[发明专利]适用于CT扫描的植物根系吸水过程试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种适用于CT扫描的植物根系吸水过程试验装置及方法，培养组件内用于放置土样和植物，水位测量组件能够与培养组件连通，并用于实现水在水位测量组件与培养组件之间的流通，土样无法通过，培养组件上设有多个位于不同高度的检测口，检测口能够连通培养组件内腔与外界，负压调节组件能够连通不同的检测口，并用于对各检测口处土样提供并调节负压，检测口处安装有水分检测元件，水分检测元件位于检测口与负压调节组件之间，并用于检测是否有水通过，射线扫描系统用于对培养组件内植物根系扫描成像。该适用于CT扫描的植物根系吸水过程试验装置直接扫描成像，避免破坏植物根系或土壤结构，保证试验结果的准确性，提高试验效率。

技术领域

本发明涉及非饱和土研究技术领域，具体是涉及一种适用于CT扫描的植物根系吸水过程试验装置及方法。

背景技术

近年来植被护坡技术在处理浅层滑坡问题上得到广泛应用，植物根系对边坡表层岩土体有加固机制和加固效果，同时植物根系通过蒸腾作用将土壤中的水分释放到大气中，从而降低非饱和带内孔隙水压力以提高土体稳定性。土壤水入渗根部的机理十分重要，表征植物根系对非饱和土三相组成的影响。

根是植物从土壤中吸收水分和养分所必需的重要器官。为有效吸收水分和养分，植物会形成具有不同形状和功能的根，如主根、侧根以及根毛。根部在生长过程中影响的土体微区域称为根际，研究植物根系对周围土壤水分产生的影响以及对根际的结构研究具有重要意义。

目前我们无法机械地预测植物根系形状和分布在吸收土壤水分中的作用，传统技术手段例如钻孔法、取样法和电阻率法等均需要较长的处理时间，难以控制人为误差，且这些物理方法具有破坏性，难以对植物根系吸水对土壤的作用过程进行持续追踪。对试验样品进行非破坏性表型分析和微观结构研究，需要对现有的试验装置及方法进行创新。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于CT扫描的植物根系吸水过程试验装置及方法，用于分析植物生长过程中，植物根系对土壤吸水能力的影响，以解决上述现有技术存在的问题，避免在试验过程中破坏植物根系或土壤结构，保证试验结果的准确性，提高试验效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种适用于CT扫描的植物根系吸水过程试验装置，包括射线扫描系统和测量培养系统，所述测量培养系统包括水位测量组件、负压调节组件和培养组件，所述培养组件内用于放置土样，所述水位测量组件能够与所述培养组件连通，并用于实现水在所述水位测量组件与所述培养组件之间的流通以调节所述培养组件内土样的饱和度，还包括滤土组件，所述滤土组件用于防止所述培养组件内土样进入所述水位测量组件，所述培养组件上设有多个检测口，各所述检测口分别位于所述培养组件上不同高度，且所述检测口能够连通所述培养组件内腔与外界，所述负压调节组件能够连通不同的所述检测口，并用于对各所述检测口处土样提供并调节负压，所述检测口处安装有水分检测元件，所述水分检测元件位于所述检测口与所述负压调节组件之间，并用于检测是否有水通过，所述射线扫描系统用于对所述所述培养组件内植物根系扫描成像。

优选地，所述培养组件包括培养箱、滤土组件和储水室，所述培养箱内用于放置土样和植物，所述培养箱材质透明且上端开口，下端封闭且设有多个透水孔，所述培养箱可拆卸安装在所述储水室上端，且所述滤土组件位于所述培养箱和所述储水室之间，所述滤土组件可拆卸安装在所述培养箱下端，并用于防止所述培养箱内土样进入所述储水室，所述水位测量组件与所述储水室通过导管连通，所述储水室上还设有出水口，所述出水口用于所述储水室内水的排出，各所述检测口均开设于所述培养箱侧壁。

优选地，所述培养组件还包括支撑箱和储水槽，所述支撑箱固定于所述储水室下端，且所述支撑箱上端设有穿入孔，所述支撑箱侧壁设有穿出孔，所述出水口位于所述储水室底面，所述出水口与一出水管的一端连接并连通，所述出水管的另一端通过所述穿入孔穿入所述支撑箱，通过所述穿出孔穿出所述支撑箱，并与所述储水槽连通，所述出水管上设有第一开关阀，所述第一开关阀用于控制所述出水管内水流的通断。