CN114258850B - 一种无土栽培植物根部向地性生长的趣味实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无土栽培技术领域，具体为一种无土栽培植物根部向地性生长的趣味实验装置，包括：根部角度变换装置、夹持装置、营养液给养装置；其中，夹持装置安装于根部角度变换装置一侧，用于对植株进行简单的固定，所述根部角度变换装置设有手动角度变换、手柄自锁等功能，并通过结构实现多组不同角度的实验组进行对照实验，使实验更具完整性，所述营养液给养装置能够对营养液完成搅拌、输送等功能；本发明通过无土栽培技术与植物根部向地性生长实验相结合，增加了实验装置的便携性，提高了实验的准确度，无土栽培更有利于对植物根部生长状况进行实时观测。

Description

一种无土栽培植物根部向地性生长的趣味实验装置

技术领域

本发明涉及无土栽培技术领域，具体为一种无土栽培植物根部向地性生长的趣味实验装置。

背景技术

植物根部向地性生长实验在我国属于中小学期间即开展的生物实验之一，植物根系向地性是决定根系空间生长趋势的主要因素之一,对于养分吸收具有重要影响，此实验旨在孩子们能够对植物根部的生长概况建立初步概念；实际生活中，采用的是培养皿与生物基质相结合的方法，并通过将密封的培养皿进行相对地面不同角度调节达到探究植物根部向地性生长的目的，在该实验过程中，通常会有生物基质的密度分布不均、地心引力与生物基质共同对根部作用从而产生影响实验的无关变量；

目前，无土栽培技术是一门年轻的科学，但它已经发展应用到许多领域，这与它具有许多优点是分不开的，无土栽培具有节水、省力，不受地域空间的限制，更有利于现代化农业，这使它有了广阔的发展前景；

专利号为：CN102106252A的发明中描写了一种适用于植物根系生长对比观察的展示系统，该发明涉及不同生长条件下的植物根系生长 对比观察展示系统，具体是一种利用水培法平行 培养的可以满足植物连续生长需求的用于观察植 物根系生长对比实验的展示系统；该系统设有培养槽、营养液循环调控装置、移动架三个主要部分，培养槽和营养液循环调控装置分别设置于移动架上，培养槽和营养液循环调控装置通过管路 连通，培养槽所需的营养液由营养液循环调控装置提供，该发明既可以用于植物根系的向地性、向肥性、向水性等生长特性对比展示等教学工作，又为连续对比观察不同环境条件下的植物根系生长 情况提供了便利的实验工具，解决现有技术中存 在的无法直观、全面的测量，以及模拟、观测结果 不准确、缺乏对比观测功能等问题；

经过研究发现该发明不能对植物根系的向地性中的相关变量做出规避，进而使得探究植物根系的向地性实验的最终结果准确性存在一定问题，且该装置，缺少趣味性，无法引起中小学生的好奇心；根据上述问题，急需一种能够屏蔽在土壤中对植物根系的向地性的无土栽培实验装置，且适用于绝大多数对象都是中小学生的具有趣味性的实验装置。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种无土栽培植物根部向地性生长的趣味实验装置，本发明通过无土栽培技术与植物根部向地性生长实验相结合，增加了实验装置的便携性，提高了实验的准确度，无土栽培更有利于对植物根部生长状况进行实时观测，使用者操控根部角度变换装置中的手柄，能够同时对多组实验植株进行角度的变换，提高了实验的趣味性，增加实际操作对使用者的吸引力，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无土栽培植物根部向地性生长的趣味实验装置，包括：机架，其特征在于，还包括：根部角度变换装置、夹持装置、营养液给养装置；所述营养液给养装置主体结构与夹持装置安装于根部角度变换装置同一侧，所述夹持装置用于对观察植株进行夹持，所述营养液给养装置用于对观察植株进行营养液的输送；所述根部角度变换装置固定于机架顶部，用于对观察植株根部进行相对于地心引力角度的调节。

优选地，所述根部角度变换装置包括：摇把手柄装置、驱动转轮、安装轮盘、驱动支杆、转动安装杆、调节滑杆；所述摇把手柄装置固定安装于安装轮盘一侧，且与驱动转轮202无相对转动连接；所述驱动转轮转动安装于安装轮盘内部，所述驱动转轮设置有若干条驱动滑轨，所述驱动支杆一端安装有滑杆与驱动滑轨对应相配合，所述驱动支杆一端安装有与驱动滑轨一相对应配合的滑杆，所述驱动支杆另一端设置有驱动滑轨二并与调节滑杆对应配合，所述安装轮盘设置有滑槽并与驱动支杆主体配合滑动连接，所述调节滑杆另一端与转动安装杆固定，所述转动安装杆转动安装于安装轮盘另一面。

优选地，若干个与所述驱动转轮对应安装的驱动支杆中，其中有一个所述驱动支杆竖直向下安装，且其端部设置的驱动滑轨竖直向下，为根部向下实验提供对照组。

优选地，所述摇把手柄装置还包括：手柄，手柄安装块，所述手柄与手柄连接件相固定，所述手柄连接件内部设置有轮齿并与驱动转轮设置的外齿相啮合，所述手柄上滑动安装有柄头，所述柄头底部设置有螺纹，所述手柄安装块上圆周均匀设置有螺纹定位孔，且与柄头相配合，所述手柄安装块与安装轮盘固定，与手柄连接件转动连接。

优选地，所述夹持装置包括：固定夹块、移动夹块，所述固定夹块与转动安装杆固定连接，且底部安装有夹持连接块，所述夹持连接块上转动设置有滚动螺纹轴并与移动夹块底部设置的齿相啮合，所述移动夹块与转动安装杆滑动连接。

优选地，所述营养液给养装置包括：补液桶、输液管，所述补液桶固接于安装轮盘，所述驱动支杆中设置有与输液管相配合的安装孔，所述驱动支杆主体设置有滑槽，所述输液管一端滑动配合于驱动支杆滑槽，并穿过转动安装杆将端部设置的喷头设置于夹持装置内，所述输液管另一端汇集于主管道并与补液桶相通。

优选地，所述补液桶包括：桶体、搅拌端、密封塞、滤液推动片、搅拌滑杆，所述桶体与安装轮盘固定，所述密封塞安置于桶体桶口处，所述搅拌滑杆与桶体滑动安装，且搅拌滑杆底部设置有螺纹能够并与搅拌端上部设置的内壁螺纹相配合连接，搅拌端底部设置有螺旋桨，用于对营养液进行搅拌，所述滤液推动片安装于搅拌端下端。

优选地，所述搅拌滑杆顶部外露于密封塞，且设置有拉环，所述密封塞顶部设置有拉手，便于开启加入营养液或原料。

由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：

1.本发明通过设置根部角度变换装置、夹持装置、营养液给养装置，能够实现对多组观察植株根部进行夹持、角度变换以及营养液补给的功能，减少无关变量的影响，进一步的完善了植物向地性生长观察实验的准确性，且该装置简单易携，省水省肥，不受地域空间的限制，适合作为趣味性观察装置向中小学生进行推广。

2.本发明通过在根部角度变换装置中设置摇把手柄装置，能够让使用者摇动手柄对对多组观察植株根部同时进行相同变动的角度调整，方便观察与多组对照，增强了实验的趣味性，且能够对手柄进行固定，防止手柄自转，影响实验精度。

3.本发明中通过营养液给养装置能够完成营养液在桶体内的搅拌，通过夹持装置可以调整固定夹块与移动夹块之间的距离，以便更好的夹持并保护观察植株。

附图说明

图1为本发明的总装结构爆炸视图图；

图2为本发明的总装结构三维示意图；

图3为本发明根部角度变换装置、夹持装置、营养液给养装置侧面剖开三维示意图；

图4为本发明根部角度变换装置、夹持装置、营养液给养装置侧面剖开二维示意图

图5为本发明根部角度变换装置去除摇把手柄装置、安装轮盘之后的三维装配图；

图6为图5中另一角度二维装配示意图；

图7、图8为本发明营养液给养装置与部分根部角度变换装置装配示意图；

图9为本发明图8侧面二维示意图；

图10为本发明补液桶内部装配示意图；

图11、图12、图13为本发明摇把手柄装置装配示意图；

附图编号：1-机架、2-根部角度变换装置、3-夹持装置、4-营养液给养装置、201-摇把手柄装置、202-驱动转轮、203-安装轮盘、204-驱动支杆、205-转动安装杆、206-调节滑杆、301-固定夹块、302-移动夹块、303-夹持连接块、304-滚动螺纹轴、401-补液桶、402-输液管、2011-手柄、2012-手柄连接件、2013-手柄安装块、4011-桶体、4012-搅拌端、4013-密封塞、4014-滤液推动片、4015-搅拌滑杆。

具体实施方式

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明中的实施例中，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动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。

请参阅图1至图4，本发明提供一种技术方案：一种无土栽培植物根部向地性生长的趣味实验装置，包括：机架，与地面相接触为其他结构提供支撑，其特征在于，还包括：根部角度变换装置2、夹持装置3、营养液给养装置4；所述营养液给养装置4主体结构与夹持装置3安装于根部角度变换装置2同一侧，所述夹持装置3用于对观察植株进行夹持，所述营养液给养装置4用于对观察植株进行营养液的输送；所述根部角度变换装置2固定于机架1顶部，用于对观察植株根部进行相对于地心引力角度的调节，并观察植株根部生长方向从而得出实验结果。

本实施例中，由图3至图6可得，所述根部角度变换装置2包括：摇把手柄装置201、驱动转轮202、安装轮盘203、驱动支杆204、转动安装杆205、调节滑杆206；所述摇把手柄装置201固定安装于安装轮盘203一侧，且与驱动转轮202无相对转动连接；所述驱动转轮202转动安装于安装轮盘203内部，所述驱动转轮202设置有六条驱动滑轨，所述驱动支杆204一端安装有滑杆与驱动滑轨对应相配合，所述驱动支杆204一端安装有与驱动滑轨一相对应配合的滑杆，所述驱动支杆204另一端设置有驱动滑轨二并与调节滑杆206对应配合，所述安装轮盘203设置有滑槽并与驱动支杆204主体配合滑动连接，通过驱动转轮202的转动，使驱动支杆204沿安装轮盘203设置的滑槽上下滑动，因为驱动支杆204顶部设置有驱动滑轨与调节滑杆206配合，即可带动调节滑杆206，所述调节滑杆206另一端与转动安装杆205固定，所述转动安装杆205转动安装于安装轮盘203另一面，则调节滑杆206受驱动支杆204顶部设置有驱动滑轨驱动时转动安装杆205会转动。

本实施例中，由图6可得，六个与所述驱动转轮202对应安装的驱动支杆204中，其中有一个所述驱动支杆204竖直向下安装，且其端部设置的驱动滑轨竖直向下，为根部向下实验提供对照组，当调节滑杆206在驱动支杆204设置的驱动滑轨中移动，所述转动安装杆205不在角度变化。

本实施例中，由图3、图4、图11至图13可得，所述摇把手柄装置201还包括：手柄2011，手柄安装块2013，所述手柄2011与手柄连接件2012相固定，所述手柄连接件2012内部设置有轮齿并与驱动转轮202设置的外齿相啮合，控制摇动手柄2011即可带动与手柄连接件2012相连接的驱动转轮202，所述手柄2011上滑动安装有柄头20111，所述柄头20111底部设置有螺纹，所述手柄安装块2013上圆周均匀设置有六个螺纹定位孔，且与柄头20111相配合，每次转动手柄2011并将柄头20111与下一个螺纹定位孔螺纹拧紧，即可控制每次对观察植株根部的转动一个固定的角度，且锁紧之后能够防止误触手柄造成的实验误差，所述手柄安装块2013与安装轮盘203固定，与手柄连接件2012转动连接。

本实施例中，由图6、图8可得，所述夹持装置3包括：固定夹块301、移动夹块302，所述固定夹块301与转动安装杆205固定连接，且底部安装有夹持连接块303，所述夹持连接块303上转动设置有滚动螺纹轴304并与移动夹块302底部设置的齿相啮合，所述移动夹块302与转动安装杆205滑动连接，所述固定夹块301与移动夹块302之间设置有用于安置观察植株的配合孔，通过手动滚动滚动螺纹轴304控制移动夹块302移动以调节固定夹块301与移动夹块302之间的距离，便于适应不同直径的植株。

本实施例中，由图7至图10可得，所述营养液给养装置4包括：补液桶401、输液管402，所述补液桶401固接于安装轮盘203，所述驱动支杆204中设置有与输液管402相配合的安装孔，所述驱动支杆204主体设置有滑槽，所述输液管402一端滑动配合于驱动支杆204滑槽，并穿过转动安装杆205将端部设置的喷头4021设置于夹持装置3内，所述输液管402另一端汇集于主管道并与补液桶相通，将补液桶401打开并将营养液放入，并通过输液管402将营养液输入到观察植株根部。

本实施例中，由图10可得，所述补液桶401包括：桶体4011、搅拌端4012、密封塞4013、滤液推动片4014、搅拌滑杆4015，所述桶体4011与安装轮盘203固定，所述密封塞4013安置于桶体4011桶口处，所述搅拌滑杆4015与桶体4011滑动安装，且搅拌滑杆4015底部设置有螺纹能够并与搅拌端4012上部设置的内壁螺纹相配合连接，搅拌端4012底部设置有螺旋桨，用于对营养液进行搅拌，所述滤液推动片4014安装于搅拌端4012下端，增加了搅拌功能，移动搅拌滑杆4015并带动搅拌端4012进行转动，搅拌端4012底部的螺旋桨对营养液搅拌；控制密封塞4013移动带动滤液推动片4014向上再向下，并将营养液推送至植株根部。

本实施例中，由图7可得，所述搅拌滑杆4015顶部外露于密封塞4013，且设置有拉环，所述密封塞4013顶部设置有拉手，便于开启加入营养液或原料，便于对搅拌滑杆4015、密封塞4013的移动进行控制。

工作原理：本发明应用于对植物根部向地性生长实验的观察，本实验的一般适用于在中小学阶段的学生，在本装置中，使用者将植株幼苗放置于固定夹块301与移动夹块302之间，并调整至合适的夹持间距，夹持完成；通过摇动手柄2011控制驱动转轮202转动并使带动调节滑杆206连接的转动安装杆205转动，每次转动手柄2011并将柄头20111与下一个螺纹定位孔螺纹拧紧，即可控制每次对观察植株根部的转动一个固定的角度，其中还设置有与地心引力方向相同的对照组，使用者每次只需转动一个定位螺纹孔的距离即可能够观察多组实验组以及对照组；在营养液给养装置4中，使用者通过控制搅拌滑杆4015即可完成对补液桶401捏营养液的搅拌，并通过控制密封塞4013、滤液推动片4014完成对营养液的推送，推送的营养液通过输液管402输送到各观察植株根部，给予其生长所需的营养成分。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术工作人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种无土栽培植物根部向地性生长的趣味实验装置，包括：机架（1），其特征在于，还包括：根部角度变换装置（2）、夹持装置（3）、营养液给养装置（4）；所述营养液给养装置（4）主体结构与夹持装置（3）安装于根部角度变换装置（2）同一侧，所述夹持装置（3）用于对观察植株进行夹持，所述营养液给养装置（4）用于对观察植株进行营养液的输送；所述根部角度变换装置（2）固定于机架（1）顶部，用于对观察植株根部进行相对于地心引力角度的调节；

所述根部角度变换装置（2）包括：摇把手柄装置（201）、驱动转轮（202）、安装轮盘（203）、驱动支杆（204）、转动安装杆（205）、调节滑杆（206）；所述摇把手柄装置（201）固定安装于安装轮盘（203）一侧，且与驱动转轮（202）无相对转动连接；所述驱动转轮（202）转动安装于安装轮盘（203）内部，所述驱动转轮（202）设置有若干条驱动滑轨一；所述驱动支杆（204）一端安装有与驱动滑轨一相对应配合的滑杆，另一端设置有驱动滑轨二并与调节滑杆（206）对应配合；所述安装轮盘（203）设置有滑槽并与驱动支杆（204）主体配合滑动连接，所述调节滑杆（206）另一端与转动安装杆（205）固定，所述转动安装杆（205）转动安装于安装轮盘（203）另一面。

2.根据权利要求1所述的一种无土栽培植物根部向地性生长的趣味实验装置，其特征在于，若干个与所述驱动转轮（202）对应安装的驱动支杆（204）中，有一个所述驱动支杆（204）竖直向下安装，且其端部设置的驱动滑轨竖直向下，为根部向下实验提供对照组。

3.根据权利要求1所述的一种无土栽培植物根部向地性生长的趣味实验装置，其特征在于，所述摇把手柄装置（201）还包括：手柄（2011），手柄安装块（2013），所述手柄（2011）与手柄连接件（2012）相固定，所述手柄连接件（2012）内部设置有轮齿并与驱动转轮（202）设置的外齿相啮合；所述手柄（2011）上滑动安装有柄头（20111），所述柄头（20111）底部设置有螺纹，所述手柄安装块（2013）上圆周均匀设置有螺纹定位孔，且与柄头（20111）相配合；所述手柄安装块（2013）与安装轮盘（203）固定，与手柄连接件（2012）转动连接。

4.根据权利要求1所述的一种无土栽培植物根部向地性生长的趣味实验装置，其特征在于，所述夹持装置（3）包括：固定夹块（301）、移动夹块（302），所述固定夹块（301）与转动安装杆（205）固定连接，且底部安装有夹持连接块（303），所述夹持连接块（303）上转动设置有滚动螺纹轴（304）并与移动夹块（302）底部设置的齿相啮合，所述移动夹块（302）与转动安装杆（205）滑动连接。

5.根据权利要求1所述的一种无土栽培植物根部向地性生长的趣味实验装置，其特征在于，所述营养液给养装置（4）包括：补液桶（401）、输液管（402），所述补液桶（401）固接于安装轮盘（203），所述驱动支杆（204）中设置有与输液管（402）相配合的安装孔；所述驱动支杆（204）主体上设置有滑槽，所述输液管（402）一端滑动配合于驱动支杆（204）滑槽，并穿过转动安装杆（205）将端部设置的喷头（4021）设置于夹持装置（3）内，所述输液管（402）另一端汇集于主管道并与补液桶（401）相通。

6.根据权利要求5所述的一种无土栽培植物根部向地性生长的趣味实验装置，其特征在于，所述补液桶（401）包括：桶体（4011）、搅拌端（4012）、密封塞（4013）、滤液推动片（4014）、搅拌滑杆（4015），所述桶体（4011）与安装轮盘（203）固定，所述密封塞（4013）安置于桶体（4011）桶口处，所述搅拌滑杆（4015）与桶体（4011）滑动安装，且搅拌滑杆（4015）底部设置有螺纹并与搅拌端（4012）上部设置的内壁螺纹相配合连接，搅拌端（4012）底部设置有螺旋桨，用于对营养液进行搅拌，所述滤液推动片（4014）安装于搅拌端（4012）下端。

7.根据权利要求6所述的一种无土栽培植物根部向地性生长的趣味实验装置，其特征在于，所述搅拌滑杆（4015）顶部外露于密封塞（4013），且设置有拉环，所述密封塞（4013）顶部设置有拉手，便于开启加入营养液或原料。

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