一种荒漠细小种子的无覆土智能萌发装置的制作方法

本发明涉及一种种子萌发技术，具体说是一种针对荒漠细小种子的无覆土智能萌发装置。

背景技术：

利用种子人工萌发培育幼苗，是防沙治沙工程、植被恢复、农业科学等领域相关工作中重要的技术环节之一。荒漠植物为适应严酷的自然环境，长期演化过程形成了具有拓殖优势的特殊有性繁殖对策，主要表现为种子数量大且非常细小。这些细小种子的萌发由于种子胚芽出土能力弱或萌发对光照的需求，而对覆土厚度（埋深）要求非常严格，一般覆土厚度约为0.5cm为宜；甚至很多种子如梭梭、驼绒藜、胡杨、柽柳等，只有在无覆土（裸露土壤表面）才具有较高的萌发率或幼苗出土率。这些种子在人工萌发培育时，若采用传统的直接漫灌或喷洒的浇水方式，不可避免对土壤表层产生冲刷而造成种子（幼苗）的移位或扰动损害，从而导致种子萌发率、幼苗出土率以及定殖率非常低。若采用滴灌方式，虽然一定程度上降低了直接漫灌或喷洒浇水方式的不利因素，但很难克制以下缺限：1）由于滴灌的灌水器孔洞细小，以及水中泥沙、有机质或微生物以及化学沉凝物等原因，容易引起灌水器堵塞；2）滴灌方式土壤水分通常形成以滴水器为中心向周围辐射非均匀斑状，由于植物根系的向水性而引起根系向高水分区集中生长，限制了根系的空间分布和生长；3）同样由于滴灌引起的土壤水分的非均匀性，长期使用还会造成盐分的斑状积累，制约了种子萌发或幼苗生长。

此外，适宜土壤水分的精准控制是提高种子萌发率的关键。目前对种子萌发的水分调控基本上是通过经验控制，其水分控制精度和自动化程度较低。

因此，如何实现荒漠细小种子无覆土萌发以及对土壤湿度的自动化控制，是利用利子进行幼苗培育工作中亟待解决的重要技术难题之一。

技术实现要素：
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本发明的目的在于提供一种荒漠细小种子的无覆土智能萌发装置，具有对土壤湿度智能自动控制的优点。

本发明的目的是通过以下技术来实现：

本发明的一种荒漠细小种子的无覆土智能萌发装置，其器件组成包括供水容器、进水控制器、主进水管、供水容器支架、流速控制阀、供水管主管、供水管支架、供水管支管、下排水管、集水容器、集水槽排水管、萌发床、集水槽、上排水管、萌发盒、土壤水分传感器、数据采集器、线缆、供水控制器、外盒、内盒、上排水孔、排水控制器、下排水孔、进水孔、隔离材料、渗水孔、内盒支脚。所述的供水容器置于供水容器支架之上；进水控制器安装于供水容器之内，与主进水管连接；供水控制器安装于供水容器外侧，分别与数据采集器和供水管主管连接；集水槽设置在萌发床下方中部；供水管主管设置在集水槽上方，用供水管支架固定；流速控制阀安装供水管主管上，靠近供水控制器的一端；萌发盒摆放在萌发床的床面之上，于集水槽两侧呈列摆设，萌发盒有出水孔的一侧朝向集水槽；集水槽排水管分别与集水槽末端和集水容器连接；土壤水分传感器安装在内盒，用线缆与数据采集器连接；萌发盒由外盒和内盒构成，内盒置于外盒中部；外盒内侧安装有排水控制器，外盒的一个侧面上部设置上排水孔，下部设置有下排水孔和进水孔；内盒底面和四个侧面设置渗水孔，并用隔离材料包裹；上排水孔、下排水孔和进水孔分别相应的上排水管、下排水管和供水管支管连接。

上述的供水容器架设高度标准为：供水容器的底部高于萌发盒的盒口水平面0.5m 以上，保证在供水时水流通过自然重力向萌发盒供水。

上述的流速控制阀用于调节供水管主管的水流速率，水流速率以20-30分钟注满萌发盒的内盒和外盒之间的间隙为宜，以保证萌发基质缓慢均匀湿润。

上述的集水槽与水平面呈夹角2-3°，保证汇集的水流通过自然重力自动汇入集水容器。

上述的萌发盒形状为立方体，由外盒和内盒两部分组成。

上述的内盒与外盒高度相同，内盒的长和宽分别小于外盒，即内盒和外盒之间存在间隙。

上述的内盒内填充萌发基质，萌发基质的表面放置待萌发的种子。

上述的内盒的底面和四个侧面包裹有隔离材料可以阻止内盒的萌发基质向外盒输出，并使水分或空气可以向萌发基质输入。

上述的隔离材料是具有透水性的无纺布，或土工布，或初效过滤棉。

上述的土壤水分传感器呈水平状态埋于内盒的萌发基质之内。

本发明的工作原理是：

进水控制器2根据供水容器1的水位自动开启或关闭主进水管3，实现自动蓄积存水。

土壤水分传感器16监测到的水壤水体积含水量通过线缆18将数据传输至数据采集器17，之后，数据采集器17将数据反馈给供水控制器19；

当土壤体积含水量低于供水控制器19所设定的下限值，自动开启供水管主管6，通过供水管支管8、进水孔25向萌发盒15的外盒20与内盒21之间供水；随着供水的持续和土壤水分升高，当土壤体积含水量高于供水控制器19所设定的上限值时，自动关闭供水管主管6，停止供水。

上述的下排水管9的开关通过排水控制器23控制，当内盒21和外盒20间隙间的水位达上排水口22水平面时，自动开启下排水管9进行排水；

上排水管14一直保持开启状态，为安全排水通道，主要用于排水控制器23发生意外时排水，确保萌发土壤不被淹没。

上述供水控制器19所设定的上限值和下限值，分别对应相应种子萌发适宜的土壤阈值的上限值和下限值。

上述的供水容器内的水质，可根据具体种子萌发或幼苗生长对土壤盐份、养分和pH值等的要求，配置相应的可溶性化学试剂，添加到供水容器进行调节。

本发明的优点及有益效果：

1. 本发明是通过侵润方式，可实现对萌发基质（土壤）水分的均匀控制，同时避免了直接灌浇或喷洒的浇水方式对对土壤表层产生冲刷而使种子或幼苗移位或扰动损害。并可有效防止或降低土壤板结。

2. 本发明可实现细小种子表层无覆土或覆土较薄的萌发，满足部分物种萌发对光照和胚芽出土较弱的萌发要求，并为种子萌发提供了适宜的水分条件，可有效提高种子萌发率、幼苗出土率和成活率。特别适用于荒漠区一些细小种子的种子繁殖。

3. 本发明可根据种子萌发适宜的土壤水分需求，实现对土壤水分的智能控制，具有土壤水分控制精确和自动化程度高的优点。

4. 本发明中浇水的水质可根据具体物种对盐份或养分需求灵活配置，并及时改良萌发基质（土壤）的养分和pH值，以满足种子萌发和幼苗生长过程不同阶段对萌发基质的要求。

5. 本发明的结构和制作简单，具有组装和搬动灵活简便特点，可根据需要放置于室内或室外。

6. 本发明为细小种子的繁殖和幼苗培育提供了一种技术手段，可广泛用于植被恢复生态学、植物保护、防沙治沙工程、农业育种等多个学科领域。

附图说明：

图1 本发明的结构示意图。

图2 本发明中萌发盒的结构示意图。

图3为图2中外盒的示意图。

图4为图2中内盒的示意图。

图中，1-供水容器、2-进水控制器、3-主进水管、4-供水容器支架、5-流速控制阀、6-供水管主管、7-供水管支架、8-供水管支管、9-下排水管、10-集水容器、11-集水槽排水管、12-萌发床、13-集水槽、14-上排水管、15-萌发盒、16-土壤水分传感器、17-数据采集器、18-线缆、19-供水控制器、20-外盒、21-内盒、22-上排水孔、23-排水控制器、24-下排水孔、25-进水孔、26-隔离材料、27-渗水孔、28-内盒支脚。

具体实施方式

下面结合优选的实施例对本发明做进一步详细说明。

以典型荒漠固沙植物刚毛柽柳种子萌发对象，以腾格里东南缘典型荒漠自然风沙土为萌发基质，利用本发明的装置进行种子萌发和幼苗培育。土壤基本特征为：Ph值介于8.32；土壤容重为1.32g/cm²；土壤物理组成中沙粒、粉粒和粘粒比例分别约为71%、16%和13%；土壤全氮和全磷含量约为0.19g/kg和0.41g/kg；土壤体积饱和含水量为25-27%。

本发明提供一种荒漠细小种子的无覆土智能萌发装置，其结构示意图如图1所示，包括供水容器1、进水控制器2、主进水管3、供水容器支架4、流速控制阀5、供水管主管6、供水管支架7、供水管支管8、下排水管9、集水容器10、集水槽排水管11、萌发床12、集水槽13、上排水管14、萌发盒15、土壤水分传感器16、数据采集器17、线缆18、供水控制器19、外盒20、内盒21、上排水孔22、排水控制器23、下排水孔24、进水孔25、隔离材料26、渗水孔27、内盒支脚28。

所述的供水容器1置于供水容器支架4之上；进水控制器2安装于供水容器1之内，与主进水管3连接；供水控制器19安装于供水容器1外侧，分别与数据采集器17和供水管主管6连接。

所述的萌发床12上设有集水槽13；供水管主管6设置在集水槽13上方，用供水管支架7固定；流速控制阀5安装于供水管主管6上。

所述的萌发盒15置于萌发床12的集水槽13两侧。

所述萌发盒15是由外盒20和内盒21构成，内盒21置于外盒20内；内盒21内设有土壤水分传感器16。

所述外盒20的一个侧面的上部设置上排水孔22，下部设置有下排水孔24和进水孔25。

所述内盒21底面和四个侧面设置渗水孔27。

所述排水管14一端与上排水孔22连接，另一端与集水槽13连通。

所述下排水管9一端与下排水孔24连接，另一端与集水槽13连通。

所述供水管支管8一端与进水孔25连接，另一端与供水管主管（6）连通。

所述土壤水分传感器16通过线缆18与数据采集器17连接；

所述供水管主管6上设有流速控制阀5；

所述供水容器1架设高度标准为：供水容器1的底部高于萌发盒15的盒口水平面0.5m 以上，保证在供水时水流通过自然重力向萌发盒15供水。

所述流速控制阀5用于调节供水管主管6的水流速率，水流速率调节以20分钟注满内盒21和外盒20之间的间隙为宜，保证萌发土壤缓慢均匀湿润。

所述集水槽13与水平面呈夹角2-3°，保证汇集的水流通过自然重力自动汇入集水容器10。

所述萌发盒15形状为立方体，由外盒20和内盒21两部分组成，内盒21的长宽高为20cm×20cm×20cm，外盒20长宽高为23 cm×23 cm×20cm，即内盒21和外盒20周边的间隙为1.5cm。

上述的内盒21内填充萌发土壤，土壤填充高度低于内盒21的上边缘1-2cm。

上述萌发土壤的表面放置待萌发的刚毛柽柳种子。

上述的上排水孔22距外盒20上边缘5cm，与内盒21的最上一排的渗水孔27等高，即低于萌发土壤水平面3-4cm；下排水孔24和进水孔25位于外盒20底部，高于外盒20的底边约0.5cm。

上述的渗水孔27的行间距为1cm，孔洞直径约为0.2mm；最上一排渗水孔27距离内盒21上边缘5cm，即低于萌发土壤水平面3-4cm，最上一排渗水孔27水平面以上萌发土壤依靠土壤毛管作用力获取水分和保持温润。

上述的内盒21的底面和四个侧面包裹有无纺布（隔离材料26）（孔径为0.1mm），可以阻止内盒21的萌发土壤向外盒20渗出，并使水分或空气可以向萌发土壤输入。

上述的土壤水分传感器16呈水平状态埋于内盒21的萌发土壤之内，埋深约3cm。

上述的供水控制器19设定的上限和下限值，根据前期已开展的萌发实验和相关文献资料报道，土壤体积含水量为20%-25%时，刚毛柽柳的萌发率最高。因此，将供水控制器19设定的上限值和下限值分别设定为25%和20%。

上述的供水容器1内的水质，每间隔15-20天，添加水溶性化肥（浓度为50mg/kg），以提高萌发土壤的肥力。

以上内容是对本发明优选的实施例的说明，可以帮助本领域技术人员更充分地理解本发明的技术方案。但这些实施例仅仅是举例说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于这些实施例的说明。