CN111238394B - 一种田间作物根系表型的获取系统 - Google Patents

Abstract

一种田间作物根系表型的获取系统。本发明包括相互垂直的第一方向根系表型获取子系统和第二方向根系表型获取子系统。其中的第一方向根系表型获取子系统通过根窗监测方式，能够直接获取作物根系的整体表型数据。其采集方式快捷方便。第二方向的根系表型可通过根管系统获取，根管埋设在地下不同深度，能够完整获取该深度下作物根系附近360°的表型数据，能够方便在不同维度下对作物根系的细节结构进行准确采样。并且，根管受外界影响小，可实时、动态、全天候地采集多种植物根系土壤水分、温度以及作物根系生长参数的数据和图像。

Description

一种田间作物根系表型的获取系统

技术领域

本发明涉及作物表型获取技术领域，具体而言涉及一种田间作物根系表型的获取系统。

背景技术

作物表型是由基因与环境相互作用产生的部分或者全部可辨识的物理、生理和生化特征及性状，包括作物的结构、组成以及生长发育过程，其不仅反映了分子水平上的表达调控，同时反映了植物的生理生化、形态解剖、胁迫抗性等复杂性状。

作物育种领域中功能基因组学和基因技术的发展是粮食增产的最便捷和有效的手段。表型是作物基因的外部表达，是作物自身基因和外部环境共同作用的结果。因此，探索作物基因型、环境因素和作物表型特征、性状的之间关系变得尤为重要。

植物根系是植物的重要组成部分，具有非常重要的功能，如水分和养分的吸收与转运、有机物贮藏、植株锚定及与土壤互作等。植物根系发育情况对于许多植物研究工作至关重要,它关系着植物最佳处理时间的选择、处理前植物生长发育状态的一致性、处理过程中植物根系响应的及时反馈等一系列过程。因此，根系表型性状的采集和分析已成为生物学及表型组学研究的重点和难点。由于土壤不可观测性的限制，根系表型采集的核心在于如何原位观察根系生长。传统根系研究工作往往依赖于人工手动检测小样本植物根系的个别性状，因此数据量有限，效率低，难以开展植物根系多种性状的综合分析，且引入人为因素极易导致测量数据的误差，其可分析规模小、成本高、费时费力，缺乏规范性且测量精度较低，已成为制约植物基因组功能分析和分子育种发展的瓶颈。随着植物基因组学研究和分子育种的快速发展，急需高通量、高精度和低成本的根系表型分析装置来满足获取与植物生长、产量、品质和对生物、非生物胁迫的耐受性等相关表型数据的需求。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种田间作物根系表型的获取系统，本发明可以在最接近自然的状态下，通过第一方向上的根窗监测系统和第二方向上的根管监测系统对田间作物根系进行两个维度上的表型获取与分析，解决了现有根系监测设备存在的不能开展田间大批量实验、不能开展精确、自动获取与分析作物根系表型的问题。本发明具体采用如下技术方案。

首先，为实现上述目的，提出一种田间作物根系表型的获取系统，其包括：第一方向根系表型获取子系统，其沿第一方向排列，包括根系检测通道、玻璃视窗、轨道以及RGV小车；其中，所述根系检测通道沿第一方向埋设在作物根系生长区域边缘；所述玻璃视窗，其沿第一方向设置在根系检测通道中接近作物根系生长区域一侧的侧壁上；所述轨道，其沿第一方向向上凸出设置在根系检测通道地面的中间位置；所述RGV小车，其底座上设置有与所述轨道配合的导向槽和行走轮，所述行走轮驱动所述RGV小车沿第一方向设置的所述轨道移动；所述RGV小车上还设置有：可调云台，其包括垂直设置在RGV小车上的第一滑动导轨，所述第一滑动导轨平行于所述玻璃视窗随所述RGV小车移动而同步地沿第一方向移动；所述第一滑动导轨上还沿第二方向水平地连接有第二滑动导轨，所述第二滑动导轨相对所述第一滑动导轨移动以接近所述玻璃视窗或远离玻璃视窗；集成平台，其设置在所述第二滑动导轨上，提供平台装载各传感器并能够通过旋转将传感器调节至拍摄所需的俯仰角，所述集成平台设置为同时垂直于所述第一滑动导轨以及第二滑动导轨且平行于所述玻璃视窗，所述集成平台上接近玻璃视窗的一侧设置有表型获取传感器组，用于分别采集玻璃视窗内作物根系沿第一方向分布的各类表型数据；所述田间作物根系表型的获取系统还包括第二方向根系表型获取子系统，其垂直于所述第一方向根系表型获取子系统沿第二方向排列，用于在第一方向根系表型获取子系统采集作物根系沿第一方向分布的表型数据的同时，扫描获取作物根系沿第二方向分布的表型数据。

可选的，上述任一的田间作物根系表型的获取系统，其中，所述第一滑动导轨、所述第二滑动导轨以及所述集成平台之间相互垂直；所述第一方向根系表型获取子系统、第二方向根系表型获取子系统所分别获取的作物根系的表型数据的视角相互垂直。

可选的，上述任一的田间作物根系表型的获取系统，其中，所述第二方向根系表型获取子系统，其包括：根管阵列，其设置在相对的两个根系检测通道之间，包括相互平行且排列为N排M列的根管，其中，每一排根管之间间距相等，每一列相邻两个根管之间埋设在作物根系生长区域内的深度的差值相同，根管埋设的最深深度不超过所述根系检测通道内轨道所设置的深度，所述根管的两端均分别设置在所述根系检测通道内；监测仪，其设置在所述根管阵列的每一根根管内，分别在各所述根管内水平移动并沿根管的周向旋转，拍摄各根管沿线360°范围内作物根系的分布状况。

可选的，上述任一的田间作物根系表型的获取系统，其中，所述轨道为工字钢结构，所述导向槽至少部分包围所述工字钢结构的上部，在所述RGV小车偏离第一方向旋转时抵接工字钢结构的凹槽，引导所述述RGV小车恢复至沿所述轨道以第一方向移动。

可选的，上述任一的田间作物根系表型的获取系统，其中，所述表型获取传感器组包括：高光谱成像模块、红外热成像模块、近红外成像模块、荧光成像模块、雷达扫描成像单元。

可选的，上述任一的田间作物根系表型的获取系统，其中，所述根系检测通道包括有多层，每一层根系检测通道地面的中间位置均分别设置有沿第一方向向上凸出的设置的轨道。

可选的，上述任一的田间作物根系表型的获取系统，其中，各层所述根系检测通道的端部还垂直地连接有提升机，所述提升机内设置有能够上下移动的载板，载板表面还在对应根系检测通道地面的中间位置设置有轨道，所述RGV小车沿轨道进入提升机内，随同所述载板向上移动至上一层根系检测通道或向下移动至下一层根系检测通道，沿轨道以第一方向在其所到达的一层根系检测通道内移动。

可选的，上述任一的田间作物根系表型的获取系统，其中，所述提升机包括：支架，其垂直贯通上下各层根系检测通道；丝杆，其平行于所述支架，设置在支架之间，各丝杆同步旋转；丝杆螺母固定座，其与丝杆螺纹连接，随同所述丝杆旋转而沿所述丝杆向上移动或向下移动；载板，其一端与所述丝杆螺母固定座固定连接，随同所述丝杆螺母固定座同步的由丝杆以及丝杆螺母固定座驱动而沿所述丝杆向上移动或向下移动，带动运行至载板上的RGV小车向上移动至上一层根系检测通道或向下移动至下一层根系检测通道。

可选的，上述任一的田间作物根系表型的获取系统，其中，各层所述根系检测通道之间的高度差不超过集成平台上所设置的表型获取传感器组能够采集的玻璃视窗内作物根系沿第一方向分布的各类表型数据的高度范围。

有益效果

本发明利用相互垂直的第一方向根系表型获取子系统和第二方向根系表型获取子系统进行田间作物根系表型的提取。其中的第一方向根系表型获取子系统通过根窗监测方式，能够直接获取作物根系的整体表型数据。其采集方式快捷方便。第二方向的根系表型可通过根管系统获取，根管埋设在地下不同深度，能够完整获取该深度下作物根系附近360°的表型数据，能够方便在不同维度下对作物根系的细节结构进行准确采样。并且，根管受外界影响小，可实时、动态、全天候地采集多种植物根系土壤水分、温度以及作物根系生长参数的数据和图像。

进一步，第一方向根系表型获取子系统通过能够沿3个维度调节的RGV小车，通过车上集成平台所设置的传感器组获取多种类型的表型数据。考虑到作物根系的生长深度以及RGV小车传感器的采样范围，本发明还可进一步的将根系检测通道设置为多层结构，分别在每一侧中通过小车进行表型数据的扫描采集。各层之间可直接通过提升机实现小车的搬运，提高数据采集效率。提升机采样丝杆结构，能够减少对根系表型获取系统内部空间的占用，同时提高移动效率。

本发明的根管可设置为贯穿整个作物根系生长区域，因而，可以通过对根管四周的扫描，高通量、高精度地实现对田间根系作物根系表型的获取与分析。本发明相对现有技术，能够在不影响作物生长，保证采样准确率的基础上，提高对作物地下表型的获取效率和采集精度。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的田间作物根系表型的获取系统的地下结构示意图；

图2是本发明的田间作物根系表型的获取系统的地下结构的侧视图；

图3是图2所示的田间作物根系表型的获取系统中RGV小车的结构示意图；

图4是图2所示的田间作物根系表型的获取系统中根管及监测仪的设置关系示意图；

图5是本发明的田间作物根系表型的获取系统的整体结构示意图；

图6是本发明的田间作物根系表型的获取系统中环境传感器组设置关系的示意图；

图7是图5所示的田间作物根系表型的获取系统中遮阳帘设置方式的示意图；

图8是图5所示的田间作物根系表型的获取系统中提升机结构的示意图；

图9是本发明系统中RGV小车上集成平台的结构示意图；

图10是集成平台在工作状态下的示意图。

图中，1表示玻璃视窗；10表示大田；11表示遮阳帘；2表示根管；3表示采光井；4表示根系检测通道；41表示RGV小车；42表示集成平台；43表示可调云台；44表示表型获取传感器组；5表示轨道；51表示载板；52表示丝杆螺母固定座；53表示丝杆；54表示支架；55表示提升机；6表示监测仪；61表示LED光源；62表示数据处传输存储模块；63表示运动模块；7表示环境传感器组。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本发明中所述的“内、外”的含义指的是相对于田间作物根系表型的获取系统本身而言，指向根系检测通道之间根管内部监测仪的方向为内，反之为外；而非对本发明的装置机构的特定限定。

本发明中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

本发明中所述的“上、下”的含义指的是相对于田间作物根系表型的获取系统本身而言，由根管指向环境传感器组的方向即为上，反之即为下，而非对本发明的装置机构的特定限定。

图1以及图2为根据本发明的一种田间作物根系表型的获取系统，其包括根窗监测系统Ⅰ和多通道监测系统Ⅱ：

其中的根窗监测系统Ⅰ具体可采用第一方向根系表型获取子系统，其沿第一方向排列，包括根系检测通道4、玻璃视窗1、轨道5以及RGV小车41；其中，

所述根系检测通道4沿第一方向埋设在作物根系生长区域边缘；

所述玻璃视窗1，其沿第一方向设置在根系检测通道4中接近作物根系生长区域一侧的侧壁上；

所述轨道5，其沿第一方向向上凸出设置在根系检测通道4地面的中间位置；

所述RGV小车41，参考图3所示，其底座上设置有与所述轨道5配合的导向槽和行走轮，所述行走轮驱动所述RGV小车41沿第一方向设置的所述轨道5移动；所述RGV小车41上还设置有：

可调云台43，其包括垂直设置在RGV小车41上的第一滑动导轨，所述第一滑动导轨平行于所述玻璃视窗1随所述RGV小车41移动而同步地沿第一方向移动；所述第一滑动导轨上还沿第二方向水平地连接有第二滑动导轨，所述第二滑动导轨相对所述第一滑动导轨移动以接近所述玻璃视窗1或远离玻璃视窗1；

集成平台42，其设置在所述第二滑动导轨上，所述集成平台设置为同时垂直于所述第一滑动导轨以及第二滑动导轨且平行于所述玻璃视窗1，所述集成平台42上接近玻璃视窗1的一侧设置有表型获取传感器组44，用于分别采集玻璃视窗1内作物根系沿第一方向分布的各类表型数据。

参考图9以及图10所示，所述的集成平台42由俯仰框架421、俯仰旋转轴422、挡边轴承423、电机424、编码器425、俯仰U形支架426和表型获取传感器组组成。所述俯仰框架活动连接有俯仰旋转轴，所述俯仰旋转轴的一端连接电机的转子,另一端上设置编码器,所述俯仰旋转轴固定连接在俯仰框架的底部,所述俯仰框架的顶部设置有两排定位孔,可根据实验需求安装表型获取传感器；所述俯仰旋转轴通过所述挡边轴承与所述俯仰U形支架连接，所述电机安装在俯仰框架的最右端，通过平键与俯仰旋转轴连接并用螺母紧固，所述电机通过挡边轴承传递动力到俯仰轴上，再传递到俯仰框架上，实现集成平台的俯仰运动。所述编码器安装在俯仰旋转轴的最左端，通过将信号反馈给伺服控制器实现电机闭环矢量控制,扭矩恒定、转速精确可调,从而实现对集成平台旋转角度的精确控制。

由此，根窗监测系统I由图6所示的根系监测通道、滑动导轨、图像采集设备集成平台、RGV小车、环境传感器组7、辅助光照系统、分区消防系统、通风系统、提升装置、楼梯间组成，实现对贴近玻璃视窗生长的作物根系进行直观的观测，也可通过各类传感技术获得作物表型的完整信息。其中小车的第一滑动导轨、所述第二滑动导轨以及所述集成平台42之间可进一步设置为相互垂直，以获得3维度的采集角度调控。

上述结构中，滑动导轨可具体设置为工字钢结构，安装于通道底部，供RGV小车沿导轨在通道内移动。

其中的RGV小车负载图像采集设备集成平台，沿导轨在通道内移动，可实时监测实植物根系原位生长状况,不需要人员在现场进行操作,只需调试好装置后远程控制监测即可；远程控制表型获取传感器组实时、定时、定点的获取多组作物根系表型数据，继而完成多组作物根系表型数据的存储、传输及根系表型数据分析。其中，传感器组在一些实现方式下，具体可设置为包括：高光谱成像、红外热成像、近红外成像、荧光成像、雷达扫描成像单元，安装在集成平台中，集成平台通过可调云台固定到RGV小车上，可调节云台角度，实现XYZ三坐标方向的移动。高光谱成像模块则可利用x和y表示二维平面像素信息坐标轴，第三维(λ轴)作为波长信息坐标轴，将样本的图像信息与光谱信息于一身，通过图像信息反映样本的大小、形状、缺陷等外部品质特征，利用不同成分对光谱吸收不同的特点，在某个特定波长下图像对某个缺陷会有较显著的反映，从而通过光谱信息充分反映样品内部的物理结构、化学成分的差异。

所述田间作物根系表型的获取系统中的多通道监测系统Ⅱ可具体设置为包括第二方向根系表型获取子系统。所述第一方向根系表型获取子系统、第二方向根系表型获取子系统所分别获取的作物根系的表型数据的视角相互垂直。尤其，其可设置为垂直于所述第一方向根系表型获取子系统沿第二方向排列，用于在第一方向根系表型获取子系统采集作物根系沿第一方向分布的表型数据的同时，扫描获取作物根系沿第二方向分布的表型数据。在较为具体的实现方式下，其可设置为图4以及图5所示的结构，包括：

根管阵列，其设置在相对的两个根系检测通道4之间，包括相互平行且排列为N排M列的根管，其中，每一排根管之间间距相等，每一列相邻两个根管之间埋设在作物根系生长区域内的深度的差值相同，根管埋设的最深深度不超过所述根系检测通道4内轨道5所设置的深度，所述根管的两端均分别设置在所述根系检测通道4内；

监测仪6，其如图4所示，设置在所述根管阵列的每一根根管内，分别在各所述根管2内水平移动并沿根管的周向旋转，拍摄各根管沿线360°范围内作物根系的分布状况。

多通道监测系统Ⅱ中的根管可设置为多段式的结构。多段式根管可具体设置为圆柱形透明管道，将其水平放置于作物种植点正下方。透明根管前后端可设置螺纹实现根管之间的连接。多段透明根管通过螺纹连接成不同深度的根系监测通道，在竖直方向均匀排布组成一组通道，通道在水平方向均布排列构成多通道；

所述360度多层次旋转式图像监测仪包括柱型360度旋转主机、LED光源、运动模块、供电电源和数据传输存储模块；所述主机通过数据传输存储模块接受远程控制指令后控制运动模块在通道内移动，配合LED光源可实时监测不同深度植物根系原位生长状况,实时、定时、定点的获取多组作物根系表型数据；通过采集分布在不同深度根管附近的作物根系图像，进行不同时间与空间多幅图片的拼接，保证对植物根系全面信息的获取；

所述根系监测管道两端装配密封盖，营造避光环境，避免外界光线对根系的影响。

上述系统中，根系检测通道四个角落还可分别设置有通风管、提升机机构。由此在通道中间与四个角落形成六个楼梯间。通风管能够实现管道内的通风功能，提升机机构可以将RGV小车从地面运输至通道轨道，或者在各层轨道之间移动，楼梯间可供工作人员从地面进入通道实施设备维修。

其中，根系检测通道4上的轨道5可设置为工字钢结构，所述导向槽至少部分包围所述工字钢结构的上部，在所述RGV小车41偏离第一方向旋转时抵接工字钢结构的凹槽，引导所述述RGV小车41恢复至沿所述轨道5以第一方向移动。在根系检测通道4设置为多层的情况下，其每一层根系检测通道4均可分别的在其地面的中间位置均分别设置有沿第一方向向上凸出的设置的轨道5。

根系检测通道4端部所设置的提升机55垂直地连接各层所述根系检测通道4。所述提升机55内上下移动的载板51表面还在对应根系检测通道4地面的中间位置设置有轨道5，所述RGV小车41沿轨道5进入提升机55内，随同所述载板51向上移动至上一层根系检测通道4或向下移动至下一层根系检测通道4，沿轨道5以第一方向在其所到达的一层根系检测通道4内移动。所述的提升机55可设置为图8所示，包括：

支架54，其垂直贯通上下各层根系检测通道4；

丝杆53，其平行于所述支架54，设置在支架54之间，各丝杆53同步旋转；

丝杆螺母固定座52，其与丝杆53螺纹连接，随同所述丝杆53旋转而沿所述丝杆53向上移动或向下移动；

载板51，其一端与所述丝杆螺母固定座52固定连接，随同所述丝杆螺母固定座52同步的由丝杆53以及丝杆螺母固定座52驱动而沿所述丝杆53向上移动或向下移动，带动运行至载板51上的RGV小车41向上移动至上一层根系检测通道4或向下移动至下一层根系检测通道4。各层所述根系检测通道4之间的高度差可设置为不超过集成平台42上所设置的表型获取传感器组44能够采集的玻璃视窗1内作物根系沿第一方向分布的各类表型数据的高度范围。

由此，本发明发系统能够针对植物基因组学研究和分子育种的需求以及现有根系表型获取技术的不足，具有高通量、高精度的田间根系作物表型获取方案。本发明可以在最接近自然的状态下，通过多通道根管监测系统和根窗监测系统进行田间作物根系表型的获取与分析，解决了现有根系监测设备存在的不能开展田间大批量实验、不能开展精确、自动获取与分析作物根系表型的问题。本发明可通过多通道的监测方式，采用内窥式图像获取装置，可实时、动态、全天候地采集多种植物根系土壤水分、温度以及作物根系生长参数的数据和图像。本发明能够通过根窗技术与内窥式图像获取技术无损伤、可持续、高频率跟踪观测、原位采集土壤根系信息，避免水培或凝胶培养等此类不能反应作为在正常土壤中的水分分布、营养分布、土壤结构、微生物作用的缺点。利用该技术可以对作物根系进行无损伤、高通量、全自动根系表型分析，可测量分析参数如根冠结构(包括跟深、冠幅等)、根冠面积、根长等。

在更为具体的实现方式下，本发明可具体将根系监测通道为长方体结构，两侧面之间的间距在60-70cm范围内，可供工作人员进入实施设备维修，左侧为实心挡土板，右侧为透明玻璃视窗，可进行田间作物根系的观测；根系监测通道还可进一步设置辅助光照控制系统。所述辅助光照控制系统包括LED灯组与图7所示的遮阳帘11。LED灯组安装于RGV小车上，根据图像采集的需求，通过控制LED灯组的开关进行补光；遮阳帘的材质可采用不通光材料,安装于根系监测通道内采光井上，提供了一个封闭光环境,能够保证作物根系成像不受外界光照干扰，在使用遮阳帘提供封闭光环境的情况下,处理装置对于接收到的二维作物根系图像序列可以使用普通阂值分割方法进行图像分割,此种方式可以简化处理过程,提高了分析效率。

以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种田间作物根系表型的获取系统，其特征在于，包括：

第一方向根系表型获取子系统，其沿第一方向排列，包括根系检测通道(4)、玻璃视窗(1)、轨道(5)以及RGV小车(41)；其中，

所述根系检测通道(4)沿第一方向埋设在作物根系生长区域边缘；

所述玻璃视窗(1)，其沿第一方向设置在根系检测通道(4)中接近作物根系生长区域一侧的侧壁上；

所述轨道(5)，其沿第一方向向上凸出设置在根系检测通道(4)地面的中间位置；

所述RGV小车(41)，其底座上设置有与所述轨道(5)配合的导向槽和行走轮，所述行走轮驱动所述RGV小车(41)沿第一方向设置的所述轨道(5)移动；所述RGV小车(41)上还设置有：

可调云台(43)，其包括垂直设置在RGV小车(41)上的第一滑动导轨，所述第一滑动导轨平行于所述玻璃视窗(1)随所述RGV小车(41)移动而同步地沿第一方向移动；所述第一滑动导轨上还沿第二方向水平地连接有第二滑动导轨，所述第二滑动导轨相对所述第一滑动导轨移动以接近所述玻璃视窗(1)或远离玻璃视窗(1)；

集成平台(42)，其设置在所述第二滑动导轨上，所述集成平台设置为同时垂直于所述第一滑动导轨以及第二滑动导轨且平行于所述玻璃视窗(1)，所述集成平台(42)上接近玻璃视窗(1)的一侧设置有表型获取传感器组(44)，用于分别采集玻璃视窗(1)内作物根系沿第一方向分布的各类表型数据；

所述田间作物根系表型的获取系统还包括第二方向根系表型获取子系统，其垂直于所述第一方向根系表型获取子系统沿第二方向排列，用于在第一方向根系表型获取子系统采集作物根系沿第一方向分布的表型数据的同时，扫描获取作物根系沿第二方向分布的表型数据；

其中，所述第一滑动导轨、所述第二滑动导轨以及所述集成平台(42)之间相互垂直；所述第一方向根系表型获取子系统、第二方向根系表型获取子系统所分别获取的作物根系的表型数据的视角相互垂直；

所述第二方向根系表型获取子系统，其包括：

根管阵列，其设置在相对的两个根系检测通道(4)之间，包括相互平行且排列为N排M列的根管，其中，每一排根管之间间距相等，每一列相邻两个根管之间埋设在作物根系生长区域内的深度的差值相同，根管埋设的最深深度不超过所述根系检测通道(4)内轨道(5)所设置的深度，所述根管的两端均分别设置在所述根系检测通道(4)内；

监测仪(6)，其设置在所述根管阵列的每一根根管内，分别在各所述根管(2)内水平移动并沿根管的周向旋转，拍摄各根管沿线360°范围内作物根系的分布状况。

2.如权利要求1所述的田间作物根系表型的获取系统，其特征在于，所述轨道(5)为工字钢结构，所述导向槽至少部分包围所述工字钢结构的上部，在所述RGV小车(41)偏离第一方向旋转时抵接工字钢结构的凹槽，引导所述述RGV小车(41)恢复至沿所述轨道(5)以第一方向移动。

3.如权利要求2所述的田间作物根系表型的获取系统，其特征在于，所述表型获取传感器组(44)包括：高光谱成像模块、红外热成像模块、近红外成像模块、荧光成像模块、雷达扫描成像单元。

4.如权利要求3所述的田间作物根系表型的获取系统，其特征在于，所述根系检测通道(4)包括有多层，每一层根系检测通道(4)地面的中间位置均分别设置有沿第一方向向上凸出的设置的轨道(5)。

5.如权利要求4所述的田间作物根系表型的获取系统，其特征在于，各层所述根系检测通道(4)的端部还垂直地连接有提升机(55)，所述提升机(55)内设置有能够上下移动的载板(51)，载板(51)表面还在对应根系检测通道(4)地面的中间位置设置有轨道(5)，所述RGV小车(41)沿轨道(5)进入提升机(55)内，随同所述载板(51)向上移动至上一层根系检测通道(4)或向下移动至下一层根系检测通道(4)，沿轨道(5)以第一方向在其所到达的一层根系检测通道(4)内移动。

6.如权利要求5所述的田间作物根系表型的获取系统，其特征在于，所述提升机(55)包括：

支架(54)，其垂直贯通上下各层根系检测通道(4)；

丝杆(53)，其平行于所述支架(54)，设置在支架(54)之间，各丝杆(53)同步旋转；

丝杆螺母固定座(52)，其与丝杆(53)螺纹连接，随同所述丝杆(53)旋转而沿所述丝杆(53)向上移动或向下移动；

载板(51)，其一端与所述丝杆螺母固定座(52)固定连接，随同所述丝杆螺母固定座(52)同步的由丝杆(53)以及丝杆螺母固定座(52)驱动而沿所述丝杆(53)向上移动或向下移动，带动运行至载板(51)上的RGV小车(41)向上移动至上一层根系检测通道(4)或向下移动至下一层根系检测通道(4)。

7.如权利要求6所述的田间作物根系表型的获取系统，其特征在于，各层所述根系检测通道(4)之间的高度差不超过集成平台(42)上所设置的表型获取传感器组(44)能够采集的玻璃视窗(1)内作物根系沿第一方向分布的各类表型数据的高度范围。

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