[发明专利]一种用于大田中后期玉米单株根系的取样系统及其专用根框

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于大田中后期玉米单株根系的取样系统及其专用根框，涉及土壤学、植物学、环境科学等生态学领域。

背景技术

根系结构包括根系的拓扑结构和几何形态，对植物养分和水分吸收有着极其重要的作用。第一次绿色革命主要是针对作物地上部形态进行筛选，而第二次绿色革命则同时关注植株地上部和根系结构特性的筛选。由于土壤的不透明性以及大田根系测定的困难性，导致科学家对于地下部的研究要远远落后于地上部，从而大多数对根系结构的研究都是基于室内实验。但是室内实验的根系难以反映田间根系的真实生长情况，因为室内实验的培养皿都较小，一般都是对苗期根系的研究，培养介质比较均一，室内的相对稳定的气候环境，土壤条件和水汽环境与具有高度异质性的自然环境有着很大的差异，因此无法将室内研究的结论直接应用于大田研究和育种。即使在室内环境，不同的培养介质(琼脂、水和土壤)所得出的根系结构特征也是不一样，有的甚至是相反。因此，很多国内外学者强调，要完全理解根系结构变异的遗传因素，需要考虑其在自然环境条件下的生长情况。

目前主流的田间根系取样工具包括普通根钻、汽油动力根钻和液压动力根钻，但是这些根钻的直径最大不超过15cm，无法一次性获取完整的单株玉米根系，因为中后期玉米单株根系的水平分布要远远大于15cm。而多次取样则无法获取根系的完整拓扑结构。此外，汽油和液压动力根钻成本也较高。整株玉米根系的挖掘往往需要大型的机械设备和工具，例如铲车进行挖土和吊车吊起根框。大型机械设备操作复杂，体积大、成本高，并且在田间运行和操作会对田间土壤造成严重的压实，影响作物生长。另外，在吊起根框时，还需要特定设备用平板横切土柱的底部，并固定在取样框的底部，以防止在吊起根框时，土柱脱离根框而掉落。当获取带土柱的根框后，如何将土柱与根框分离也一直困扰着科研工作者。同时，在挖掘目标根系的土柱时，往往破坏大量的周边土壤，其破坏体积远远超过目标土柱的体积，也意味着实验土地成本的增加，影响今后在该田地的持续实验工作。因此，目前急需一种取样直径大(50cm)，低成本、省时、易操作、设备体积小，确保取样过程保持土壤的原有结构和根系的拓扑结构，同时对目标土柱周围的土壤破坏小的方法和设备来解决上述困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于大田中后期玉米单株根系的取样系统及其专用根框，所述取样系统能够挖取50cm直径，50cm深的以植株基部为中心的土柱，进而获取完整的单株玉米根系。

本发明所提提供的一种用于大田中后期玉米单株根系的取样的根框，所述取框包括一圆柱筒体，所述圆柱筒体由2个半圆柱筒体对接而成，且所述2个半圆柱筒体之间为可拆卸配合；

所述圆柱筒体的一个端面上设有若干个锯齿状凸起。

上述的根框中，所述半圆柱筒体之间通过插销孔与插销片形成可拆卸配合；

所述半圆柱筒体之间的2个对接面均通过3个所述插销片与3个所述插销孔进行配合，位于所述半圆柱筒体端部的所述插销片还通过插销螺丝与所述半圆柱筒体配合。

上述的根框中，与设置所述锯齿状凸起相对的所述圆柱筒体的端部上设有挂孔。

本发明进一步提供了一种用于大田玉米单株根系的取样系统，所述取样系统包括所述根框、十字承击板和取根车；

所述十字承击板可设于所述根框中所述圆柱筒体的端部上；

所述取根车包括行走机构、夯击根框机构和吊起根框机构；

所述夯击根框机构包括设于所述取根车的车架上的支撑杆、2个转轴、电机传动链条、夯锤和夯锤传动链条；所述转轴分别设于所述支撑杆的两端；所述电机传动链条和所述夯锤传动链条均设于2个所述转轴上，所述电机传动链条与电机相连接；所述夯锤传动链条上设有2个夯锤吊棒，所述2个夯锤吊棒之间设有间距；所述夯锤包括夯锤本体，所述夯锤本体的侧壁上靠近其顶部处设有夯锤挂杆，所述夯锤挂杆可吊挂在所述夯锤吊棒上；

所述吊起根框机构包括设于所述取根车的车架上的龙门架、手拉葫芦和方形框体；所述手拉葫芦设于所述龙门架上，所述手拉葫芦通过绳索与所述方形框架的4个棱角相连接，所述绳索还可与所述圆柱筒体相连接；方形框架的对角线长度大于所述圆柱筒体的直径；

所述夯击根框机构与所述吊起根框机构沿所述取根车的纵向方向排布。

上述的取样系统中，所述取样系统还包括洗根机构，所述洗根机构包括一悬挂三角架、若干个调压喷头、喷头支撑三角架和圆柱体形护底框；所述调压喷头设于所述喷头支撑三角架上；