一種用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱，該用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱包括用三角鐵焊接成的長方體架子、編織粗鋼絲網作為豎網、編織細鋼絲網作為橫網；所述的編織粗鋼絲網作為豎網是指采用直徑0.3～0.4cm的鋼絲編織粗鋼絲網，在長方體架子的正面和后面分別焊接有鋼絲網，長方體架子的兩側分別焊接有鋼絲網；所述的編織細鋼絲網作為橫網是指采用直徑0.05cm的鋼絲編織成細鋼絲網，與長方體架子上下平面平行并固定在其內壁，作為橫網支撐并固定棉花根系。本實用新型結構簡單，取樣工作量小，節省成本，避免土壤結構的破壞，實現了準確獲得棉花根系三維空間結構與生長的數據。
【專利說明】一種用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于棉花根系研究的【技術領域】，尤其涉及一種用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱。

【背景技術】
[0002]棉花根系是棉株吸收養分和水分的主要吸收器官，也是多種激素、有機酸、氨基酸等合成的重要場所，在棉花生長發育、生理功能和物質代謝過程中發揮著重要的作用，根系生長的好壞，直接制約著地上部分的生長。根系生長在土壤中，且分布廣，根系入土深度可達Im以上，根系在土壤水平方向上生長擴展可達40cm以上。目前對棉花根系的研究方法有以下幾種:
[0003](I)X-射線掃描成像系統:在特殊專用的培養容器和培養介質內種植棉花，需要研究棉花根系時，將種植棉花的培養容器放進X-射線掃描成像儀進行掃描檢測，可以全方位、非破壞性、可持續地研究棉花根系，包括三維空間結構等。是目前最先進的植物根系研究分析系統。但缺點是儀器笨重，不適宜大量材料的研究分析，而且成本昂貴，一整套植物根系X-射線掃描成像系統大約需要人民幣200萬左右。
[0004](2)植物根系生長監測系統:如C1-600系統、BTC-100系統，預先在田間植物(如:棉花)周圍埋設透明的根管，研究時將掃描攝像頭伸入根管內，掃描攝像根管周圍的根系，利用計算機軟件分析研究植物根系，也是一種非破壞性的根系研究方法，可以連續地觀測植物根系在整個生長季節內的動態變化。但也有不足，一是埋設大量的根管，改變了土壤結構狀況，影響植物根系生長，而且不能獲得完整的根系三維結構數據，也不能取出根系樣品；二是成本較貴，一套系統下來需要40?60萬人民幣。
[0005](3)培養法:包括水培、沙培、盆栽、根袋等。利用各種介質培養種植棉花或其他作物，在需要研究根系時整盆取樣，可以獲得完整根系。適宜大批量研究使用，可以很容易取到整棵棉花的完整根系，而且成本低。但不能獲得棉花根系三維空間結構與生長數據。
[0006](4)根鉆取樣法:是一種常用的根系研究方法，用根鉆在田間棉花周圍鉆取根樣進行研究，可以在不同水平位置和不同土壤深度上鉆取棉花根系進行分析，能夠獲得根系空間結構部分數據，但不能獲得全株棉花根系或者群體根系的三維空間結構數據。
[0007](5)田間挖掘法:根據研究需要，在田間整體挖掘棉花根系，也可以獲得整株棉花根系，還可以根據需要在田間挖掘時進行切割，研究棉花根系三維空間結構。但缺點是工作量特別大，挖取的土壤太多，沖根工作量也特別大，不利于研究使用，而且只能進行粗放切害I]，不能用于細致地研究棉花根系三維空間結構。
[0008]目前，傳統的棉花根系研究方法存在取樣工作量大、儀器笨重、成本高、改變土壤結構、不能獲得棉花根系三維空間結構與生長數據的問題。
實用新型內容
[0009]本實用新型實施例的目的在于提供一種用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱，旨在解決傳統的棉花根系研究方法存在取樣工作量大、儀器笨重、成本高、改變土壤結構、不能獲得棉花根系三維空間結構與生長數據的問題。
[0010]本實用新型實施例是這樣實現的，一種用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱，該用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱包括用三角鐵焊接成的長方體架子、編織粗鋼絲網作為豎網、編織細鋼絲網作為橫網；包括:第一橫柱、第二橫柱、橫網、立柱、豎網；
[0011]第一橫柱連接第二橫柱，第一橫柱和第二橫柱連接立柱，橫網設置在第一橫柱、第二橫柱之間，豎網設置在立柱之間；
[0012]編織粗鋼絲網作為豎網是指采用直徑0.3?0.4cm的鋼絲編織成網格尺寸大小為3cm*3cm的粗鋼絲網，在長方體架子的正面和后面分別焊接有鋼絲網，長方體架子的兩側分別焊接有鋼絲網。
[0013]進一步，編織細鋼絲網作為橫網是指采用直徑0.05cm的鋼絲編織成網格尺寸大小為3cm*3cm的細鋼絲網。
[0014]進一步,第一橫柱是由4根50cm的三角鐵組成的,第二橫柱是由4根10cm的三角鐵組成的，立柱是由4根10cm的三角鐵組成的，12根三角鐵焊接在一起，組成一個長100cm、寬50cm、高10cm的長方體架子。
[0015]進一步,豎網由直徑0.3?0.4cm的粗鋼絲編織成，網格尺寸為3cm*3cm,用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱的正面與后面兩個豎網為100cm*100cm的正方形，用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱的側面兩個豎網為50cm*100cm的長方形。
[0016]進一步，橫網是由直徑0.05cm的細鋼絲編織成的，網格尺寸為3cm*3cm。
[0017]進一步，該根系生長箱的尺寸為長100cm、寬50cm、高100cm，正面為33*33個網格。
[0018]本實用新型提供的用于棉花根系三維空間結構直觀研究的專用根系生長箱的單個成本在500元人民幣以內，可以重復使用，每次取樣后僅破壞箱內的橫網，箱體完好，下次使用時，僅需要重新安裝固定橫網即可；用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱成本低廉，簡單易學，容易被科研人員掌握使用，可以獲得整株棉花根系，而且用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱沖洗后可以非常直觀地觀察棉花根系生長的自然狀態，可以細致地分析研究棉花根系的三維空間結構。用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱取樣工作量小，節省成本，避免土壤結構的破壞，實現了準確獲得棉花根系三維空間結構與生長的數據。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型實施例提供的用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱的步驟流程圖；
[0020]圖2是本實用新型實施例提供的用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱的結構不意圖；
[0021]圖中:1、第一橫柱；2、第二橫柱；3、橫網；4、立柱；5、豎網；
[0022]圖3是本實用新型實施例提供的用于棉花根系三維空間結構直觀研究的專用根系生長箱制備的步驟流程圖；
[0023]圖4是本實用新型實施例提供的用于棉花根系三維空間結構直觀研究的專用根系生長箱內的沖根后的根系直觀效果圖。

【具體實施方式】
[0024]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0025]下面結合附圖及具體實施例對本實用新型的應用原理作進一步描述。
[0026]如圖1所示，一種用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱，該研究方法步驟流程包括制備用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱S101、用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱的擺放與填土 S102、棉花播種與管理S103、沖洗根系S104、根系取樣與三維結構直觀研究S105 ；
[0027]所述的制備用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱SlOl是指設計制備專用的棉花根系生長箱，箱內有多層網格，可以使棉花根系生長時附著在網格上，沖洗時支撐并固定住棉花根系，沖洗后可以保持棉花根系原位狀態，以便研究其三維空間結構；
[0028]所述的用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱的擺放與填土 S102是指根據研究需要選擇用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱的數量，在箱內種植棉花，用過篩的耕作層土壤填實用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱；根據研究需要用到的根系生長箱數量，在田間挖一個深度為10cm的土坑，土坑深度與根系生長箱高度一致，土坑底部平整，將根系生長箱整齊擺放在土坑內，相鄰根系生長箱之間與周圍均用厚塑料布隔開并包裹嚴實，防止箱內的根系往外生長，周圍用土壤將土坑填實，也可以將根系生長箱整齊擺放在平整的土面上，相鄰根系生長箱之間與周圍均用厚塑料布隔開并包裹嚴實，周圍用磚砌一個稍大一些的池子，高度與箱高齊平，根系生長箱與磚墻之間的空隙用土壤填實，使用0.5?1.0cm篩子篩過的耕作層土壤填實根系生長箱，填土過程中，先填部分土壤，澆水沉實后再填土，然后再澆水沉實，再填土，重復如此，直到根系生長箱完全填實土壤，土壤需與箱面齊平，整個過程需要持續數天時間，填土時，需要將作底肥施用的有機肥和復合肥均勻拌在最上面的40cm土壤內，用量標準為每方土壤用有機肥0.5?1.0kg、復合肥0.2kg，已填實土壤的根系生長箱需要再放置10?20天，以便箱內土壤更好地沉實；
[0029]所述的棉花播種與管理S103是指在準備好的用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱內種植棉花，每箱可種植2行棉花，行距50?60cm，每行3?5株，株距10cm，鋤草、噴藥、施肥、整枝等管理措施按照棉花高產田管理措施進行，及時拔除雜草，隨時保證根系生長箱內無雜草，每箱內多種植幾株棉花是為苗期、蕾期研究準備的，用作研究花期及之后使用的用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱，每箱可僅留2?4株棉花即可，用于研究麥棉套作復合群體根系時，在一個根系生長箱內種植2?4行小麥,行距15?20cm,并預留棉花播種行，棉花播種時，在預留行內種植I行棉花，棉花株距10cm，共種植3?5株棉花，棉花行與小麥邊行距離30cm ；
[0030]所述的沖洗根系S104是指根據需要選擇在棉花生長不同時期，用自來水沖洗根系生長箱，將土壤沖走，網格支撐并固定住棉花根系，可使棉花根系保持原位生長狀態，便于直觀研究，沖洗時，用自來水從下到上、從外到內地沖洗，在厚塑料布的物理隔離作用下，所有根系均在根箱內，在橫網的支撐作用下，沖洗干凈的棉花根系能夠保持在土壤中生長的原始狀態，對研究棉花根系的生長與三位空間結構具有非常重要的作用；
[0031]所述的根系取樣與三維結構直觀研究S105是指最后是根據實際研究需要，研究棉花根系的三維空間結構，在沖洗干凈的用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱內，可以直觀清楚地觀察棉花根系的生長分布狀況，細化到每一條根系的生長走勢都可以非常清楚地觀察描述，如果一箱內有兩株及以上的棉花，可以觀察到不同株棉花根系的交互生長狀態，如果是麥棉套作復合群體，可以直觀清楚地觀察到小麥根系與棉花根系交互生長狀態，對研究麥棉套作復合群體根系的競爭與互補具有重要意義；將沖洗干凈的根系生長箱置于藍色或紅色背景下，用高分辨率數碼相機從不同方向、不同角度拍攝多張照片，并同時用該數碼相機錄制棉花根系三維空間結構狀態，可以通過計算機軟件對照片與錄像進行分析處理，繪制棉花根系空間結構的三維圖。
[0032]進一步，所述的制備用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱SlOl中的橫網采用水平固定在箱內的形式，用于支撐棉花根系，以便在沖洗去掉土壤后，棉花根系還能保持原始生長狀態。
[0033]進一步，所述的根系取樣與三維結構直觀研究S105中將用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱平躺下來，從箱體下部側邊開始，逐個剪取小立方體內的棉花根系樣品，用作棉花根系理化性質的研究，用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱最小可取得3Cm*3Cm*3Cm的立方體內的根系樣品，所得棉花根系數據還可用于棉花根系三維空間結構模型的研究建立及其驗證。
[0034]如圖2所示，一種用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱，該生長箱尺寸為:長100cm、寬50cm、高100cm，網格為橫網和豎網，網格尺寸為:3cm*3cm，正面網格的數量為33*33個。包括:第一橫柱1、第二橫柱2、橫網3、立柱4、豎網5 ；
[0035]第一橫柱I連接第二橫柱2，第一橫柱I和第二橫柱2連接立柱4，橫網3設置在第一橫柱1、第二橫柱2之間，豎網5設置在立柱4之間；
[0036]第一橫柱I是由4根50cm的三角鐵組成的，在圖中與紙面垂直；第二橫柱2是由4根10cm的三角鐵組成的，在圖中與紙面平行并平放；“立柱4是由4根10cm的三角鐵組成的，在圖中與紙面平行并豎放。這12根三角鐵焊接在一起，組成一個長100cm、寬50cm、高10cm的長方體架子，是該用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱的骨架。加上前、后、左、右四個面的“十”固定架，構成該根系生長箱的“骨頭”；
[0037]“正面”、“后面”、兩個“偵愐”是四個豎網5，由直徑0.3?0.4cm的粗鋼絲編織成，網格尺寸為3cm*3cm，“正面”與“后面”這兩個豎網5為100cm*100cm的正方形，“側面”這兩個豎網5為50cm*100cm的長方形；四個豎網5構成該根系生長箱的“皮膚”。
[0038]橫網3是由直徑0.05cm的細鋼絲編織成的，網格尺寸為3cm*3cm，每個“橫網”均是固定在處于同一水平面上的豎網橫線上。許多個“橫網”構成該根系生長箱“毛細血管”。內填土壤則是該根系生長箱的“肉”。該根系生長箱的尺寸為長100cm、寬50cm、高100cm，正面應為33*33個網格，但太密集影響視覺效果，為便于觀察理解，本素描圖僅展示10*10個網格。
[0039]進一步，所述的用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱的橫網采用細鋼絲網，也可以用相同規格的玻璃纖維網代替使用，橫網的固定間距可根據實際研究需要確定，可以是3Cm、6Cm、9Cm等，為方便固定在豎網上，與豎網的網格尺寸成整數倍即可。
[0040]進一步，所述的用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱的豎網采用粗鋼絲網，最小可研究高3cm、長3cm、寬3cm 土壤內的棉花根系生長狀況。
[0041]如圖3所示，一種用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱，該制作方法步驟流程包括用三角鐵焊接長方體架子S301、編織粗鋼絲網作為豎網S302、編織細鋼絲網作為橫網S303 ；
[0042]所述的用三角鐵焊接長方體架子S301是指采用50cm長的三角鐵4根，10cm長的三角鐵8根，焊接成高100cm、長100cm、寬(厚)50cm的長方體架子；
[0043]所述的編織粗鋼絲網作為豎網S302是指采用直徑0.3?0.4cm的鋼絲編織粗鋼絲網，作為用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱的豎網，網格尺寸大小為3cm*3cm，裁剪兩張100cm*100cm的鋼絲網分別焊接在長方體架子的正面和后面，裁剪兩張50cm*100cm的鋼絲網分別焊接在長方體架子的兩側；
[0044]所述的編織細鋼絲網作為橫網S303是指采用直徑0.05cm的鋼絲編織成網格尺寸大小為3cm*3cm的細鋼絲網，作為橫網固定棉花根系,裁剪數張50cm*100cm的鋼絲網，與用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱上下平面平行并固定在根箱內，裁剪時的尺寸應稍大于50cm*100cm，以便于能將細鋼絲網固定在粗鋼絲網上為準，在用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱內，依次每隔3cm固定一張橫網，從根系生長箱正面看，每個豎網橫線上都固定一張橫網，也可以使用相同規格的鋼絲篩網作橫網。
[0045]進一步，所述的用三角鐵焊接長方體架子S301中的尺寸可以設計成其它尺寸大小，可以種植數株棉花，直觀地研究根系的三維空間結構，也可以直觀地研究各株棉花根系的交叉生長狀況，如果僅研究I株棉花，根系生長箱尺寸可設計為高100cm，長50cm、寬(厚)50cm;如果僅研究花期以前的棉花根系生長狀況，根系生長箱尺寸也可以設計為高50cm,長 50cm、寬(厚)50cm。
[0046]進一步，所述的編織粗鋼絲網作為豎網S302中為防止加橫網與填土時前、后、左、右四個鋼絲網向外膨脹或向里收壓，在每個面的鋼絲網與架子上用角鐵片或粗鋼條焊接上一個“十”字形的固定裝置，以便更好地固定鋼絲網，長方體架子的上、下兩個面不焊接鋼絲網，以方便填土、種植棉花、研究根系等。工作原理
[0047]如圖1所示，一種用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱的步驟流程包括制備用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱S101、用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱的擺放與填土 S102、棉花播種與管理S103、沖洗根系S104、根系取樣與三維結構直觀研究S105 ;所述的制備用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱SlOl是指設計制備專用的棉花根系生長箱，箱內有多層網格，可以使棉花根系生長時附著在網格上，沖洗時支撐并固定住棉花根系，沖洗后可以保持棉花根系原位狀態，以便研究其三維空間結構；所述的用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱的擺放與填土 S102是指根據研究需要選擇用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱的數量，用過篩的耕作層土壤填實用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱，在箱內種植棉花；所述的棉花播種與管理S103是指在準備好的用于棉花根系三維結構研究的專用根系生長箱內種植棉花，每箱可種植2行棉花，行距50?60cm，每行3?5株，株距10cm，鋤草、噴藥、施肥、整枝等管理措施按照棉花高產田管理措施進行；所述的沖洗根系S104是指根據需要選擇在棉花生長不同時期，用自來水沖洗根系生長箱，將土壤沖走，由于網格支撐并固定住棉花根系，可使棉花根系保持原位生長狀態，便于直觀研究；所述的根系取樣與三維結構直觀研究S105是指最后是根據實際研究需要，研究棉花根系的三維空間結構。
[0048]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱，其特征在于，該用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱包括用三角鐵焊接成的長方體架子、編織粗鋼絲網作為豎網、編織細鋼絲網作為橫網；包括:第一橫柱、第二橫柱、橫網、立柱、豎網； 第一橫柱連接第二橫柱，第一橫柱和第二橫柱連接立柱，橫網設置在第一橫柱、第二橫柱之間，豎網設置在立柱之間； 編織粗鋼絲網作為豎網采用直徑0.3?0.4cm的鋼絲編織成網格尺寸大小為3cm*3cm的粗鋼絲網，在長方體架子的正面和后面分別焊接有鋼絲網，長方體架子的兩側分別焊接有鋼絲網。
2.如權利要求1所述的用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱，其特征在于，編織細鋼絲網作為橫網是指采用直徑0.05cm的鋼絲編織成網格尺寸大小為3cm*3cm的細鋼絲網。
3.如權利要求1所述的用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱，其特征在于，第一橫柱是由4根50cm的三角鐵組成的,第二橫柱是由4根10cm的三角鐵組成的,立柱是由4根10cm的三角鐵組成的，12根三角鐵焊接在一起，組成一個長100cm、寬50cm、高10cm的長方體架子。
4.如權利要求1所述的用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱，其特征在于，豎網由直徑0.3?0.4cm的粗鋼絲編織成，網格尺寸為3cm*3cm，用于棉花根系三維空間結構的根系生長箱的正面與后面兩個豎網為100cm*100cm的正方形，用于棉花根系三維空間結構的根系生長箱的側面兩個豎網為50cm*100cm的長方形。
5.如權利要求1所述的用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱，其特征在于，橫網是由直徑0.05cm的細鋼絲編織成的，網格尺寸為3cm*3cm。
6.如權利要求1所述的用于棉花根系三維空間結構直觀研究的根系生長箱，其特征在于，該根系生長箱的尺寸為長100cm、寬50cm、高100cm，正面為33*33個網格。
【文檔編號】A01G9/02GK204069898SQ201420548220
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月23日 優先權日:2014年9月23日
【發明者】張思平, 劉紹東, 王曉輝, 劉志紅, 趙新華, 張雷, 馬慧娟, 李鵬程, 牛靜 申請人:中國農業科學院棉花研究所