[发明专利]植物根系形态多角度同步观测与环境监测实验系统

说明书

本发明公开植物根系形态多角度同步观测与环境监测实验系统，包括根系形态观测单元、营养液与氧气补充单元、土壤水采集单元、根系环境监测单元和集成智控单元，根系形态观测单元包括螺旋透明观测管、支撑电缆、镂空重力支架和多个扫描仪，螺旋透明观测管为螺旋形状的透明管，螺旋透明观测管竖向分布，支撑电缆和扫描仪位于螺旋透明观测管内；扫描仪设置在支撑电缆上，支撑电缆固定设置在螺旋透明观测管中，扫描仪分布在螺旋透明观测管螺旋状部位，扫描仪围绕植物根系分布；营养液与氧气补充单元和土壤水采集单元均设置在螺旋透明观测管上，土壤水采集单元和根系环境监测单元电连接集成智控单元。实现植物根系生长形态多角度同步观测。

技术领域

本发明涉及植物根系形态多角度同步观测与环境监测实验系统，属于植物生长环境监测技术领域。

背景技术

植物在生长过程中通过根系从土壤中汲取营养物质，监测植物根系生长环境和观测根系形态对研究植物生长具有重要意义。为了观测根系生长状况，现有技术中，传统的采集方法，需要通过人工来对植物根系进行测量并统计，而针对于根系的长度、直径、面积、体积和根尖数等参数的测量困难重重，通过人工进行的测量不仅耗时长，工作强度大，结果的精准度更是难以保证。

中国发明专利CN202010302965.1公开了“一种透明原位三维植物栽培装置及其在植物根系观测中的应用”，该应用根系生长也不会受到影响，能让原位根系观测的清晰度得到显著提升，无论是动态实时观测还是收获植物后得到的相关功能性状都有理想的结果。中国发明专利CN201910109645.1公开了一种植物根系观测装置，该装置这种观测装置可以用水培的方式来培养植物，使植物的根系能够处于透明的介质中，且在观测装置中设置有观测器，方便植物根系的观测。中国发明专利CN201920561022.3公开了植物根系与土壤试验培养箱，它更接近自然生长环境，方便观察和取样，可提高在科学研究中对植物根系及周围土壤(环境)研究的准确性和精确性。现有技术做出了较大的改进，可获取同一地点不同深度的根系图像，以及不同点不同根系的图像，可分析计算根长、根面积、体积、根尖数等根系形态参数，并进行不同时间空间多幅图片的拼接，具备强大的根系形态分析功能，但不容易实现多角度同步观测，只能实现单向观测图像，并较难实现与根系生长环境监测的同步性。

现有技术的上述方案主要针对的是植物根系生长的单一方向的监测，并未实现多角度同步观测，无法确保实验数据的科学性和真实性。因此本技术在其它技术的基础上，将多角度观测和环境监测同步进行，提高实验精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供植物根系形态多角度同步观测与环境监测实验系统，可以实现植物根系生长形态观测，并可实现多角度同步观测。

为达到上述目的，本发明提供植物根系形态多角度同步观测与环境监测实验系统，包括根系形态观测单元（1）、营养液与氧气补充单元（2）、土壤水采集单元（3）、根系环境监测单元（4）和集成智控单元（5），

根系形态观测单元（1）包括螺旋透明观测管（6）、支撑电缆（7）、镂空重力支架（8）和多个扫描仪（9），螺旋透明观测管（6）为螺旋形状的透明管，螺旋透明观测管（6）下端密封插入土壤中，支撑电缆（7）、镂空重力支架（8）和扫描仪（9）位于螺旋透明观测管（6）内；扫描仪（9）通过镂空重力支架（8）固定在支撑电缆（7）上，扫描仪（9）分布在螺旋透明观测管（6）中，扫描仪（9）围绕植物根系分布，植物根系的侧根或不定根攀附在螺旋透明观测管（6）上；

营养液与氧气补充单元（2）和土壤水采集单元（3）均设置在螺旋透明观测管（6）周围，根系环境监测单元（4）插入土壤中，土壤水采集单元（3）和根系环境监测单元（4）电连接集成智控单元（5）。

优先地，营养液与氧气补充单元（2）包括针筒（10）、透水管（11）和种植槽（12），种植槽（12）固定环绕在螺旋透明观测管（6）周围，种植槽（12）内设置有土壤，透水管（11）一端沿螺旋透明观测管（6）外侧壁包围在种植槽（12）周围，透水管（11）另一端连通针筒（10）。