一种植物生长中营养素施用实验观测系统的制作方法

1.本发明涉及植物生长观测技术领域，尤其是指一种植物生长中营养素施用实验观测系统。

背景技术：

2.植物在生长过程中通过根系从土壤中汲取营养物质，监测植物根系生长环境和观测根系形态对研究植物生长具有重要意义。为了观测根系生长状况，现有技术中，传统的采集方法，需要通过人工来对植物根系进行测量并统计，但是这种方法需要耗费大量人力物力。
3.中国专利cn113075380b公开了植物根系形态多角度同步观测与环境监测实验系统，包括根系形态观测单元、营养液与氧气补充单元、土壤水采集单元、根系环境监测单元和集成智控单元，根系形态观测单元包括螺旋透明观测管、支撑电缆、镂空重力支架和多个扫描仪，螺旋透明观测管为螺旋形状的透明管，螺旋透明观测管竖向分布，支撑电缆和扫描仪位于螺旋透明观测管内；扫描仪设置在支撑电缆上，支撑电缆固定设置在螺旋透明观测管中，扫描仪分布在螺旋透明观测管螺旋状部位，扫描仪围绕植物根系分布；营养液与氧气补充单元和土壤水采集单元均设置在螺旋透明观测管上，土壤水采集单元和根系环境监测单元电连接集成智控单元。
4.上述技术方案实现了植物根系生长形态多角度同步观测，但是对于植株生长过程中营养素的施用、消耗情况，已经营养素对整个植株的生长影响观测却不是很全面，对于生长过程中植株对营养素的吸收情况也不能很直观的检测，需要反复对土壤进行检测才能知道，且设备复杂程度高，成本高。

技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是提供一种植物生长中营养素施用实验观测系统，利用水培和土培对照培养的方式，对植株生长过程中营养素的施用和吸收情况进行及时监测和对照，方便取采样点，相较于传统实验过程中通过时长设定采样点，本方案能更加精确到植物生长过程中需要补充施用营养素的时刻。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
7.一种植物生长中营养素施用实验观测系统，包括用于对照观测的土培实验组和水培实验组，还包括监测仪器组和计算机；所述土培实验组包括若干土培箱，所述水培实验组包括若干水培箱，所述土培箱和水培箱交错安放，监测仪器组包括用于随时检测土培箱中营养素浓度的土壤养分速测仪、用于监测水培箱中营养素浓度变化的液体浓度计及长度测量工具；
8.本实验观测系统的具体操作方法如下：
9.s1，培育植株幼苗，挑选涨势相当的植株，将其根须修剪至相同的长度，备用；
10.s2，选择至少n个土培箱和n个水培箱，分别填入相同分量的土壤和清水，将液体浓
度计的测试探头放入水培箱中，将挑选出的植株幼苗均分为至少2n组，分别栽种在上述土培箱和水培箱内；
11.s3，对应上述设置的培养箱数量配置至少n个浓度梯度的营养素，将每一个浓度的营养液取用相同的量分别喷洒和加入到同一对照组的土培箱和水培箱中；
12.s4，实时记录液体浓度计的浓度数据，设置m个浓度取样点，当液体浓度计的数值变化达到第一个取样点，对土培箱内的土壤进行取样，采用土壤养分速测仪测试养分数据，记录；继续观测液体浓度计数值变化，分别对m个浓度取样点对应的土培箱内土壤进行取样测试和记录；
13.s5，与s4中同时监测植株的株高和根长的变化进行数据测量和记录；
14.上述s1-s5观测实验的衍生实验还包括：
15.重复s1-s3操作；
16.s4’，实时记录液体浓度计的浓度数据，设置浓度取样点，当液体浓度计的数值变化达到取样点，对土培箱内的土壤进行取样，采用土壤养分速测仪测试养分数据，记录；记录完毕取用s3中相同浓度的营养液对土培箱的土壤和水培箱内的水培液进行营养补充，重复上述监测过程；
17.s5’，观察测量补充营养液后植株的株高和根长的变化进行数据测量和记录。
18.优选地，所述土培箱包括无盖的箱体，所述箱体内设有若干观察隔板，所述箱体的其中一侧面为透明板，所述透明板外侧可拆卸安装有遮光板。
19.优选地，每一个所述观察隔板包括上隔板和下隔板，所述上隔板和下隔板之间设有空腔，所述上隔板和下隔板上密集开设有透气孔，所述上隔板和下隔板上对应植株的种植位置开设有通孔，所述通孔内设有网格线和可透纸，所述空腔的一侧设有照明灯，所述照明灯安装在所述透明板正对的箱体侧板上。
20.优选地，所述空腔的高度为1-5mm。
21.优选地，所述水培箱包括透明箱体，所述透明箱体的内部设有种植架和液体抽放管，所述透明箱体上设有刻度标尺。
22.优选地，操作方法s2中每组植株幼苗的数量大于等于10棵。
23.本发明的有益效果：
24.利用水培和土培对照培养的方式，对植株生长过程中营养素的施用和吸收情况进行及时监测和对照，方便取采样点，相较于传统实验过程中通过时长设定采样点，本方案能更加精确到植物生长过程中需要补充施用营养素的时刻。相同营养素施用情况下，利用水培箱内营养素的消耗情况，结合肉眼可观测的植株生长和根系发育情况，选择采样点用作土培的土壤抽样检测点，能够防止土培过程中营养素消耗殆尽而发现不及时的情况；同时本方案能衍生进行植株生长过程中添加营养素合适时间点的实验，功能更加多样。
附图说明
25.图1为本发明的对照组设置结构示意图；
26.图2为本发明的观察隔板结构示意图；
27.图3为本发明的土培箱俯视结构示意图。
具体实施方式
28.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
29.实施例1
30.选用大蒜作为实验对象，大蒜属于浅根性蔬菜，喜湿、耐肥，在生长过程中对氮、磷、钾养分的需求以钾最多，氮次之，磷较少，据测验，每生产100公斤大蒜，需要从土壤中吸收0.45斤氮、0.14斤磷、0.46斤钾、0.04斤镁、0.08斤硫。
31.1、培育大蒜植株幼苗，挑选涨势相当的植株100棵，将其根须修剪至相同的长度，备用；
32.2、选择至少5个土培箱和5个水培箱，在5个土培箱内分别填入相同分量的土壤，在5个水培箱内分别加入相同分量的清水，将多个液体浓度计的测试探头放入水培箱中，将挑选出的植株幼苗均分为10组，分别栽种在上述土培箱和水培箱内；
33.3、按照上述大蒜生长所需吸收的营养素成分和含量配置营养素溶液，将配置好的营养素溶液分别用清水稀释至1、2、5、10、20倍备用，将每一个浓度的营养液取用两份相同的量分别喷洒和加入到同一对照组的土培箱和水培箱中，记录营养素溶液与水培液混合均匀后液体浓度计的初始浓度数据；
34.4、对五个浓度的五组水培箱内的水培液浓度分别设置5个浓度取样点，以1倍浓度营养素溶液施用的第一组为例，当液体浓度计的数值变化达到第一个取样点，对土培箱内的土壤进行取样，采用土壤养分速测仪测试养分数据，记录。同时分别测量水培箱和土培箱内植株的根系生长长度和植株株高生长长度，记录。水培箱内的植株直接利用其透明箱体上的刻度尺进行测量读数即可；土培箱内植株的株高采用工具直接测量记录，根系的测量只需要拆下遮光板，打开照明灯，观测植株的根系是否出现在观测隔板的空腔内，记录其生长情况即可。
35.继续观测液体浓度计数值变化，分别对5组实验对象的5个浓度取样点对应的土培箱内土壤进行取样测试和记录；同时分别测量水培箱和土培箱内植株的根系生长长度和植株株高生长长度，记录。
36.利用计算机绘制各组实验对象的生长曲线以及营养素的消耗曲线。
37.其中，土培箱内植株根系的观测原理为：在土培箱内设置至少5个观察隔板11将土壤分离为多层，相邻的两个观测隔板11之间的间距根据经验设置上隔板111和下隔板112采用厚度小于1mm的薄板，两者之间的间距选择1-2mm为宜，植株的根系在向下生长的过程中穿透可透纸115进入空腔113内，阻挡灯管的照射形成暗区，能得知根系的生长情况。
38.本实施例能得出不同浓度的营养素施用对于植株生长的影响，便于测试得出植株的营养素最佳施用量。
39.实施例2
40.1、培育大蒜植株幼苗，挑选涨势相当的植株100棵，将其根须修剪至相同的长度，备用；
41.2、选择至少5个土培箱和5个水培箱，在5个土培箱内分别填入相同分量的土壤，在5个水培箱内分别加入相同分量的清水，将多个液体浓度计的测试探头放入水培箱中，将挑选出的植株幼苗均分为10组，分别栽种在上述土培箱和水培箱内；
42.3、按照上述大蒜生长所需吸收的营养素成分和含量配置营养素溶液，将配置好的营养素溶液均分成20份备用，将10份营养素溶液分别喷洒和加入到5组对应的土培箱和水培箱中，记录营养素溶液与水培液混合均匀后液体浓度计的初始浓度数据；
43.4、对5组水培箱内的水培液浓度分别设置1个浓度取样点，每组对应的溶度点不一样，以第一组为例，当液体浓度计的数值变化达到取样点，对土培箱内的土壤进行取样，采用土壤养分速测仪测试养分数据，记录。同时分别测量水培箱和土培箱内植株的根系生长长度和植株株高生长长度，记录。水培箱内的植株直接利用其透明箱体上的刻度尺进行测量读数即可；土培箱内植株的株高采用工具直接测量记录，根系的测量只需要拆下遮光板，打开照明灯，观测植株的根系是否出现在观测隔板的空腔内，记录其生长情况即可。
44.取剩下的10份营养素溶液中的两份分别加到上述测试完后的水培箱和土培箱内，继续培养，当液体浓度计的数值变化达到取样点，对土培箱内的土壤进行取样，采用土壤养分速测仪测试养分数据，记录。同时分别测量水培箱和土培箱内植株的根系生长长度和植株株高生长长度，记录。水培箱内的植株直接利用其透明箱体上的刻度尺进行测量读数即可；土培箱内植株的株高采用工具直接测量记录，根系的测量只需要拆下遮光板，打开照明灯，观测植株的根系是否出现在观测隔板的空腔内，记录其生长情况。
45.重复上述操作4-5次，记录植株的生长情况，并且绘制生长曲线。
46.用相同的方法得到其余4组培养箱内植株的生长曲线。
47.本实施例主要用于测试得出植株生长过程中的最佳补充施加营养素的时刻。
48.实施例3
49.结合实施例1和实施例2，能综合得出植株生长的初期施加营养素的量已经后续补充施用的量和施用时间点。
50.本实施例中的所有技术特征均可根据实际需要而进行外观修改。
51.上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种植物生长中营养素施用实验观测系统，其特征在于：包括用于对照观测的土培实验组和水培实验组，还包括监测仪器组和计算机；所述土培实验组包括若干土培箱，所述水培实验组包括若干水培箱，所述土培箱和水培箱交错安放，监测仪器组包括用于随时检测土培箱中营养素浓度的土壤养分速测仪、用于监测水培箱中营养素浓度变化的液体浓度计及长度测量工具；本实验观测系统的具体操作方法如下：s1，培育植株幼苗，挑选涨势相当的植株，将其根须修剪至相同的长度，备用；s2，选择至少n个土培箱和n个水培箱，分别填入相同分量的土壤和清水，将液体浓度计的测试探头放入水培箱中，将挑选出的植株幼苗均分为至少2n组，分别栽种在上述土培箱和水培箱内；s3，对应上述设置的培养箱数量配置至少n个浓度梯度的营养素，将每一个浓度的营养液取用相同的量分别喷洒和加入到同一对照组的土培箱和水培箱中；s4，实时记录液体浓度计的浓度数据，设置m个浓度取样点，当液体浓度计的数值变化达到第一个取样点，对土培箱内的土壤进行取样，采用土壤养分速测仪测试养分数据，记录；继续观测液体浓度计数值变化，分别对m个浓度取样点对应的土培箱内土壤进行取样测试和记录；s5，与s4中同时监测植株的株高和根长的变化进行数据测量和记录；上述s1-s5观测实验的衍生实验还包括：重复s1-s3操作；s4’，实时记录液体浓度计的浓度数据，设置浓度取样点，当液体浓度计的数值变化达到取样点，对土培箱内的土壤进行取样，采用土壤养分速测仪测试养分数据，记录；记录完毕取用s3中相同浓度的营养液对土培箱的土壤和水培箱内的水培液进行营养补充，重复上述监测过程；s5’，观察测量补充营养液后植株的株高和根长的变化进行数据测量和记录。2.根据权利要求1所述的一种植物生长中营养素施用实验观测系统，其特征在于：所述土培箱包括无盖的箱体(1)，所述箱体(1)内设有若干观察隔板(11)，所述箱体(1)的其中一侧面为透明板(12)，所述透明板(12)外侧可拆卸安装有遮光板(13)。3.根据权利要求2所述的一种植物生长中营养素施用实验观测系统，其特征在于：每一个所述观察隔板(11)包括上隔板(111)和下隔板(112)，所述上隔板(111)和下隔板(112)之间设有空腔(113)，所述上隔板(111)和下隔板(112)上密集开设有透气孔，所述上隔板(111)和下隔板(112)上对应植株的种植位置开设有通孔(114)，所述通孔(114)内设有网格线和可透纸(115)，所述空腔(113)的一侧设有照明灯(116)，所述照明灯(116)安装在所述透明板(12)正对的箱体侧板上。4.根据权利要求3所述的一种植物生长中营养素施用实验观测系统，其特征在于：所述空腔(113)的高度为1-5mm。5.根据权利要求1所述的一种植物生长中营养素施用实验观测系统，其特征在于：所述水培箱包括透明箱体(2)，所述透明箱体(2)的内部设有种植架(21)和液体抽放管(22)，所述透明箱体(2)上设有刻度标尺。6.根据权利要求1所述的一种植物生长中营养素施用实验观测系统，其特征在于：操作
方法s2中每组植株幼苗的数量大于等于10棵。

技术总结

本发明涉及植物生长观测技术领域，尤其是指一种植物生长中营养素施用实验观测系统，包括用于对照观测的土培实验组和水培实验组，还包括监测仪器组和计算机；所述土培实验组包括若干土培箱，所述水培实验组包括若干水培箱，所述土培箱和水培箱交错安放，监测仪器组包括用于随时检测土培箱中营养素浓度的土壤养分速测仪、用于监测水培箱中营养素浓度变化的液体浓度计及长度测量工具。本发明利用水培和土培对照培养的方式，对植株生长过程中营养素的施用和吸收情况进行及时监测和对照，方便取采样点，相较于传统实验过程中通过时长设定采样点，本方案能更加精确到植物生长过程中需要补充施用营养素的时刻。要补充施用营养素的时刻。要补充施用营养素的时刻。