作物根系观察仪、专用取土钻和根系观察方法与流程

本发明属于作物根系观察仪和观察方法技术领域，尤其涉及一种作物根系观察仪、专用取土钻和根系观察方法。

背景技术

在农作物种植试验中，需要对农作物根系生长情况进行观察分析。目前的作物根系观察仪包括由透明材料制成的外壳体，在所述外壳体内部设置有成像设备。外壳体一般采用透明的亚克力（即俗称的有机玻璃）材料制成，外壳体为圆柱状，在外壳体中设置有绕外壳体圆周方向扫描的扫描成像头。上述作物根系观察仪存在以下缺陷：其一，外壳体为圆柱形，当农作物根触碰到外壳体后，容易向其他方向弯曲，造成测量数据不精确，误差大；其二，扫描成像头绕圆周运动，由于农作物根不可能沿外壳体外侧延伸至外壳体下方，因此扫描成像头扫描外壳体下方没有意义，不但增加了扫描成像时间，而且成像数据大，还增加了数据分析时间。

技术实现要素：

本发明要解决的第一个技术问题就是提供一种测量数据精确度高、成像时间短、成像数据小、数据分析时间短的作物根系观察仪。

为解决上述问题，本发明作物根系观察仪采用的技术方案为：包括由透明材料制成的外壳体、控制机构和显示机构，在所述外壳体内部设置有成像设备，所述外壳体的截面为三角形，所述成像设备包括带有两个观察面的架体和位于该架体上的成像头，所述架体为与外壳体截面相似的三角形，所述成像头安装在两个所述的观察面上。

其附加技术特征为：

所述外壳体的截面为正三角形；

在每个所述观察面上安装有三个所述的成像头；

在每个所述观察面上安装有led光源；

在所述外壳体端部设置有电缆步进电机，在所述架体下方设置有支撑滑轮。

本发明要解决的第二个技术问题就是提供一种省力且不会对周边土壤结构造成影响的专用取土钻。

为解决上述问题，本发明专用取土钻采用的技术方案为：

包括手柄、取土杆、尾部带有固定套管的取土钻头和取土钻固定机构，所述取土钻头包括圆形取土钻头和三角形取土钻头，所述圆形取土钻头为所述三角形取土钻头的内切圆，在所述圆形取土钻头侧面设置有条形槽，在所述三角形取土钻后方或侧面设置有倒土孔。

其附加技术特征为：所述三角形取土钻头为等边三角形。

本发明要解决的第三个技术问题就是提供一种使用上述作物根系观察仪和专用取土钻进行作物根系观察的方法。

为解决上述问题，本发明使用上述作物根系观察仪和专用取土钻进行作物根系观察的方法采用的技术方案为：

该方法包括下列步骤：

第一步，钻倾斜的圆孔

首先在取土杆上固定圆形取土钻头，沿倾斜方向钻圆形孔；

第二步，钻倾斜的三角形孔

将圆形取土钻头从取土杆上取下，换上三角形取土钻头，将三角形取土钻头的一个顶角向上沿圆形孔插入，将圆形孔孔壁上的土导入三角形取土钻头中，形成截面为三角形的三角形斜孔，

第三步，将作物根系观察仪放入三角形斜孔中

将带有成像设备的作物根系观察仪放入三角形斜孔；

第四步，观察

在作物根系下端到达外壳体外侧时，根系沿外壳体的两个侧面下行，根系贴在外壳体的两个侧面上，向前移动成像设备，形成所有根系的影像；

第五步，抽出成像设备

观察完成后，将成像设备从外壳体中抽出，将外壳体端部用盖体封闭。

本发明所提供的作物根系观察仪与现有技术相比，具有以下优点：其一，由于包括由透明材料制成的外壳体、控制机构和显示机构，在所述外壳体内部设置有成像设备，所述外壳体的截面为三角形，所述成像设备包括带有两个观察面的架体和位于该架体上的成像头，所述架体为与外壳体截面相似的三角形，所述成像头安装在两个所述的观察面上，外壳体的一个顶角位于上方，农作物根碰到外壳体斜面时，沿外壳体斜面下行，不会向其他方向折弯，成像头将根系成像后的数据更加精确，架体沿外壳体轴向方向移动，成像时间短，成像区域少，成像数据相对减少，缩短了数据分析时间；其二，由于所述外壳体的截面为正三角形，几乎所有下方碰到外壳体的根都沿外壳体侧面下行，观察数据更加精确；其三，由于在每个所述观察面上安装有三个所述的成像头，这样，在架体行进过程中，能够将所有根系都在成像范围内，成像速度快，成像更加准确；其四，由于在每个所述观察面上安装有led光源，使得成像设备成像更加清晰；其五，由于在所述外壳体端部设置有电缆步进电机，在所述架体下方设置有支撑滑轮，成像设备行进更加方便。

本发明所提供的专用取土钻与现有技术相比，具有以下优点：其一，由于包括手柄、取土杆、尾部带有固定套管的取土钻头和取土钻固定机构，所述取土钻头包括圆形取土钻头和三角形取土钻头，所述圆形取土钻头为所述三角形取土钻头的内切圆，在所述圆形取土钻头侧面设置有条形槽，在所述三角形取土钻后方或侧面设置有倒土孔，首先在取土杆上固定圆形取土钻头，沿倾斜方向钻圆形孔；将圆形取土钻头从取土杆上取下，换上三角形取土钻头，将三角形取土钻头的一个顶角向上沿圆形孔插入，将圆形孔孔壁上的土导入三角形取土钻头中，形成截面为三角形的三角形斜孔，在使用圆形取土钻头取土时，可以采用旋转取土钻的方式，取土更加方便、省力，再采用三角形取土钻头取土，形成三角形斜孔，不会对周围土壤结构造成大的改变，观察数据更加准确，如果直接采用三角形取土钻取土形成三角形斜孔，由于钻头不能转动，在插入或拔出钻头时，容易对孔壁的土壤结构造成影响，作物根系生长会受到影响，因此容易导致观察数据不准确；其二，由于所述三角形取土钻头为等边三角形，几乎所有下方碰到外壳体的根都沿外壳体侧面下行，观察数据更加精确。

附图说明

图1为本发明作物根系观察仪的结构示意图；

图2为作物根系观察仪截面的结构示意图；

图3为处于观察状态的作物根系观察仪截面的结构示意图；

图4为专用取土钻的结构示意图；

图5为三角形取土钻头的结构示意图；

图6为圆形取土钻头和三角形取土钻头大小比较的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作物根系观察仪的结构和使用原理做进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明作物根系观察仪的结构示意图，本发明作物根系观察仪包括由透明材料制成的外壳体1、控制机构21和显示机构22，外壳体一般采用透明的亚克力（即俗称的有机玻璃）材料制成，当然，也可以采用其他透明材料。在外壳体1内部设置有成像设备2，外壳体1的截面为三角形，成像设备2包括带有两个观察面3的架体4和位于该架体4上的成像头5，架体4为与外壳体截面相似的三角形，成像头5安装在两个观察面3上。如图3所示，首先将作物根系观察仪置于农作物9下方，使外壳体1的一个顶角位于上方，农作物根10碰到外壳体1两侧的斜面时，沿外壳体1两侧的斜面下行，不会向其他方向折弯，成像头将根系成像后的数据更加精确。架体4沿外壳体1轴向方向移动，成像时间短，成像区域少，成像数据相对减少，缩短了数据分析时间。

外壳体1的截面为正三角形，几乎所有下方碰到外壳体的根都沿外壳体1侧面下行，观察数据更加精确。

在每个观察面3上安装有三个的成像头，在架体行进过程中，能够将所有根系都在成像范围内，成像速度快，成像更加准确。

在每个观察面3上安装有led光源6，使得成像设备成像更加清晰。

在外壳体1端部设置有电缆步进电机7，在架体4下方设置有支撑滑轮8，成像设备行进更加方便。

如图4、图5和图6所示，本发明所提供的专用取土钻包括手柄11、取土杆12、尾部带有固定套管13的取土钻头14和取土钻固定机构15，取土钻头14包括圆形取土钻头16和三角形取土钻头17。如图5所示，圆形取土钻头16为三角形取土钻头17的内切圆，在圆形取土钻头16侧面设置有条形槽18，在三角形取土钻17侧面设置有倒土孔19。当然，倒土孔19也可以位于三角形取土钻17的固定套管13一侧。

首先在取土杆12上固定圆形取土钻头16，沿倾斜方向钻圆形孔；将圆形取土钻头16从取土杆12上取下，换上三角形取土钻头17，将三角形取土钻头17的一个顶角向上沿圆形孔插入，将圆形孔孔壁上的土导入三角形取土钻头17中，形成截面为三角形的三角形斜孔，在使用圆形取土钻头取土时，可以采用旋转取土钻的方式，取土更加方便、省力，再采用三角形取土钻头取土，形成三角形斜孔，不会对周围土壤结构造成大的改变，观察数据更加准确，如果直接采用三角形取土钻取土形成三角形斜孔，由于钻头不能转动，在插入或拔出钻头时，容易对孔壁的土壤结构造成影响，作物根系生长会受到影响，因此容易导致观察数据不准确。

三角形取土钻头17为等边三角形，几乎所有下方碰到外壳体的根都沿外壳体侧面下行，观察数据更加精确。

本发明使用上述作物根系观察仪进行作物根系观察的方法采用的技术方案为：

该方法包括下列步骤：

第一步，钻倾斜的圆孔

首先在取土杆上固定圆形取土钻头16，沿倾斜方向钻圆形孔；

第二步，钻倾斜的三角形孔

将圆形取土钻头16从取土杆12上取下，换上三角形取土钻头17，将三角形取土钻头17的一个顶角向上沿圆形孔插入，将圆形孔孔壁上的土导入三角形取土钻头中，形成截面为三角形的三角形斜孔，

第三步，将作物根系观察仪放入三角形斜孔中

将带有成像设备的作物根系观察仪放入三角形斜孔；

第四步，观察

在作物根系下端到达外壳体外侧时，根系沿外壳体的两个侧面下行，根系贴在外壳体的两个侧面上，向前移动成像设备，形成所有根系的影像；

第五步，抽出成像设备

观察完成后，将成像设备从外壳体中抽出，将外壳体端部用盖体封闭。

封闭后，避免土壤等进入外壳体内，下一次再观察时重新打开盖体，将成像设备放入即可。

当然，还可以根据需要，在种植前可以将作物根系观察仪的外壳体直接斜埋在观察实验的土壤中或者将作物根系观察仪的外壳体埋在不同的地层。

本发明的保护范围不仅仅局限于上述实施例，只要结构与本发明作物根系观察仪、专用取土钻结构相同或相似，以及观察方法与本发明根系观察方法相同,就落在本发明保护的范围。