本实用新型涉及作物灌溉研究试验用的分析装置，具体是一种在盆栽试验条件下，对各型作物栽培容器进行液压助力提升和收放，并对容器内土壤含水率进行分析并计算需补充灌溉水用量的土壤水分含量分析系统。
背景技术：
土壤含水率一般是指土壤绝对含水量，即100g烘干至恒重的土壤中含有水分克数，也称土壤含水量。测定土壤含水率对掌握作物需水规律，节约有限的水资源具有现实指导意义；对其研究方法和手段的改良、进步一直是农业灌溉和作物需水规律研究的重点，其研究结果对农业科学灌溉的推广应用具有重要指导意义。
土壤含水率测定方法主要有：称重法、张力计法、电阻法、中子法、γ-射线法、驻波比法、时域反射法、高频振荡法(FDR)及光学法等。虽然张力计法等8种方法能够测定土壤水势指标，并通过相关计算公式计算转化为土壤含水率等数据；但实际应用中均不同程度存在相关仪器设备价格昂贵，操作复杂，使用不便，测定数据稳定性差，重现性不佳等诸多问题。因此盆栽条件下，对作物需水规律的研究中，一般仍沿用经典的称重法进行相关研究。其具有简便快捷，操作简单，分析成本低，相关试验数据同行认可度高，分析数据稳定性高，重现性较好的优点。
在盆栽试验条件下，使用称重法进行土壤含水率测定的传统方法为：在测定供试盆栽试验风干过筛土壤含水率的基础上，经相关土壤含水率计算公式，获得达到目标土壤含水率的灌水量。再往栽培容器风干土壤中，加入相应灌溉水量，经充分混合与静置后，即达到试验目标土壤含水率的试验条件。移栽目标作物后，即可开展相关作物灌溉需水试验。
在试验过程中，依据不同作物不同生长发育阶段的需水规律，在短时间(1-2天)内，分析作物栽培容器总质量变化(含作物、土壤和灌溉水等3者的总质量)。并认为供试作物在1-2天试验周期内，本身生物量无明显变化的前提，分别依据各作物栽培容器的目标土壤含水率，补充相应灌溉水量，以达到控制各试验处理的土壤含水率的目的，并以此为基础研究作物灌溉需水规律、生长响应规律，为节水灌溉方法的推广应用奠定坚实的理论和试验数据基础。
一般盆栽条件下作物灌溉试验，是在玻璃温室条件下进行。其优点在于将自然环境中各种不可控因素(气温波动、大气降水、空气扰动等)对试验的影响降到最低。同时在玻璃温室条件下，室温一般高于气温，作物生长发育较为迅速，作物腾发效应明显，昼夜耗水量较大，需要连续对各试验盆钵进行质量称重作业并补充灌溉用水作业，以维持试验设定土壤含水率，以达到不同灌溉试验设计要求。如果灌溉试验处理类型较多，并考虑不同试验处理间交互作用，并对各试验处理作物产量进行测产分析，则试验盆钵重复次数设置将大幅度增加，一般试验重复数需要达到8-10次以上，因此灌溉试验盆钵数一般需要达到100-150盆以上，试验数据与分析结论才比较可靠与可信。
在目前作物盆栽灌溉试验中，对各试验盆钵进行灌溉作业，一般使用人工搬运和人工称重、补水方式进行。同时因作物种类、遗传背景和生长发育的差异，所需的盆钵规格和灌溉水量存在较大差异。水稻(C3作物)等进行灌溉盆栽试验时，因为水稻等作物生物量相对较小，所需试验盆钵规格尺寸相对较小，但盆钵总质量(含土壤、灌溉水和作物质量)一般在20-25kg左右；而对玉米、甘蔗(C4作物)等进行盆栽灌溉试验时，因为其生物量相对较大，需要的试验盆钵规格尺寸更大，所需装填的供试土壤更多，需要灌溉量更大，盆钵(含土壤、灌溉水和作物质量)质量在30-35kg左右。在以往试验中，作物生长旺盛阶段往往与高温季节同步，作物蒸腾作用增强，灌溉水腾发效应明显，昼夜灌水量消耗增大，为了准确计算各试验处理盆钵的灌溉水量，需要更加频繁测定各盆钵土壤含水率。同时在玻璃温室条件下，对盆钵进行搬运作业，对试验人员的体力和耐力要求较高，劳动强度较大，试验可持续性难度增加；同时，试验人员在连续搬运试验盆钵后，体力迅速消耗，导致搬运盆钵时，因体力不支，盆钵晃动，部分灌溉水容易撒落外溢，造成不必要的试验误差。
同时为了满足不同作物在灌溉试验中根系生长的需要，获得更加可靠的试验产量数据，相关研究人员不仅使用圆柱状桶型容器作为试验容器，而且使用方形市政垃圾桶进行盆栽灌溉试验；其试验数据与试验效果较为理想，但市政垃圾桶一般容积在100L以上，所需风干土壤质量更大，灌水量更多，人工搬运试验难度更大。
试验过程中，获得盆钵整体质量数据后，需要对试验数据进行记录；并在完成所用盆钵质量数据采集后，依据各盆钵试验处理预设的土壤含水量范围，依据相关土壤含水率相关公式，进行分析与计算，并获得达到预设土壤含水率需补充的灌溉水量，并逐盆进行添加。以上人工搬运与分析方法存在以下几个方面的不足：
1、试验人员要求多，试验周期长，不利于灌溉试验深入研究：作物灌溉试验步骤主要分解为：搬运、称重、记录、计算、灌水、再称重平衡等6个主要过程。依据试验要求，一般完成一次相关试验工作，需要3-5名试验人员协同工作1天时间才能完成100-150盆规模的灌溉试验；同时，每个试验步骤消耗时间较多，在多处理、多水平试验中，耗时更多。这与实际情况差距较大，由于盆钵称重、灌水工作耗时较多，压缩了开展其他研究方向试验的时间，往往一天中大部分时间消耗在各盆钵质量称量、计算和灌水上，限制了其他相关试验开展，不利于作物灌溉试验不同方向研究开展，影响了作物灌溉试验研究的广度与深度。
2、试验劳动强大，工作效率低：在盆栽作物灌溉试验开展过程中，需要对每个盆钵进行称重、计算和灌溉水补充工作，因为每个盆钵质量和内部土壤的质量差异，作物生长发育的变异性，随着试验的进行，各盆钵之间的差异变化逐步增大，对各盆钵进行灌水作业达到预设土壤含水量的工作量和难度随之增加，同时称重后还需要进行繁杂的数据计算工作。并对参试人员的体力、耐力提出了更高的要求，在灌溉试验实践过程中，就多次出现试验劳动强度过大，超过了相关试验人员承受能力，导致试验失败的案例。
3、对不同作物、盆钵规格适应能力不足：不同作物遗传背景，生长发育规律差异，对不同作物进行灌溉试验时，为保证各作物正常生长发育进行、正常结实和试验数据的准确可靠，需要依据作物种类，生物量大小和根系生长特点使用不同大小和尺寸的试验容器；比如水稻等生物量较小的作物，内装土壤较少，所需盆钵尺寸相对较小；而玉米、甘蔗等生物量较大的作物，盆钵内装土壤量较大，所需盆钵尺寸更大；而且盆钵规格上除了圆柱状桶型容器外，还可以使用方形市政垃圾桶进行作物灌溉试验研究工作。在相关的研究报道中，出现过专门针对某种特定作物灌溉试验研究而专门研制的装置和设备；但这类设备在具体使用过程中，存在对盆钵规格适用性较差，通用型不足，仍存在试验人员劳动强度降低不明显，体力消耗偏高等问题。同时相关设备一般缺乏质量数据实时记录保存和灌水量自动计算功能等亟待改进之处。
综上所述，在作物灌溉试验相关研究过程中，迫切需要一种克服上述人工搬运、计算和相关试验专业设备存在的不足，省时，省力，节能高效和通用性广泛的试验设备。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种盆栽试验用栽培容器升降和土壤水分含量分析系统，通过该系统能够实现多种提升助力方式，并且明显降低试验人员劳动强度，在原位条件下对试验容器进行抬升称重和收放工作，并同步完成盆钵质量称取，数据传输与显示，并具备依据设定目标土壤含水率数据和当前盆钵质量，自动计算需补充的灌水量的功能。
本实用新型以如下技术方案解决上述技术问题：
本实用新型一种盆栽试验用栽培容器升降和土壤水分含量分析系统，包括支架，所述支架由可移动大架和两个轨道槽立梁固定连接构成，轨道槽立梁垂直安装在大架上，轨道槽立梁的上部安装有数据显示与分析总成，大架上安装有液压油缸总成，液压油缸总成的千斤顶托顶传动链条，传动链条的一端固定在用于连接两个轨道槽立梁的中梁上，另一端与升降支架固定连接，升降支架包括有两个呈对称排布的横臂，两个横臂上分别安装有质量传感器以及用于固定栽培容器的弧形抱箍总成或凹型抱卡总成，质量传感器和数据显示与分析总成之间由数据传输线连接。
所述大架的前端两侧分别安装有定向轮，后端两侧分别安装有带脚刹的万向轮。
所述两个轨道槽立梁呈对称排布，两个轨道槽立梁内安装有可沿轨道槽立梁作上下移动的滚动轴承，滚动轴承通过连接件与升降支架固定连接，通过滚动轴承限定升降支架的直线运动。
所述弧形抱箍总成由销轴、弧形抱箍、推动手柄和阻止环构成，销轴穿过升降支架的横臂，弧形抱箍安装在销轴的内侧端，阻止环安装在销轴的外侧端，推动手柄固定在销轴上，横臂上安装有可插入销轴进行限位的锁止阀。
所述凹型抱卡总成由销轴、凹型抱卡、推动手柄和阻止环构成，销轴穿过升降支架的横臂，凹型抱卡安装在销轴的内侧端，阻止环安装在销轴的外侧端，推动手柄固定在销轴上，横臂上安装有可插入销轴进行限位的锁止阀。
所述液压油缸总成包括有用于给予升降支架上升动力的液压手动摇臂或液压脚踏以及用于控制升降支架下降的液压释放手柄。
所述两个轨道槽立梁的顶部之间固定有横梁，中部之间固定有中梁，两个轨道槽立梁的上部设有移动握把。
本实用新型盆栽试验用栽培容器升降和土壤水分含量分析系统具有如下显著效果：
1.在盆栽试验条件下，研究土壤含水率变化时，通过采用本实用新型系统，可以快速而平稳地提升和装卸不同规格、尺寸的试验容器，实时获得试验容器的质量数值，解决了人工搬运试验盆钵存在的劳动强度大、效率低下的问题，并同时解决传统人工搬运过程中，盆钵中灌溉水外溢损失问题，提高了试验准确度。
2.通过安装于升降支架上的质量感应器和与之相连的数据显示与分析总成，当位于横臂的抱卡总成或抱箍总成固定好各型试验容器后，再连续使用液压手动摇臂和液压脚踏，施加外力的作用下，通过液压油缸总成稳定抬升各型试验容器到一定高度稳定后，本系统的数据显示与分析总成不仅能实时显示各型试验容器质量，而且利用数据显示与分析总成自带存储和计算功能，完成相关质量数据保存，并根据设定目标土壤含水率数值，并依据当前栽培容器质量，依据相关预设公式，自动计算需要补充的灌溉水量的，实现了将过去试验的6个步骤(搬运、称重、记录、计算、灌水、再称重)缩减为3个步骤(提升、称重、灌水)。在不借助其他称量设备的情况下，直接称量试验容器质量，并通过显示终端实时显示，并辅助试验人员快速完成不同灌溉处理、不同盆钵间的不同灌溉水的加注工作，缩短了试验时间，减轻了工作强度，提高了试验工作效率。
3.本实用新型盆栽试验用栽培容器升降和土壤含水率分析系统，省力省时，结构可靠，功能全面，操作方便快捷，特别适合较大规模和复杂处理组合条件下，对盆栽试验土壤水分含量的连续研究工作使用。
附图说明
图1是本实用新型盆栽试验用栽培容器升降和土壤水分含量分析系统前侧结构示意图。
图2是本实用新型盆栽试验用栽培容器升降和土壤水分含量分析系统后侧结构示意图。
图3是图1中弧形抱箍总成的结构示意图。
图4是本实用新型采用的凹型抱卡总成的结构示意图。
图中：1-横梁，2-移动握把，3-轨道槽立梁，4-数据传输线，5-千斤顶，6-传动链条，7-液压油缸总成，8-升降支架，9-质量传感器，10-弧形抱箍总成，10-1—销轴，10-2—阻止环，10-3—推动手柄，10-4—弧形抱箍，11-定向轮，12-锁止阀，13-大架，14-万向轮，15-万向轮脚刹，16-油缸固定基座，17-液压脚踏，18-滚动轴承，19-液压手动摇臂，20-数据显示与分析总成，21-液压释放手柄，22-中梁，23-凹型抱卡总成，23-1—凹型抱卡。
具体实施方式
下面结合附图及实例对本实用新型系统作进一步的详细说明。
如图1和图2所示，本实例盆栽试验用栽培容器升降和土壤水分含量分析系统包括支架，支架由可移动的大架13和左右两个垂直分布的轨道槽立梁3固定焊接构成，两个轨道槽立梁3呈对称排布，两个轨道槽立梁3的顶部之间设有起固定作用的横梁1，两个轨道槽立梁3的中部之间设有起固定作用的中梁22，轨道槽立梁3的上部设有移动握把2；轨道槽立梁3内设有可沿轨道槽立梁3作上下移动的滚动轴承18，滚动轴承18固定连接升降支架8，通过滚动轴承18可限定升降支架8作直线上下运动；横梁1上安装有数据显示与分析总成20，大架13上设有油缸固定基座16，油缸固定基座16上安装有液压油缸总成7，液压油缸总成7的顶部为千斤顶5，千斤顶5托顶传动链条6，传动链条6的一端固定在中梁22上，另一端与升降支架8固定连接，升降支架8的总体呈U型臂框架，其前侧设有两个呈对称设置的横臂，两个横臂上安装有质量传感器9以及用于固定栽培容器的弧形抱箍总成10，质量传感器9通过数据传输线4和数据显示与分析总成20相连接。
如图3所示，本实例所述的弧形抱箍总成10包括穿过升降支架8的横臂的销轴10-1，销轴10-1的外侧顶端设有可防止销轴脱落的阻止环10-2，销轴10-1的内侧端固定有弧形抱箍10-4，销轴10-1上安装有用于移动弧形抱箍总成10的推动手柄10-3，升降支架10的横臂上安装有限制销轴10-1发生位移的锁止阀12。本实例所述的弧形抱箍总成10适用于提升不同规格圆桶型的试验容器。
当需要提升方形桶的试验容器时，可使用如图4所示的凹型抱卡总成23，该凹型抱卡总成23的结构与图3所示的形抱箍总成10基本相同，区别在于销轴10-1的内侧端固定的是凹型抱卡23-1。其使用方法与弧形抱箍总成10基本一致。
本实用新型所述大架13的前端两侧分别安装有定向轮11，后端两侧分别安装有带万向轮脚刹15的万向轮14。
本实用新型所述液压油缸总成7包括用于试验人员施加外部作用力的液压手动摇臂19或液压脚踏17以及用于释放液压作用力的液压释放手柄21。
本实用新型盆栽试验用栽培容器升降和土壤水分含量分析系统的操作过程如下：
1.试验开始前，相关试验人员依据试验容器的外形和规格(各型圆桶或方形垃圾桶)选择并安装相应试验容器抱箍部分弧形抱箍总成10和凹型抱卡总成23，松开锁止阀12，卸下销轴10-1尾部的阻止环10-2，将选定的试验容器抱箍部分插入升降支架8中预设套孔中，并安装销轴10-1尾部的阻止环10-2，防止试验容器抱箍滑落。针对不同形制的试验容器，调节推动手柄10-3，使弧形抱箍10-4或凹型抱卡23-1固定相应的试验容器，即可完成了试验容器与本系统紧固作业。
2.试验人员推动移动握把2，在系统前部定向轮11和后部万向轮14的共同作用下，推动整个系统向目标试验容器移动，并将试验容器置于所选定夹具的中心位置，拉紧万向轮脚刹15，防止系统出现位移，影响后续工作。调节移动手柄10-3，固定试验容器于中心位置，旋紧锁止阀12，防止试验容器与夹具出现松动位移，影响试验进行。
3.试验人员通过不断使用脚踩踏液压脚踏17或通过手臂给液压手动摇臂19连续施加作用力，利用液压传动原理，液压油缸总成7顶部的千斤顶5向上移动，托举传动链条6，通过传动链条6的运动，带动与之固定的升降支架8发生移动，同时带动了与升降支架上固定的各型试验容器发生运动。同时带动支架左右两侧固定的滚动轴承18在轨道槽立梁3发生移动，限定了提升支架8活动的范围与方向。由于液压传动原理的存在，较人工搬运和普通机械传动，运动特性明显改善，保证被提升的各型试验容器能平稳提升和收放。
4.当相应试验容器被提升脱离地面，并提升到一定高度后，停止踩踏液压脚踏17或摇动液压手动摇臂19，让升降支架8稳定，相应试验容器稳定悬停于空中。打开数据显示与分析总成20的电源开关，位于升降支架8基部的质量传感器9接受试验容器传递的质量信号，并通过数据传输线4将相关质量信号传递给数据显示与分析总成20，实时显示相关质量数据信息。
5.通过数据显示与分析总成20内部自带的存储器和运算器，完成相关质量数据保存作业，并通过设定相应试验容器的预设目标土壤含水率，依据内置于存储器内的相关水分含量计算公式，自动计算出相关灌溉水量，极大地减少了试验环节，降低了工作强度，提高了工作效率。
6.完成相关试验容器称量和所需灌溉水加注后，打开液压释放手柄21，释放液压作用力，液压油缸总成7的千斤顶5缓慢而平稳下降，通过收放传动链条6，从而降低升降支架8。当试验容器平稳接触地面后，松开锁止阀12，分别调节左右两侧推动手柄10-3，使系统与被测试验容器分离。松开万向轮刹车15，推动移动握把2，使整个系统移动并进行下一个试验容器的称量配重工作。
本实用新型盆栽试验用盆钵搬运器设计精巧，操作简便、实用而平稳，通过研制和更换不同类型的试验容器抱箍总成，可以兼容不同类型和尺寸的试验容器，具有极大的兼容性；同时该系统极大地降低了试验人员的劳动强度，提高试验工作效率，降低试验灌溉水在试验中的损失，提高试验精准性，特别适合在较大规模盆栽试验条件下，作为研究作物灌溉试验的土壤水分含量分析和盆钵搬运的一体化试验工具。