一种可为根土界面观测提供视窗的可扩展装置的制作方法

本实用新型属于植物根系观测技术领域，尤其涉及一种可为根土界面观测提供视窗的可扩展装置。

背景技术：

目前，在陆地生态系统中，植物的地上部分通过光合作用、蒸腾作用等过程为整个系统提供最初的有机物质。而地下部分的根系则具有锚定植株、吸收和运输土壤中水分及养分、合成和贮藏营养物质等重要功能。土壤中的物质和能量被植物获取和利用均是通过根系得以实现，根系则是植物与土壤中各种物质及信息交换的关键系统。但是，由于受观测手段和研究方法的限制，人们对植物地下根系系统的研究远远落后于其地上部分。特别是地下根系的复杂形态及土壤的不透明属性使得对其观测愈加困难。根系的研究对于解决全球粮食安全问题具有决定性意义。然而，目前植物地下根系系统研究的迟缓，已严重制约着植物生理学、陆地生态系统与全球变化等相关研究方向的理论拓展。显然，缺乏有效的植物根系原位无损观测手段与方法已成为制约深入研究植物生理和地下生态学的关键因素。由于土壤的不透明特性，使得对植物根系的观测变的非常困难。虽然根系的观测方法中有钉板法、管栽法、气培法、网袋法等一些传统方法，但这些方法所采用的根系取样方式都是破坏性的。地下根室、微根室虽然可以实现无损的观察，由于观测装置与根土之间有一层透明介质，因此，会影响根土观测向更微观处延伸。同时，也有利用X-CT(X-ray Computed Tomography)、核磁共振成像MRI(Magnetic Resonance Imaging)、探地雷达GPR(Ground Penetrating Radar)等技术，实现对根系的观测。但是，但是由于受到分辨率的影响，不能获取微观的根系信息，特别是毫米乃至更小尺度的观测。

综上所述，现有的根系观测方法所采用的根系取样方式，或者对根系具有破坏性影响，或者测量精度达不到观测要求，或者受到分辨率的影响，不能获取微观的根土界面信息，特别是毫米乃至更小尺度的观测。其主要原因在于缺少适合于根土界面多尺度原位观测的视窗。本专利，针对该种问题，设计了可以为根土界面多尺度(厘米-毫米-微米)原位观测提供视窗的可扩展装置。

技术实现要素：

本实用新型为解决现有的根系观测方法所采用的破坏式根系取样方式，原位测量精度均达不到观测要求；受分辨率影响，不能获取微观的根土界面信息的问题而提供一种可为根土界面多尺度(厘米-毫米-微米)原位观测提供视窗的装置。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

该可为根土界面原位观测提供视窗的装置包括底座本体，底座本体的上端活动插装有若干块壁板组成的外壳，壁板的上边缘套装有上盖，每块壁板的顶部中间均设置有钩孔，壁板组成的外壳通过弹性橡胶圈紧固。

进一步，所述壁板采用透明板，透明板上设置有刻度或者绘制有方格，刻度或方格用于定性查看根系生长变化。

进一步，所述壁板上侧的厚度略厚于壁板下侧的厚度；所述壁板的外侧壁垂直于底座本体安装，即壁板的内壁倾斜于底座本体。

进一步，所述底座本体由两个活动安装的结构组成的，底座本体的内侧设置有底座凹槽，底座凹槽内均匀设置有若干个通透于底座本体的底座漏孔，底座漏孔与壁板数相同或者多于壁板的数量。

进一步，所述上盖的下表面内侧设置有向上凹的上盖凹槽，上盖前部的上盖凹槽处设置有可满足壁板从中穿过的上盖漏槽，上盖漏槽的中部设置有上盖漏孔。

进一步，所述壁板的左右两侧壁上设置有可与相邻壁板相互匹配的凹槽和凸起。活动壁板上侧中间设置有钩孔，方便于利用双侧钩将壁板从上盖漏槽处提起。

进一步，所述可为根土界面原位观测提供视窗的装置的主体采用正六方体型，壁板设置为长方形；底座本体、上盖采用正六边型；凹槽和漏槽为直线型。

进一步，所述可为根土界面原位观测提供视窗的装置的主体采用圆柱型，壁板设置为圆弧形；底座本体、上盖采用圆形；凹槽和漏槽为圆弧形。

本实用新型具有的优点和积极效果是：本实用新型可在非破坏性取样的情况下，为根土界面多尺度信息的观察与数据采集提供原位视窗。本装置不仅可为根土界面厘米、毫米尺度观测提供原位视窗，而且可为利用体式荧光显微镜实现微米级观测提供原位视窗。同时，本实用新型具有扩展性，可以随着植物根系的生长发育变化，而实现不同尺寸扩展。这对于探索根系与周边环境(土壤、水分、微生物、线虫)之间的作用关系具有重要意义。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的可为根土界面观测提供视窗的可扩展装置结构示意图。

图2是本实用新型实施例提供的双侧钩的结构示意图。

图3中(1)和(2)是本实用新型实施例提供的两种底座本体的结构示意图。

图4中(1)和(2)是本实用新型实施例提供的壁板的整体结构以沿轴向的切面示意图。

图5中(1)和(2)是本实用新型实施例提供的两种上盖的结构示意图。

图6是本实用新型实施例提供的另一具体实施例结构示意图。

图中：1、底座本体；2、橡胶圈；3、壁板；4、上盖；5、双侧钩；6、底座漏孔；7、底座凹槽；8、钩孔；9、上盖漏槽；10、上盖漏孔；11、上盖凹槽。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举原型立方体装置为实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本实用新型的结构作详细描述。

如图1-图5所示，本实用新型实施例提供的可为根土界面观测提供视窗的可扩展装置包括：底座本体1、橡胶圈2、壁板3、上盖4、双侧钩5、底座漏孔6、底座凹槽7、钩孔8、上盖漏槽9、上盖漏孔10、上盖凹槽11。

底座本体1的上端活动插装有若干块壁板3组成的环形外壳，壁板3的上边缘套装有环形上盖4，每块壁板3的顶部中间均设置有钩孔8，壁板3组成的外壳通过弹性橡胶圈2紧固。底座本体1的内侧圆周上设置有底座凹槽7，底座凹槽7内均匀设置有若干个通透于底座本体1的底座漏孔6，底座漏孔6的数目与壁板3数目相同或者多于壁板3的数量，可以保证在每个壁板所安装位置的凹槽处至少有一个漏孔；环形上盖4的下表面内侧设置有向上凹的上盖凹槽11，环形上盖4前部的上盖凹槽11处设置有满足任一壁板3可从中穿过的上盖漏槽9，上盖漏槽9的中部设置有上盖漏孔10，上盖漏孔主要是方便双侧钩5向下勾住壁板上的钩孔8。

在本实用新型的实施例中：

所述壁板3的左右两侧壁上设置有可与相邻壁板3相互匹配的凹槽和凸起，本实用新型设置为三角形凹槽和凸起，也可以设置圆弧形凹槽和凸起,对于长方形壁板而言，其左右两侧壁上进行切角处理，保证相邻两壁板之间密闭。

所述壁板3采用透明板，透明板上设置有刻度或者绘制有方格，刻度或方格用于定性查看根系生长变化。

所述壁板3上侧的厚度略厚于壁板3下侧的厚度；所述壁板3的外侧壁垂直于底座本体1安装，则壁板3的内壁倾斜于底座本体1。

在本实用新型实施例中底座漏孔数设置为6。

本实用新型的装置主体设计为正六方体型或圆柱形，正六方体型即壁板设置为长方形；底座、上盖可以设计为正六边型；相关凹槽和漏槽设计为直线型，具体见图6；圆柱形如图1所示。

本实用新型的工作原理：

本实用新型的壁板由透明材质制造，并且可以上下滑动，为根系与周边土壤环境的直接原位无损观察或测量提供视窗。且壁板的上侧要厚于下侧，主要是在提起壁板对根系与周边土壤进行观测时，防止壁板对土壤与根系进行扰动。壁板的左右两侧，进行凸凹设计，使得两壁板结合时更加紧密。同时壁板上设置了刻度线用于对根系的变化有数量的变化；刻度线设计也可以是方格设计，用于评估根系的生长尺度。

双侧钩的前端为钩，双侧钩的后端为铲，当需要将壁板提起时，利用双侧钩前端的钩将壁板提起；当有土壤颗粒落入底座凹槽中，则利用双侧钩的后端的铲一侧，将土壤颗粒从底座凹槽底部的底座漏孔中拨落。

本实用新型可以随着植物的生长和根系的发育而不断的扩展，底座本体是可以从中间分开，将壁板放在更大的一个底座本体上，然后将壁板从原底座凹槽中稍微提高，高过底座凹槽内侧上边缘高度，将原装底座本体解扣打开，并将原底座本体从土壤下部抽出。将更大的壁板装配好后，可以向中空处填入土壤，并慢慢将内层壁板缓慢提出，直到将空隙处填满土壤，实现装置的由小到大的扩展。

当需要对某一侧面的根系进行观测时，则移动旋转环形上盖，将环形上通透的部分旋转至待提起壁板的上端；双侧钩钩住壁板的钩孔，进而将壁板沿上盖漏槽提起。由于使用具有松紧特性的固定圈，且壁板具有一定的弧度，壁板提到适当的高度后，具有松紧特性的固定圈可以将壁板固定住。同时，由于壁板的上侧厚度厚于下侧，且内壁倾斜于土壤界面，因此，当壁板被提起时，并不会影响根土界面。如需要将壁板整体取出，也可以将壁板整体全部取出。

当需要对根系观测时，取下塑胶袋子，根据根系出现的位置选择需要提起的壁板；待露出原位根系土壤视窗时，可以利用相关装置对根系与周边环境进行观测。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。例如可以将本装置主体设计为正六方体型，即壁板设置为长方形；底座、上盖可以设计为正六边型；相关凹槽和漏槽设计为直线型，具体见图6。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。