CN113702096A - 植物根际箱、根际箱土壤样本采集装置及采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植物根际箱、根际箱土壤样本采集装置及采集方法，所述植物根际箱包括箱体、多个第一安装槽、多个第二安装槽、多个第一隔板和多个第二隔板，箱体内具有容纳腔，多个第一安装槽分别设在箱体的前端内侧面，且第一安装槽沿箱体的高度方向延伸，多个第一安装槽在箱体的长度方向上间隔布置，多个第二安装槽分别设在箱体的左端内侧面，且第二安装槽沿箱体的高度方向延伸，多个第二安装槽在箱体的宽度方向上间隔布置，第一隔板和第二隔板均设在容纳腔内。本发明的植物根际箱，能够在植物正常生长的下对植物的根际土壤进行原位取样，提高数据检测精度。

Description

植物根际箱、根际箱土壤样本采集装置及采集方法

技术领域

本发明涉及植物根际研究设备技术领域，具体涉及一种植物根际箱、一种根际箱土壤样本采集装置及一种样本采集方法。

背景技术

根际一般指离根轴表面数毫米范围之内，是土壤-根系-微生物相互作用的微区域，受根系生理活动的影响，在物理、化学和生物特性上不同于原土体的特殊土区；是植物-土壤-微生物及其环境条件相互作用的场所，是一种特殊的微生态系统。不同的植物类型、土壤类型、水分状况下，其根际的pH值、Eh值和微生物、根系活动情况等性质都不同。与一般土体相比，根际环境具有独特的、动态的物理、化学和生物学性质。

然而在实际的培养过程中，对于不同的植物类型或不同的植物根系形态，固定大小、角度的根际箱无法适应相应的生长条件，造成对于不同植物的根际土壤的取用形成误差。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

相关技术中公开了一种自主控制根际箱，该根际箱包括基座、转轴、步进电机、伸缩调节系统、感应面和二维控制隔室。转轴和步进电机结合以实现装置整体的自由角度倾斜。伸缩调节系统实现根际箱体的大小可控。仪表盘中设置控制模块，其中单片机进行数据传递与处理。感应面传出土壤环境的相关数据至仪表盘监控处理，可实现根系生长环境的可控。二维控制隔板可拆卸取用，二维控制隔室较薄，使用时，植物根系生长呈现二维平面构型。该相关技术能够不同种类或根系形态的植物的正常生长及无法监测和调控土壤环境条件参数的根际箱难以保证植物根系在适宜的条件下生长的问题。然而本申请的发明人研究发现，该相关技术中的根际箱通过人为干预植物的生长空间，加入了过多的人为干预因素，对最终的土壤样本的参数造成了干涉，不利于对植物根际的研究。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种植物根际箱，能够在植物正常生长的下对植物的根际土壤进行取样，提高植物根际环境土壤的数据检测精度。

本发明实施例还提出了一种根际箱土壤样本采集装置。

本发明实施例还提出了一种样本采集方法。

根据本发明实施例的植物根际箱，包括：箱体，所述箱体内具有容纳腔，所述容纳腔用于盛放根际土壤；多个第一安装槽，多个所述第一安装槽分别设在所述箱体的前端内侧面，且所述第一安装槽沿箱体的高度方向延伸，多个所述第一安装槽在所述箱体的长度方向上间隔布置；多个第二安装槽，多个所述第二安装槽分别设在所述箱体的左端内侧面，且所述第二安装槽沿箱体的高度方向延伸，多个所述第二安装槽在所述箱体的宽度方向上间隔布置；多个第一隔板和多个第二隔板，所述第一隔板和第二隔板均设在所述容纳腔内，所述第一隔板与所述第二隔板相连，且所述第一隔板与所述第二隔板正交布置以将所述容纳腔分割成多个相互独立的根际单元，所述第一隔板设在所述第一安装槽内，且多个所述第一隔板与多个所述第一安装槽一一对应，所述第二隔板设在所述第二安装槽内，且多个所述第二隔板与多个所述第二安装槽一一对应。

根据本发明实施例的植物根际箱，能够在植物正常生长的下对植物的根际土壤进行取样，提高植物根际环境土壤的数据检测精度。

根据本发明实施例的根际箱土壤样本采集装置，包括：底座；机架，所述机架与底座相连，所述机架在上下方向上延伸；多个第一导轨，多个所述第一导轨与所述机架相连，且多个所述第一导轨在上下方向上间隔布置；多个根际箱，多个所述根际箱分别设在相邻的两个所述第一导轨之间和所述底座上，且多个所述根际箱在左右方向上间隔布置，所述根际箱为上述实施例中所述的根际箱；多个取样组件，所述取样组件设在所述第一导轨的下端，且多个所述取样组件与多个所述第一导轨一一对应，所述取样组件在所述第一导轨上可左右移动，所述取样组件用于采集根际箱内的土壤。

根据本发明实施例的根际箱土壤样本采集装置，能够提高根际箱土壤样本采集的自动化程度，还提高了植物根际环境土壤样本采集的精度。

在一些实施例中，所述取样组件包括滑块、第一伸缩件、外筒、内筒、第二伸缩件、取土筒、第三伸缩件和推土板，所述滑块与所述第一导轨相连，且所述滑块在所述第一导轨上可移动，所述第一伸缩件与所述滑块相连，所述外筒与所述第一伸缩件相连，所述外筒上设有第一通孔，所述第一通孔贯通所述外筒的壁面，所述内筒设在所述外筒内，所述内筒相对于所述外筒可转动，所述内筒上设有第二通孔，所述第二通孔贯通所述内筒的壁面，所述第一通孔与所述第二通孔相对布置，所述第二伸缩件设在所述内筒内，所述取土筒可伸出或收回所述第一通孔以使所述取土筒插入或拔出土壤以采集样本，所述第三伸缩件设在所述取土筒内，所述第三伸缩件设在所述取土筒的内底面，所述推土板与所述第三伸缩件相连，所述推土板在所述取土筒内可移动。

在一些实施例中，所述取样组件还包括导向管，所述导向管与所述内筒相连，所述导向管套设在所述取土筒上，所述取土筒在所述导向管内可移动。

在一些实施例中，所述根际箱土壤样本采集装置还包括装瓶组件，所述装瓶组件包括滑板、第四伸缩件、第五伸缩件和置瓶架，所述滑板与所述滑块相连，且所述滑板在左右方向上可移动，所述第四伸缩件的一端与所述滑块相连，所述第四伸缩件的另一端与所述滑板相连，所述第四伸缩件用于驱动所述滑板在左右方向上可移动，所述第一伸缩件与所述滑板相连，所述第五伸缩件与所述机架相连，所述机架上设有第三通孔，所述第三通孔在左右方向上贯通所述机架以便所述取样组件在左右方向上通过所述机架，所述第五伸缩件与所述机架相连，所述置瓶架与所述第五伸缩件相连，所述第五伸缩件带动所述置瓶架在上下方向上移动，所述置瓶架用于盛放样本瓶。

在一些实施例中，所述装瓶组件还包括压瓶部件，所述压瓶部件与所述置瓶架相连，所述压瓶部件包括第六伸缩件和压盖，所述第六伸缩件与所述置瓶架相连，所述压盖与所述第六伸缩件相连，所述压盖在上下方向上可移动，所述压盖包括接料管和密封部，所述接料管与所述密封部相连，所述密封部用于密封所述样本瓶，所述接料管的一端与外界连通，所述接料管的另一端连通所述样本瓶。

在一些实施例中，所述根际箱土壤样本采集装置还包括换瓶组件，所述换瓶组件包括容纳箱、第七伸缩件和推板，所述容纳箱适于容纳所述样本瓶，所述第七伸缩件设在所述容纳箱内，所述推板与所述第七伸缩件相连以便所述推板在容纳箱内移动，所述容纳箱与所述置瓶架连通以便所述第七伸缩件将所述样本瓶推入所述置瓶架上。

在一些实施例中，所述根际箱土壤样本采集装置还包括多个移动组件，所述移动组件设在所述根际箱下方，且多个所述移动组件与多个所述根际箱一一对应，所述移动组件包括第二导轨、移动板和第八伸缩件，所述第二导轨在前后方向延伸，所述移动板设在前后方向上在所述第二导轨上可移动，所述根际箱与所述移动板相连，所述第八伸缩件与所述移动板相连以便带动所述根际箱在前后方向上移动。

在一些实施例中，所述根际箱土壤样本采集装置还包括控制部件，所述控制部件与所述第一伸缩件、第二伸缩件、第三伸缩件、第四伸缩件、第五伸缩件、第六伸缩件、第七伸缩件、第八伸缩件和第一驱动电机相连，所述控制部件内设有通讯接收模块，所述通讯接收模块用于接收。

根据本发明是实施例的样本采集方法，利用如上述任一项实施例中所述的根际箱土壤样本采集装置，所述样本采集方法包括：移动终端通过通讯发送模块将根际单元指令和取样深度指令发送至通讯接收模块；所述控制器根据所述根际单元指令控制所述移动组件移动所述根际箱和所述取样组件，所述控制器根据所述取样深度指令控制所述取样组件插入土壤的深度；所述装瓶组件提升所述样本瓶并配合所述取样组件将土壤样本装入所述样本瓶内；所述装瓶组件降低所述样本瓶的高度完成土壤样本采集。

根据本发明实施例的样本采集方法，能够提高根际箱样本采集的自动化程度，还提高了植物根际样本采集的精度。

附图说明

图1是本发明实施例的植物根际箱的结构示意图。

图2是本发明实施例的植物根际箱的俯视示意图。

图3是本发明实施例的植物根际箱中第一隔板的结构示意图。

图4是本发明实施例的根际箱土壤样本采集装置的结构示意图。

图5是图4中所示根际箱土壤样本采集装置的主视示意图。

图6是本发明实施例的根际箱土壤样本采集装置中第一导轨与取样组件的结构示意图。

图7是本发明实施例的根际箱土壤样本采集装置中取样组件的剖视示意图，且不包括第一伸缩件。

图8是本发明实施例的根际箱土壤样本采集装置中取样组件的剖视示意图，且不包括第一伸缩件、外筒和内筒。

图9是本发明实施例的根际箱土壤样本采集装置中取样组件与压瓶组件配合示意图。

附图标记：

根际箱100，箱体1，第一安装槽2，第二安装槽3，第一隔板4，连接槽41，第二隔板5，底座6，

机架7，

第一导轨8，

取样组件9，滑块91，第一伸缩件92，外筒93，第一通孔931，内筒94，第二通孔941，第二伸缩件95，取土筒96，第三伸缩件97，推土板98，导向管99，第一驱动电机910，

装瓶组件10，滑板101，第四伸缩件102，第五伸缩件103，置瓶架104，压瓶部件105，第六伸缩件1051，压盖1052，接料管10521，密封部10522，

换瓶组件11，容纳箱111，第七伸缩件112，推板113，置瓶箱114，

移动组件12，第二导轨121，移动板122，第八伸缩件123，

样本瓶13。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，根据本发明实施例的植物根际箱包括箱体1、多个第一安装槽2、多个第二安装槽3、多个第一隔板4和多个第二隔板5。

箱体1内具有容纳腔，容纳腔用于盛放土壤。

具体地，如图1所示，箱体1内具有一个开口向上的容纳腔，容纳腔内用于盛放土壤及种植在土壤内的植物。

多个第一安装槽2分别设在箱体1的前端内侧面，且第一安装槽2沿箱体1的高度方向延伸，多个第一安装槽2在箱体1的长度方向上（如图1中所示的左右方向）间隔布置。

具体地，如图1所示，第一安装槽2在上下方向上延伸，且多个第一安装槽2在左右方向上均匀间隔布置。箱体1的前端内侧面及箱体1的后端内侧面均设有多个第一安装槽2，箱体1前端的第一安装槽2的数量与箱体1后端的第一安装槽2的数量相同，且箱体1前端的第一安装槽2与箱体1后端的第一安装槽2在前后方向上相对布置且一一对应。

多个第二安装槽3分别设在箱体1的左端内侧面，且第二安装槽3沿箱体1的高度方向延伸，多个第二安装槽3在箱体1的宽度方向上间隔布置。

具体地，如图1所示，第二安装槽3在上下方向上延伸，且第二安装槽3在上下方向上的尺寸与第一安装槽2在上下方向上的尺寸相同，多个第二安装槽3在前后方向上均匀间隔布置。

箱体1的左端内侧面及箱体1的右端内侧面均设有多个第二安装槽3，箱体1左端的第二安装槽3的数量与箱体1右端的第二安装槽3的数量相同，且箱体1左端的第二安装槽3与箱体1右端的第二安装槽3在左右方向上相对布置且一一对应。

第一隔板4和第二隔板5均设在容纳腔内，第一隔板4与第二隔板5相连，且第一隔板4与第二隔板5正交布置以将容纳腔分割成多个相互独立的根际单元，第一隔板4设在第一安装槽2内，且多个第一隔板4与多个第一安装槽2一一对应，第二隔板5设在第二安装槽3内，且多个第二隔板5与多个第二安装槽3一一对应。

具体地，如图1所示，第一隔板4设在第一安装槽2内，第二隔板5设在第二安装槽3内，第一隔板4沿前后方向延伸，第二隔板5沿左右方向延伸。

如图2所示，第一隔板4和第二隔板5上均设有连接槽41，连接槽41沿上下方向延伸，第一隔板4上的连接槽41插入第二隔板5上的连接槽41以便将第一隔板4与第二隔板5相连，当第一隔板4与第二隔板5相连后，第一隔板4与第二隔板5呈正交布置。

第一隔板4和第二隔板5上均设有多个通孔，通孔贯通隔板。

根据本发明实施例的植物根际箱，通过设置第一隔板4和第二隔板5能够将容纳腔分割成多个独立的根际单元，提高植物根际土壤样本取样时的准确性，第一隔板4和第二隔板5上设有通孔，植物的根系可通过通孔生长，避免了隔板对植物根系生长的阻碍，从而能够在植物正常生长的下对植物的根际进行取样，提高植物根际的数据检测精度。

下面参照图1和图3描述本发明实施例的植物根际箱的运行。

将多个第一隔板4一一对应地插入多个第一安装槽2内，第一隔板4上的连接槽41的开口朝上，将多个第二隔板5一一对应地插入多个第二安装槽3内，第二隔板5上的连接槽41的开口朝下，且第二隔板5上的连接槽41插入第一隔板4上的连接槽41，从而完成第一隔板4和第二隔板5的安装，需要说明的是，当第一隔板4与第二隔板5均安装至容纳腔后，第一隔板4的上端面与第二隔板5的下端面平齐，第一隔板4和第二隔板5将容纳腔分割成多个独立的根际单元。

将土壤放入容纳腔内，随后将植物种植在容纳腔的中央，从而完成植物的栽培。

如图3至图9所示，根据本发明实施例的根际箱土壤样本采集装置包括底座6、机架7、多个第一导轨8、多个根际箱100和多个取样组件9。

机架7与底座6相连，机架7在上下方向上延伸。

具体地，如图4所示，机架7的数量有两个，两个机架7分别与底座6相连且均在上下方向延伸，且两个机架7在左右方向上间隔布置。

多个第一导轨8与机架7相连，且多个第一导轨8在上下方向上间隔布置。

具体地，如图4所示，第一导轨8在左右方向延伸，且多个第一导轨8平行布置，第一导轨8的数量为两个，两个第一导轨8在上下方向上间隔布置，且位于下方的第一导轨8与底座6的上端面在上下方向上间隔布置。

多个根际箱100分别设在相邻的两个第一导轨8之间和底座6上，且多个根际箱100在左右方向上间隔布置，根际箱100为上述实施例中的根际箱100。

具体地，如图4所示，多个根际箱100分为两组，每组根际箱100组中根际箱100的数量相同，且每组根际箱100组中的多个根际箱100在左右方向上均匀间隔布置，且每组根际箱100组中的多个根际箱100在左右方向上的间隔距离相同。

两组根际箱100组在上下方向上间隔布置，位于最下方的一组根际箱100组设在底座6上，位于上方的一组根际箱100组设在两个第一导轨8中位于下方的一个第一导轨8的上端面。

可以理解的是，根际箱100组的数量并不限于此，根际箱100组的数量与第一导轨8的数量相同。

取样组件9设在第一导轨8的下端，且多个取样组件9与多个第一导轨8一一对应，取样组件9在第一导轨8上可左右移动，取样组件9用于采集根际箱100内的土壤。

具体地，如图4所示，取样组件9的数量为两个，两个取样组件9与两个第一导轨8一一对应，取样组件9设在第一导轨8的下端，且取样组件9位于根际箱100的上方。

根据本发明实施例的根际箱土壤样本采集装置，通过设置多个根际箱100，可同时对多株植物进行栽培，从而增加根际土壤样本的采集量，增加根际土壤样本检测数据的准确性。通过取样组件9可自动采集土壤样本，并且多个取样组件9与多个根际箱100相互配合，能够快速采集多个根际土壤样本，能够提高根际箱100样本采集的自动化程度，还提高了植物根际样本采集的精度。

在一些实施例中，取样组件9包括滑块91、第一伸缩件92、外筒93、内筒94、第二伸缩件95、取土筒96、第三伸缩件97和推土板98，滑块91与第一导轨8相连，且滑块91在第一导轨8上可移动，第一伸缩件92与滑块91相连，外筒93与第一伸缩件92相连，外筒93上设有第一通孔931，第一通孔931贯通外筒93的壁面，内筒94设在外筒93内，内筒94相对于外筒93可转动，内筒94上设有第二通孔941，第二通孔941贯通内筒94的壁面，第一通孔931与第二通孔941相对布置，第二伸缩件95设在内筒94内，取土筒96可伸出或收回第一通孔931以使取土筒96插入或拔出土壤以采集样本，第三伸缩件97设在取土筒96内，第三伸缩件97设在取土筒96的内底面，推土板98与第三伸缩件97相连，推土板98在取土筒96内可移动。

具体地，如图3和图4所示，取样组件9还包括第一驱动电机910。

第一导轨8上沿左右方向设有滑槽，滑块91上设有滑轮，滑块91相对于滑块91可转动，滑轮设在滑槽内，滑轮通过电机驱动。第一伸缩件92的上端与滑块91相连，第一伸缩件92的下端与外筒93相连，内筒94穿设在外筒93内，且内筒94与外筒93同轴布置，第一驱动电机910设在内筒94与外筒93之间，且第一驱动电机910的输出轴与内筒94的外底面相连，第一驱动电机910固定在外筒93的内底面上，第一驱动电机910带动内筒94在外筒93内转动。

外筒93的筒壁上设有第一通孔931，内筒94的筒壁上设有第二通孔941，第一通孔931和第二通孔941在内外方向上相对布置。第二伸缩件95倾斜设在内筒94内部，取土筒96与第二伸缩件95的活动端相连，取土筒96的下端开口且内部具有用于盛放土壤样本的容纳空间，取土筒96的下端为尖状结构，第三伸缩件97设在取土筒96的内底面，推土板98与第三伸缩件97的活动端相连，推土板98的尺寸等于取土筒96的内径。

本发明实施例的根际箱土壤样本采集装置，通过设置第一伸缩件92能够带动外筒93插入土壤内，通过设置外筒93且在外筒93上设置第一通孔931，设置内筒94及在内筒94上设置第二通孔941，且内筒94在第一驱动电机910的带动下相对于外筒93可转动，可以避免取土筒96未达到指定取样深度时遭到其他深度的土壤侵入取土筒96内部造成检测结果的不准确，并且取土筒96的下端设置为尖状结构能够保证土壤取样时便于取土筒96插入土壤，第三伸缩件97和推土板98可将取土筒96内的土壤样本推出取土筒96，避免残留样本影响下次取样的准确性。

在一些实施例中，取样组件9还包括导向管99，导向管99与内筒94相连，导向管99套设在取土筒96上，取土筒96在导向管99内可移动。

具体地，如图4所示，导向管99的下端与第二通孔941连通，取土筒96穿设在导向管99内且在导向管99内可上下移动。

本发明实施例的根际箱土壤样本采集装置，通过设置导向管99，能够在取土筒96移动的过程中为取土筒96进行导向，避免取土筒96发生位置偏差导致取土筒96未达到指定取样位置，提高了取样的准确性。

在一些实施例中，根际箱土壤样本采集装置还包括装瓶组件10，装瓶组件10包括滑板101、第四伸缩件102、第五伸缩件103和置瓶架104，滑板101与滑块91相连，且滑板101在左右方向上可移动，第四伸缩件102的一端与滑块91相连，第四伸缩件102的另一端与滑板101相连，第四伸缩件102用于驱动滑板101在左右方向上可移动，第一伸缩件92与滑板101相连，第五伸缩件103与机架7相连，机架7上设有第三通孔，第三通孔在左右方向上贯通机架7以便取样组件9在左右方向上通过机架7，第五伸缩件103与机架7相连，置瓶架104与第五伸缩件103相连，第五伸缩件103带动置瓶架104在上下方向上移动，置瓶架104用于盛放样本瓶13。

具体地，如图4、图5和图6所示，滑板101设在滑块91的下端，且滑板101位于第一导轨8的正下方，滑块91上设有沿左右方向延伸的滑槽，滑板101的前后两端设在滑槽内，第四伸缩件102的固定端与滑块91相连，第四伸缩件102的活动端与滑板101相连以便驱动滑板101在左右方向上移动，第一伸缩件92的上端与滑板101的下端面相连。

第五伸缩件103与机架7相连，第五伸缩件103活动端与置瓶架104相连，第五伸缩件103能带动置瓶架104上下移动。置瓶架104为一个U型框架，且置瓶架104的开口朝向第一导轨8，机架7上设有第三通孔，第三通孔在左右方向上贯通机架7，第三通孔的尺寸能够使取样组件9通过。

本发明实施例的根际箱土壤样本采集装置，通过装瓶组件10与取样组件9的配合，无需人工操作，也能够将取土筒96内采集到的土壤样本装入样本瓶13内，不仅能够降低土壤取样的劳动强度，提高取样自动化程度，还能够避免人为接触样本造成样本污染，提高实验样本的准确性。

在一些实施例中，装瓶组件10还包括压瓶部件105，压瓶部件105与置瓶架104相连，压瓶部件105包括第六伸缩件1051和压盖1052，第六伸缩件1051与置瓶架104相连，所述压盖1052与第六伸缩件1051相连，压盖1052在上下方向上可移动，压盖1052包括接料管10521和密封部10522，接料管10521与所述密封部10522相连，密封部10522用于密封样本瓶13，接料管10521的一端与外界连通，接料管10521的另一端连通样本瓶13。

具体地，如图4、图5和图9所示，第六伸缩件1051与置瓶架104相连，第六伸缩件1051的活动端穿过置瓶架104且沿上下方向可移动，压盖1052与第六伸缩件1051的活动端相连，且压盖1052设在置瓶架104内侧，压盖1052在第六伸缩件1051的带动下在上下方向上可移动，压盖1052包括接料管10521和密封部10522，密封部10522的上端与第六伸缩件1051相连，密封部10522的内部中空且密封部10522的外轮廓大体为圆台形，接料管10521与密封部10522相连，接料管10521内部中空，接料管10521的上端连通外界，接料管10521的下端连通密封部10522内部。

优选地，接料管10521倾斜设在密封部10522上，且接料管10521的倾斜角度与第二伸缩件95的倾斜角度相同，从而便于第二伸缩件95带动取土筒96进入接料管10521内。

本发明实施例的根际箱土壤样本采集装置，通过设置压瓶部件105，能够将样本瓶13牢牢固定在置瓶架104上，并且通过压盖1052的密封部10522能够对样本瓶13的瓶口进行密封，通过接料管10521与第二伸缩件95的配合实现土壤样本的采集，从而无需人工采集土壤，不仅提高了采集装置的自动化程度，还避免了人为对土壤样本的污染，提高了土壤样本检测数据的准确性。

在一些实施例中，根际箱土壤样本采集装置还包括换瓶组件11，换瓶组件11包括容纳箱111、第七伸缩件112和推板113，容纳箱111适于容纳样本瓶13，第七伸缩件112设在容纳箱111内，推板113与第七伸缩件112相连以便推板113在容纳箱111内移动，容纳箱111与置瓶架104连通以便第七伸缩件112将样本瓶13推入置瓶架104上。

具体地，如图4和图5，容纳箱111与底座6相连，容纳箱111内具有容纳空间用于盛放未使用的样本瓶13，需要说明的是，容纳箱111内可以容纳多个未使用的样本瓶13，多个未使用的样本瓶13在前后方向上均匀排布，第七伸缩件112设在容纳箱111内，推板113与第七伸缩件112的活动端相连，第七伸缩件112带动推板113在前后方向上移动，容纳箱111的前端与置瓶架104连通。

本发明实施例的根际箱土壤样本采集装置，通过设置换瓶组件11，能够将样本瓶13自动推入置瓶架104内，无需人工操作，提高了采集装置的自动化程度，并且通过第七伸缩件112和推板113的配合，能够将装有样本的样本瓶13推出置瓶架104并重新装填未使用的样本瓶13，实现了样本瓶13的更换。

在一些实施例中，换瓶组件11还包括置瓶箱114，置瓶箱114与底座6相连，置瓶箱114沿前后方向布置，且置瓶箱114的后端与置瓶架104连通，置瓶箱114用于接收由置瓶架104排出的装有土壤样本的样本瓶13。

优选地，在置瓶箱114的上端还设有盖板（未示出），盖板与置瓶箱114可拆卸地相连，例如，盖板与置瓶箱114通过卡扣相连，盖板用于密封置瓶箱114。

本发明实施例的根际箱土壤样本采集装置，通过设置置瓶箱114，能够保存由置瓶架104排出的装有土壤样本的样本瓶13，并且通过设置盖板对置瓶箱114进行密封，避免了外界环境对土壤样本的污染，从而提高土壤样本检测数据的准确性。

在一些实施例中，换瓶组件11还包括光电传感器，光电传感器设在机架7上，且光电传感器与置瓶架104在左右方向上相对布置，光电传感器用于监测样本瓶13是否位于置瓶架104上。

本发明实施例的根际箱土壤样本采集装置，通过设置光电传感器，能够监测样本瓶13是否位于置瓶架104上，避免置瓶架104上未装入样本瓶13导致土壤样本泄漏。

在一些实施例中，根际箱土壤样本采集装置还包括多个移动组件12，移动组件12设在根际箱100下方，且多个移动组件12与多个根际箱100一一对应，移动组件12包括第二导轨121、移动板122和第八伸缩件123，第二导轨121在前后方向延伸，移动板122设在前后方向上在第二导轨121上可移动，根际箱100与移动板122相连，第八伸缩件123与移动板122相连以便带动根际箱100在前后方向上移动。

具体地，如图4和图5所示，当根际箱100设在相邻的两个第一导轨8之间时，第二导轨121设在两个第一导轨8中位于下方的一个第一导轨8的上端面，当根际箱100设在底座6上时，第二导轨121设在底座6上且位于根际箱100的下方。

第二导轨121沿前后方向延伸，第二导轨121的数量有两个，两个第二导轨121在左右方向上间隔布置且两者平行布置，移动板122的底部设有滑槽，滑槽卡设在第二导轨121上，且移动板122在第二导轨121上在前后方向可移动，根际箱100设在移动板122上。第八伸缩件123设在移动板122下方，且第八伸缩件123的活动端与移动板122相连，第八伸缩件123的固定端设在底座6上。

本发明实施例的根际箱土壤样本采集装置，通过设置移动组件12，能够驱动根际箱100在前后方向移动，移动组件12与取样组件9相互配合，能够对根际箱100各个位置的土壤进行采集，提高根际箱100样本采集的自动化程度。

在一些实施例中，根际箱土壤样本采集装置还包括控制部件（未示出），控制部件与第一伸缩件92、第二伸缩件95、第三伸缩件97、第四伸缩件102、第五伸缩件103、第六伸缩件1051、第七伸缩件112、第八伸缩件123和第一驱动电机910相连，控制部件内设有通讯接收模块，通讯接收模块用于接收。

需要说明的是，控制部件用于控制第一伸缩件92、第二伸缩件95、第三伸缩件97、第四伸缩件102、第五伸缩件103、第六伸缩件1051、第七伸缩件112、第八伸缩件123的伸展和收缩以及控制第一驱动电机910的转动角度。控制部件还可接收移动终端发出的控制信号。

本发明实施例的根际箱土壤样本采集装置，通过设置控制部件，能够实现根际箱土壤样本采集装置的自动化操作，从而降低人工采集样本的劳动强度。

下面参照图1至图9描述本发明实施例的根际箱土壤样本采集装置的运行原理。

操作人员通过移动终端将需要采集的根际箱100编号、根际单元信息及取样深度信息通过通讯发送模块发送至控制器的通讯接收模块中，控制器依据根际箱100编号控制对应的取样组件9左右移动，移动组件12前后移动根际箱100，使取样组件9位于所需采集的根际单元正上方，第一伸缩件92带动外筒93向下插入根际单元内，需要说明的是，当外筒93未插入土壤时，外筒93上的第一通孔931和内筒94上的第二通孔941相互错开，使内筒94形成一个封闭的空间，根据取样深度控制第一伸缩件92的伸展距离，当达到预设的取样深度后，第一驱动电机910带动内筒94在外筒93内转动，当外筒93上的第一通孔931和内筒94上的第二通孔941相对后，启动第二伸缩件95，第二伸缩件95带动取土筒96在导向管99内移动，当取土筒96通过第二通孔941和第一通孔931伸出外筒93后，继续驱动第二伸缩件95，第二伸缩件95带动取土筒96插入土壤内，完成土壤样本的采集。随后收缩第二伸缩件95，第二伸缩件95带动取土筒96退回内筒94内，接着第一驱动电机910带动内筒94转动，外筒93上的第一通孔931和内筒94上的第二通孔941相互错开，使内筒94继续成为一个封闭的空间，从而避免其他深度的土壤对土壤样本进行污染。最后第一伸缩件92收缩，使外筒93退出根际箱100。

当外筒93退出根际箱100后，取样组件9向机架7靠近，第七伸缩件112通过推板113将容纳箱111内的样本瓶13推入置瓶架104内，当光电传感器被遮挡后，证明样本瓶13已安装到位，随后启动第六伸缩件1051，第六伸缩件1051伸展带动压盖1052压紧样本瓶13，接着启动第五伸缩件103，第五伸缩件103收缩以带动置瓶架104向上移动，当置瓶架104位于机架7上的通孔处后，第四伸缩件102带动滑板101向机架7移动，当取样组件9通过机架7上的通孔穿过机架7并位于样本瓶13的斜上方后，启动第二伸缩件95，第二伸缩件95带动取土筒96通过第二通孔941和第一通孔931伸出外筒93，第二伸缩件95继续伸展，并使取土筒96插入接料管10521内，随后启动第三伸缩件97，第三伸缩件97伸展带动推土板98移动已将取土筒96内的土壤样本输送至样本瓶13内，最后第三伸缩件97恢复至初始位，第二伸缩件95恢复至初始位，第四伸缩件102恢复至初始，取样组件9远离机架7并退回至初始位。

当样本瓶13内装入土壤样本后，第五伸缩件103伸展并使置瓶架104恢复至初始位置，随后启动第七伸缩件112，第七伸缩件112推动未装有土壤样本的样本瓶13向前移动并将装有土壤样本的样本瓶13推出置瓶架104，从而完成样本瓶13的替换，而装有土壤样本的样本瓶13被推入置瓶箱114内，待操作人员拿取。

根据本发明是实施例的样本采集方法，利用如上述任一项实施例中的根际箱土壤样本采集装置，样本采集方法包括：移动终端通过通讯发送模块将根际单元指令和取样深度指令发送至通讯接收模块。

控制器根据根际单元指令控制移动组件12移动根际箱100和取样组件9，控制器根据取样深度指令控制取样组件9插入土壤的深度。

装瓶组件10提升样本瓶13并配合取样组件9将土壤样本装入样本瓶13内。

装瓶组件10降低样本瓶13的高度完成土壤样本采集。

需要说明的是，在移动终端对发送根际单元指令和取样深度指令前还需对根际箱100进行编号以及对每个根际箱100的根际单元进行编号，例如从上到下从左至右将根际箱100依次编为1，2，3，4，5，……，N号根际箱100，对每个根际箱100的根际单元从前向后从右向左编为A1、A2、A3、……，AN。需要说明的是，每个根际箱100的位于中央的一个根际单元用于种植植物，因此移动终端输入该根际单元的编号视为无效指令。例如，1号根际箱100的第A20为1号根际箱100最中央的一个根际单元，当操作人员输入的根际单元为A20号根际单元时，控制器无法驱动取样组件9移动，且该信息也将在移动终端上显示。

在装瓶组件10降低样本瓶13的高度完成土壤样本采集后，还包括启动换瓶组件11将置瓶架104上的装有土壤样本的样本瓶13替换为未使用的样本瓶13。

由于根际箱100的尺寸一致，第一隔板4和第二隔板5的尺寸相同，则每个根际箱100中的根际单元数量相同，并且每个根际箱100中位于最中央的一个根际单元也随之确定且相同。

下面参照图1至图9描述本发明一些具体示例的样本采集方法。

操作人员通过移动终端编辑所需采集的根际箱100编号、根际单元编号及取样深度，例如，需要采集2号根际箱100第A3号根际单元土壤深度为5cm处的土壤样本，则编辑指令（2，A3，5）。控制器的通讯接收模块接收到该指令后，驱动图3中所示的位于上方的取样组件9进行取样。取样组件9向右移动至2号根际箱100，移动组件12前后移动，使取样组件9位于A3号根际单元的正上方。随后第一伸缩件92带动外筒93插入A3号根际单元中，插入的深度为5cm，随后取土筒96对该深度附近的土壤进行采集。完成采集后，取样组件9退出2号根际箱100，合装瓶组件10提升样本瓶13并配合取样组件9将土壤样本装入样本瓶13内。装瓶组件10降低样本瓶13的高度完成土壤样本收集。

最后，启动换瓶组件11将置瓶架104上的装有土壤样本的样本瓶13替换为未使用的样本瓶13，等待操作人员下一步的指令。

根据本发明实施例的样本采集方法，能够提高根际箱100样本采集的自动化程度，还提高了植物根际样本采集的精度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种植物根际箱，其特征在于，包括：

箱体，所述箱体内具有容纳腔，所述容纳腔用于盛放土壤；

多个第一安装槽，多个所述第一安装槽分别设在所述箱体的前端内侧面，且所述第一安装槽沿箱体的高度方向延伸，多个所述第一安装槽在所述箱体的长度方向上间隔布置；

多个第二安装槽，多个所述第二安装槽分别设在所述箱体的左端内侧面，且所述第二安装槽沿箱体的高度方向延伸，多个所述第二安装槽在所述箱体的宽度方向上间隔布置；

多个第一隔板和多个第二隔板，所述第一隔板和第二隔板均设在所述容纳腔内，所述第一隔板与所述第二隔板相连，且所述第一隔板与所述第二隔板正交布置以将所述容纳腔分割成多个相互独立的根际单元，所述第一隔板设在所述第一安装槽内，且多个所述第一隔板与多个所述第一安装槽一一对应，所述第二隔板设在所述第二安装槽内，且多个所述第二隔板与多个所述第二安装槽一一对应。

2.一种根际箱土壤样本采集装置，其特征在于，包括：

底座；

机架，所述机架与底座相连，所述机架在上下方向上延伸；

多个第一导轨，多个所述第一导轨与所述机架相连，且多个所述第一导轨在上下方向上间隔布置；

多个根际箱，多个所述根际箱分别设在相邻的两个所述第一导轨之间和所述底座上，且多个所述根际箱在左右方向上间隔布置，所述根际箱为权利要求1中所述的根际箱；

多个取样组件，所述取样组件设在所述第一导轨的下端，且多个所述取样组件与多个所述第一导轨一一对应，所述取样组件在所述第一导轨上可左右移动，所述取样组件用于采集根际箱内的土壤。

3.根据权利要求2中所述的根际箱土壤样本采集装置，其特征在于，所述取样组件包括滑块、第一伸缩件、外筒、内筒、第二伸缩件、取土筒、第三伸缩件和推土板，所述滑块与所述第一导轨相连，且所述滑块在所述第一导轨上可移动，所述第一伸缩件与所述滑块相连，所述外筒与所述第一伸缩件相连，所述外筒上设有第一通孔，所述第一通孔贯通所述外筒的壁面，所述内筒设在所述外筒内，所述内筒相对于所述外筒可转动，所述内筒上设有第二通孔，所述第二通孔贯通所述内筒的壁面，所述第一通孔与所述第二通孔相对布置，所述第二伸缩件设在所述内筒内，所述取土筒可伸出或收回所述第一通孔以使所述取土筒插入或拔出土壤以采集样本，所述第三伸缩件设在所述取土筒内，所述第三伸缩件设在所述取土筒的内底面，所述推土板与所述第三伸缩件相连，所述推土板在所述取土筒内可移动。

4.根据权利要求3中所述的根际箱土壤样本采集装置，其特征在于，所述取样组件还包括导向管，所述导向管与所述内筒相连，所述导向管套设在所述取土筒上，所述取土筒在所述导向管内可移动。

5.根据权利要求4中所述的根际箱土壤样本采集装置，其特征在于，还包括装瓶组件，所述装瓶组件包括滑板、第四伸缩件、第五伸缩件和置瓶架，所述滑板与所述滑块相连，且所述滑板在左右方向上可移动，所述第四伸缩件的一端与所述滑块相连，所述第四伸缩件的另一端与所述滑板相连，所述第四伸缩件用于驱动所述滑板在左右方向上可移动，所述第一伸缩件与所述滑板相连，所述第五伸缩件与所述机架相连，所述机架上设有第三通孔，所述第三通孔在左右方向上贯通所述机架以便所述取样组件在左右方向上通过所述机架，所述第五伸缩件与所述机架相连，所述置瓶架与所述第五伸缩件相连，所述第五伸缩件带动所述置瓶架在上下方向上移动，所述置瓶架用于盛放样本瓶。

6.根据权利要求5中所述的根际箱土壤样本采集装置，其特征在于，所述装瓶组件还包括压瓶部件，所述压瓶部件与所述置瓶架相连，所述压瓶部件包括第六伸缩件和压盖，所述第六伸缩件与所述置瓶架相连，所述压盖与所述第六伸缩件相连，所述压盖在上下方向上可移动，所述压盖包括接料管和密封部，所述接料管与所述密封部相连，所述密封部用于密封所述样本瓶，所述接料管的一端与外界连通，所述接料管的另一端连通所述样本瓶。

7.根据权利要求6中所述的根际箱土壤样本采集装置，其特征在于，还包括换瓶组件，所述换瓶组件包括容纳箱、第七伸缩件和推板，所述容纳箱适于容纳所述样本瓶，所述第七伸缩件设在所述容纳箱内，所述推板与所述第七伸缩件相连以便所述推板在容纳箱内移动，所述容纳箱与所述置瓶架连通以便所述第七伸缩件将所述样本瓶推入所述置瓶架上。

8.根据权利要求7所述的根际箱土壤样本采集装置，其特征在于，还包括多个移动组件，所述移动组件设在所述根际箱下方，且多个所述移动组件与多个所述根际箱一一对应，所述移动组件包括第二导轨、移动板和第八伸缩件，所述第二导轨在前后方向延伸，所述移动板设在前后方向上在所述第二导轨上可移动，所述根际箱与所述移动板相连，所述第八伸缩件与所述移动板相连以便带动所述根际箱在前后方向上移动。

9.根据权利要求8所述的根际箱土壤样本采集装置，其特征在于，还包括控制部件，所述控制部件与所述第一伸缩件、第二伸缩件、第三伸缩件、第四伸缩件、第五伸缩件、第六伸缩件、第七伸缩件、第八伸缩件和第一驱动电机相连，所述控制部件内设有通讯接收模块，所述通讯接收模块用于接收。

10.一种样本采集方法，其特征在于，利用如权利要求9中所述的根际箱土壤样本采集装置，所述样本采集方法包括：

移动终端通过通讯发送模块将根际单元指令和取样深度指令发送至通讯接收模块；

所述控制器根据所述根际单元指令控制所述移动组件移动所述根际箱和所述取样组件，所述控制器根据所述取样深度指令控制所述取样组件插入土壤的深度；

所述装瓶组件提升所述样本瓶并配合所述取样组件将土壤样本装入所述样本瓶内；

所述装瓶组件降低所述样本瓶的高度完成土壤样本采集。

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