了一种大田土柱试验方法，包括以下步骤：S10，将外圈管2埋入大田的预设位置；S20，将内圈管1放入外圈管2内，使内圈管1的管口与地面平齐；S30，将土壤分层填入内圈管1内，灌水沉实后进行播种；S40，待作物生长到取样时间时，将内圈管1抽出；S50，取出土柱并锯成小段，将各个小段分开装入尼龙网袋，在水中浸泡0.5h，冲洗之后获得不同土层的根系样品；S60，去除杂根之后进行检测分析，获取根系样品的形态数据。具体地，例如，在大田小区整地之前，根据作物需要将合适长度和直径的外圈管2埋入小区内，然后将内圈管1放入外圈管2中，内圈管1的管口与地面持平，将土壤按不同土层切割，分层装入内圈管1中，周围用土填实，播种前进行灌水沉实。取样时将内圈管1从外圈管2中抽出。然后将抽出的内圈管1按照试验要求，用钢锯将土柱锯开，分成小段，将各个小段分别装入尼龙网袋，再在水中浸泡0.5h，迅速用自来水冲洗干净，获得不同土层根系样品。用镊子去除杂质和杂根，之后经根系扫描仪扫描，再利用根系分析软件进行分析，从而获得根系形态相关数据；或者取鲜样和干样，测定相关指标。
进一步地，步骤S40包括：用起吊机的吊钩10勾住连接底盘3与内圈管1的钢丝绳4，将内圈管1从外圈管2中抽出。具体地，例如，在放入内圈管1之前可以先将底盘3放入，然后再放入内圈管1；起吊时，将吊钩10钩住与底盘3及内圈管1相连的钢丝绳4，将内圈管1及底盘3一并抽出。
由以上实施例可以看出，本发明提供的大田土柱试验装置具备以下有益效果：
1、结构简单、成本低廉、操作省时省力，可以大大提高工作效率；
2、利用内圈管、外圈管及底盘形成夹心结构，并配合可拆卸的小型起吊机，取样时只需将内圈管从外圈管中抽出即可，省时省力，也不会影响周围植株生长。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种大田土柱试验装置，包括内圈管，其特征在于，还包括外圈管；
所述外圈管为无底结构，所述外圈管预埋在土坑中；
所述内圈管嵌设于所述外圈管，所述内圈管中填充有用于根系培养的土壤。
2.根据权利要求1所述的大田土柱试验装置，其特征在于，还包括底盘；
所述底盘设置在所述内圈管的底部，所述底盘的直径介于所述外圈管的直径与所述内圈管的直径之间，所述底盘的盘面为网状结构。
3.根据权利要求2所述的大田土柱试验装置，其特征在于，还包括沿所述底盘的边缘设置的盘壁；
所述盘壁靠近所述外圈管的一侧间隔设置有若干凸起，每个所述凸起均沿竖直方向布置；
所述外圈管的内侧壁布置有若干竖向的槽道，所述槽道与所述凸起一一对应，所述凸起可滑动的卡设在所述槽道内。
4.根据权利要求2所述的大田土柱试验装置，其特征在于，还包括起吊机与钢丝绳；
所述底盘的盘壁以及靠近所述内圈管的顶部的管壁均开设有通孔，所述钢丝绳的一端穿过所述通孔，所述钢丝绳的另一端与所述起吊机的吊钩相连。
5.根据权利要求4所述的大田土柱试验装置，其特征在于，所述起吊机包括吊臂、支撑柱以及底座；
所述支撑柱竖直设置，所述支撑柱的底部与所述底座相连，所述支撑柱的顶部与所述吊臂的一端连接；
所述吊臂的另一端与所述吊钩相连。
6.根据权利要求5所述的大田土柱试验装置，其特征在于，所述起吊机还包括绞盘；
所述绞盘安装在所述支撑柱上，所述绞盘上的绞绳的一端绕设在所述绞盘的转盘上，所述绞绳的另一端与所述吊钩相连。
7.根据权利要求5所述的大田土柱试验装置，其特征在于，所述底座还包括若干支撑腿；
若干所述支撑腿沿所述底座的边缘间隔设置。
8.根据权利要求1所述的大田土柱试验装置，其特征在于，所述内圈管由两块半圆形的曲面板拼接而成；
两块所述曲面板的接缝处设置有固定元件。
9.一种大田土柱试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10，将外圈管埋入大田的预设位置；
S20，将内圈管放入所述外圈管内，使所述内圈管的管口与地面平齐；
S30，将土壤分层填入所述内圈管内，灌水沉实后进行播种；
S40，待作物生长到取样时间时，将所述内圈管抽出；
S50，取出土柱并锯成小段，将各个所述小段分开装入尼龙网袋，在水中浸泡0.5h，冲洗之后获得不同土层的根系样品；
S60，去除杂根之后进行检测分析，获取所述根系样品的形态数据。
10.根据权利要求9所述的大田土柱试验方法，其特征在于，步骤S40包括：
用起吊机的吊钩勾住连接底盘与所述内圈管的钢丝绳，将所述内圈管从所述外圈管中抽出。
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