一种测试植物根系吸水特性的实验装置和方法

本发明属于植物生物测试实验，具体涉及一种测试植物根系吸水特性的实验装置和方法。

背景技术：

1、植物根系吸水的特性是植物生物学关注的重要问题之一，植物主要依靠根系吸收土壤水分，同一植物在不同环境下吸水能力有所差别，吸水能力的强弱主要取决于植物的根系发达情况、土壤温湿度等，通过测试植物根系吸水能力及特性，从而可以将植物有效应用于防渗防洪防涝等工程领域。

2、目前，现有测试植物根系吸水特性的实验装置和方法存在诸多问题与难点，主要表现为以下几个方面：

3、1.现有的实验装置不能系统的培养植物并测试其吸水特性，且实验条件较为单一，不能测试不同环境下植物的吸水特性；

4、2.现有的测试技术难以达到定量表征植物吸水能力的程度，需要同时开展定期检查植物根系状态以及测量相关数据等工作；

5、3.采用建立植物根系相关数学模型测试植物根系吸水能力的方法需要获取植物根系密度、植物蒸腾量、土壤水势等参数，并且模型的适用性不高，耗费的人力成本较高，费时费力。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种测试植物根系吸水特性的实验装置，该实验装置能够通过利用模拟降雨装置在不同降雨量条件下进行植物的培养种植，从而能够测试植物根系在不同环境下的吸水特性。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种测试植物根系吸水特性的实验装置，所述实验装置为叠层结构，包括：

4、用于模拟大气降雨的降雨模块，所述降雨模块为上下开口的盒体，包括设置在其内部的上层出水面板和下层出水面板，所述上层出水面板和下层出水面板上设有多个出水孔；

5、种植模块，所述种植模块为上下开口的盒体，所述种植模块的下方开口处设置有底板，所述底板上设有多个出水孔且填充有用于种植测试植物的土壤，所述降雨模块的下方开口连接于所述种植模块的上方开口，以接收所述降雨模块的降雨；

6、用于回收所述土壤内的多余水分的水回收模块，所述水回收模块包括底架和回收盒，所述底架为上方开口的盒体，所述回收盒设于所述底架内，所述种植模块的下方开口连接于所述底架的上方开口，以使所述回收盒接收所述多余水分；

7、用于监测所述土壤湿度的湿度监测装置，包括主体和与所述主体连接的湿度传感器，所述湿度传感器设置于所述土壤内。

8、作为本发明的一种实施方式，所述降雨模块还包括设于所述上层出水面板和下层出水面板之间的多个中层出水面板，所述中层出水面板设有多个出水孔，用于降低所述降雨模块的降雨速率。

9、作为本发明的一种实施方式，所述出水孔的直径为3mm。

10、作为本发明的一种实施方式，所述降雨模块的下方开口具有凹槽，所述种植模块的上方开口具有与所述凹槽匹配的凸起，所述凸起卡合于所述凹槽内以使所述降雨模块连接于所述种植模块的上方。

11、作为本发明的一种实施方式，所述降雨模块与所述种植模块之间连接有可拆卸的加高层。

12、作为本发明的一种实施方式，所述湿度传感器为两个以上且分别设置于所述土壤的不同高度处。

13、作为本发明的一种实施方式，所述湿度监测装置的主体与所述湿度传感器通过导线连接，所述种植模块上开设有用于通过所述导线的出线孔。

14、作为本发明的一种实施方式，所述底架的上方开口固定有间隔设置的多个加固板和多个支撑脚；

15、多个所述加固板的上方设有加固条；

16、所述种植模块的下方开口的外周嵌入多个所述支撑脚之间且所述种植模块的下方开口的内周卡合于所述加固条外围。

17、作为本发明的一种实施方式，所述底架的侧面设有用于方便收放所述回收盒的开口。

18、作为本发明的一种实施方式，所述底架为六面镂空的长方体。

19、在使用本发明的上述实验装置时，可以根据实验条件需要的降雨量调整降雨模块的加水量，通过手动控制一定时间内加入不同量的水来控制降雨量的大小；可以根据测试植物的种植面积和植物生长高度来选择不同大小和高度的种植模块，种植模块内的土壤可以根据测试植物的品种来选择不同类型的土壤。

20、为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：

21、一种采用上述的测试植物根系吸水特性的实验装置进行测试的方法，其特征在于，包括如下步骤：

22、s1，将所述降雨模块从所述种植模块上取下；

23、s2，在所述种植模块的土壤中种植所述测试植物；

24、s4，将所述降雨模块安装到所述种植模块上；

25、s5，分多次向所述降雨模块注入水；

26、s6，所述湿度监测装置实时感应并记录土壤的湿度变化；

27、s7，根据所述土壤的湿度变化判断所述测试植物的吸水特性。

28、本发明提供一种测试植物根系吸水特性的实验装置和方法。与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

29、1.本发明的实验装置不受植物种类、生长阶段和地区限制，可根据植物的特性培养种植多种草本根系植物，以供相关科研人员研究测试比较不同根系植物的吸水特性；

30、2.本发明可模拟大气降雨环境，可以手动控制在相同时间内加入不同量的水可达到定量调控模拟降雨量的大小；且根据实验情况要求可在降雨盒中叠加多个出水面板达到定性减小模拟降雨的水流速率；

31、3.本发明可长时间对植物栽培与养护，可测试评价同一植物不同生长时期的吸水特性及效果，可测试比较不同植物之间的吸水能力特性，进而将植物吸水特性应用到防渗、防洪等领域；

32、4.本发明的实验装置可以测试正常天气、降雨环境等多种环境下的植物根系吸水特性；

33、5.传统的模拟降雨装置大多采用传统的喷淋装置，其喷嘴容易与瓶嘴脱节并且容易发生堵塞，因此需要对喷淋装置进行定期检查与维修，并且多数喷淋装置只能固定降雨的大小，不能改变降雨量的多少，本发明实验装置的降雨模块相较于传统的喷淋装置结构简单，仅采用带有出水孔的出水面板即可模拟不同降雨量的降雨，且易于更换清理；

34、6.本发明的利用种植测试植物的土壤的湿度变化来反映植物的吸水特性，可以定量表征植物吸水能力的程度；

35、7.利用本发明的实验装置无需再安装其他测量系统，无需定期开展检测工作，可长时监测土壤湿度，无需建立根系吸水数学模型；材料易得，成本较低，安装方式简单便捷，占地面积小，不受地形、天气、温度限制，室内室外均可实施。

技术特征：

1.一种测试植物根系吸水特性的实验装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的测试植物根系吸水特性的实验装置，其特征在于，所述降雨模块还包括设于所述上层出水面板和下层出水面板之间的多个中层出水面板，所述中层出水面板设有多个出水孔，用于降低所述降雨模块的降雨速率。

3.根据权利要求1所述的测试植物根系吸水特性的实验装置，其特征在于，所述降雨模块的下方开口具有凹槽，所述种植模块的上方开口具有与所述凹槽匹配的凸起，所述凸起卡合于所述凹槽内以使所述降雨模块连接于所述种植模块的上方。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的测试植物根系吸水特性的实验装置，其特征在于，所述降雨模块与所述种植模块之间连接有可拆卸的加高层。

5.根据权利要求1所述的测试植物根系吸水特性的实验装置，其特征在于，所述湿度传感器为两个以上且分别设置于所述土壤的不同高度处。

6.根据权利要求5所述的测试植物根系吸水特性的实验装置，其特征在于，所述湿度监测装置的主体与所述湿度传感器通过导线连接，所述种植模块上开设有用于通过所述导线的出线孔。

7.根据权利要求1所述的测试植物根系吸水特性的实验装置，其特征在于，所述底架的上方开口固定有间隔设置的多个加固板和多个支撑脚；

8.根据权利要求7所述的测试植物根系吸水特性的实验装置，其特征在于，所述底架的侧面设有用于方便收放所述回收盒的开口。

9.根据权利要求7所述的测试植物根系吸水特性的实验装置，其特征在于，所述底架为六面镂空的长方体。

10.一种采用如权利要求1-9中任意一项所述的测试植物根系吸水特性的实验装置进行测试的方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结一种测试植物根系吸水特性的实验装置和方法，包括用于模拟大气降雨的降雨模块，降雨模块为上下开口的盒体，内部设有上层出水面板和下层出水面板，上层出水面板和下层出水面板设有多个出水孔；种植模块，种植模块为上下开口的盒体，种植模块的下方开口处设有底板，底板设有多个出水孔且填充有土壤，降雨模块的下方开口连接于种植模块的上方开口；水回收模块，包括底架和回收盒，底架为上方开口的盒体，回收盒设于底架内，种植模块的下方开口连接于底架的上方开口；湿度监测装置，包括主体和与主体连接的湿度传感器，湿度传感器设于土壤内。本发明能够通过模拟不同降雨量条件下植物的生长，从而测试植物根系在不同环境下的吸水特性。技术研发人员：黄继忠,傅晨星,甘志鑫,罗清洋,冯月,赵朋卫受保护的技术使用者：上海大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12