一种用于棉花根系三维空间结构直观研究的根系生长箱的制作方法 【技术领域】，尤其涉及一种用于棉花根系三维空间结构直观研究的根系生长箱。 [0002]棉花根系是棉株吸收养分和水分的主要吸收器官，也是多种激素、有机酸、氨基酸等合成的重要场所，在棉花生长发育、生理功能和物质代谢过程中发挥着重要的作用，根系生长的好坏，直接制约着地上部分的生长。根系生长在土壤中，且分布广，根系入土深度可达Im以上，根系在土壤水平方向上生长扩展可达40cm以上。目前对棉花根系的研究方法有以下几种: [0003](I)X-射线扫描成像系统:在特殊专用的培养容器和培养介质内种植棉花，需要研究棉花根系时，将种植棉花的培养容器放进X-射线扫描成像仪进行扫描检测，可以全方位、非破坏性、可持续地研究棉花根系，包括三维空间结构等。是目前最先进的植物根系研究分析系统。但缺点是仪器笨重，不适宜大量材料的研究分析，而且成本昂贵，一整套植物根系X-射线扫描成像系统大约需要人民币200万左右。 [0004](2)植物根系生长监测系统:如C1-600系统、BTC-100系统，预先在田间植物(如:棉花)周围埋设透明的根管，研究时将扫描摄像头伸入根管内，扫描摄像根管周围的根系，利用计算机软件分析研究植物根系，也是一种非破坏性的根系研究方法，可以连续地观测植物根系在整个生长季节内的动态变化。但也有不足，一是埋设大量的根管，改变了土壤结构状况，影响植物根系生长，而且不能获得完整的根系三维结构数据，也不能取出根系样品；二是成本较贵，一套系统下来需要40?60万人民币。 [0005](3)培养法:包括水培、沙培、盆栽、根袋等。利用各种介质培养种植棉花或其他作物，在需要研究根系时整盆取样，可以获得完整根系。适宜大批量研究使用，可以很容易取到整棵棉花的完整根系，而且成本低。但不能获得棉花根系三维空间结构与生长数据。
[0006](4)根钻取样法:是一种常用的根系研究方法，用根钻在田间棉花周围钻取根样进行研究，可以在不同水平位置和不同土壤深度上钻取棉花根系进行分析，能够获得根系空间结构部分数据，但不能获得全株棉花根系或者群体根系的三维空间结构数据。
[0007](5)田间挖掘法:根据研究需要，在田间整体挖掘棉花根系，也可以获得整株棉花根系，还可以根据需要在田间挖掘时进行切割，研究棉花根系三维空间结构。但缺点是工作量特别大，挖取的土壤太多，冲根工作量也特别大，不利于研究使用，而且只能进行粗放切害I]，不能用于细致地研究棉花根系三维空间结构。
[0008]目前，传统的棉花根系研究方法存在取样工作量大、仪器笨重、成本高、改变土壤结构、不能获得棉花根系三维空间结构与生长数据的问题。
实用新型内容
[0009]本实用新型实施例的目的在于提供一种用于棉花根系三维空间结构直观研究的根系生长箱，旨在解决传统的棉花根系研究方法存在取样工作量大、仪器笨重、成本高、改变土壤结构、不能获得棉花根系三维空间结构与生长数据的问题。
[0010]本实用新型实施例是这样实现的，一种用于棉花根系三维空间结构直观研究的根系生长箱，该用于棉花根系三维空间结构直观研究的根系生长箱包括用三角铁焊接成的长方体架子、编织粗钢丝网作为竖网、编织细钢丝网作为横网；包括:第一横柱、第二横柱、横网、立柱、竖网；
[0011]第一横柱连接第二横柱，第一横柱和第二横柱连接立柱，横网设置在第一横柱、第二横柱之间，竖网设置在立柱之间；
[0012]编织粗钢丝网作为竖网是指采用直径0.3?0.4cm的钢丝编织成网格尺寸大小为3cm*3cm的粗钢丝网，在长方体架子的正面和后面分别焊接有钢丝网，长方体架子的两侧分别焊接有钢丝网。
[0013]进一步，编织细钢丝网作为横网是指采用直径0.05cm的钢丝编织成网格尺寸大小为3cm*3cm的细钢丝网。
[0014]进一步,第一横柱是由4根50cm的三角铁组成的,第二横柱是由4根10cm的三角铁组成的，立柱是由4根10cm的三角铁组成的，12根三角铁焊接在一起，组成一个长100cm、宽50cm、高10cm的长方体架子。
[0015]进一步,竖网由直径0.3?0.4cm的粗钢丝编织成，网格尺寸为3cm*3cm,用于棉花根系三维空间结构直观研究的根系生长箱的正面与后面两个竖网为100cm*100cm的正方形，用于棉花根系三维空间结构直观研究的根系生长箱的侧面两个竖网为50cm*100cm的长方形。
[0016]进一步，横网是由直径0.05cm的细钢丝编织成的，网格尺寸为3cm*3cm。
[0017]进一步，该根系生长箱的尺寸为长100cm、宽50cm、高100cm，正面为33*33个网格。
[0018]本实用新型提供的用于棉花根系三维空间结构直观研究的专用根系生长箱的单个成本在500元人民币以内，可以重复使用，每次取样后仅破坏箱内的横网，箱体完好，下次使用时，仅需要重新安装固定横网即可；用于棉花根系三维空间结构直观研究的根系生长箱成本低廉，简单易学，容易被科研人员掌握使用，可以获得整株棉花根系，而且用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱冲洗后可以非常直观地观察棉花根系生长的自然状态，可以细致地分析研究棉花根系的三维空间结构。用于棉花根系三维空间结构直观研究的根系生长箱取样工作量小，节省成本，避免土壤结构的破坏，实现了准确获得棉花根系三维空间结构与生长的数据。




[0019]图1是本实用新型实施例提供的用于棉花根系三维空间结构直观研究的根系生长箱的步骤流程图；
[0020]图2是本实用新型实施例提供的用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱的结构不意图；
[0021]图中:1、第一横柱；2、第二横柱；3、横网；4、立柱；5、竖网；
[0022]图3是本实用新型实施例提供的用于棉花根系三维空间结构直观研究的专用根系生长箱制备的步骤流程图；
[0023]图4是本实用新型实施例提供的用于棉花根系三维空间结构直观研究的专用根系生长箱内的冲根后的根系直观效果图。


[0024]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0025]下面结合附图及具体实施例对本实用新型的应用原理作进一步描述。
[0026]如图1所示，一种用于棉花根系三维空间结构直观研究的根系生长箱，该研究方法步骤流程包括制备用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱S101、用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱的摆放与填土 S102、棉花播种与管理S103、冲洗根系S104、根系取样与三维结构直观研究S105 ；
[0027]所述的制备用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱SlOl是指设计制备专用的棉花根系生长箱，箱内有多层网格，可以使棉花根系生长时附着在网格上，冲洗时支撑并固定住棉花根系，冲洗后可以保持棉花根系原位状态，以便研究其三维空间结构；
[0028]所述的用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱的摆放与填土 S102是指根据研究需要选择用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱的数量，在箱内种植棉花，用过筛的耕作层土壤填实用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱；根据研究需要用到的根系生长箱数量，在田间挖一个深度为10cm的土坑，土坑深度与根系生长箱高度一致，土坑底部平整，将根系生长箱整齐摆放在土坑内，相邻根系生长箱之间与周围均用厚塑料布隔开并包裹严实，防止箱内的根系往外生长，周围用土壤将土坑填实，也可以将根系生长箱整齐摆放在平整的土面上，相邻根系生长箱之间与周围均用厚塑料布隔开并包裹严实，周围用砖砌一个稍大一些的池子，高度与箱高齐平，根系生长箱与砖墙之间的空隙用土壤填实，使用0.5?1.0cm筛子筛过的耕作层土壤填实根系生长箱，填土过程中，先填部分土壤，浇水沉实后再填土，然后再浇水沉实，再填土，重复如此，直到根系生长箱完全填实土壤，土壤需与箱面齐平，整个过程需要持续数天时间，填土时，需要将作底肥施用的有机肥和复合肥均匀拌在最上面的40cm土壤内，用量标准为每方土壤用有机肥0.5?1.0kg、复合肥0.2kg，已填实土壤的根系生长箱需要再放置10?20天，以便箱内土壤更好地沉实；
[0029]所述的棉花播种与管理S103是指在准备好的用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱内种植棉花，每箱可种植2行棉花，行距50?60cm，每行3?5株，株距10cm，锄草、喷药、施肥、整枝等管理措施按照棉花高产田管理措施进行，及时拔除杂草，随时保证根系生长箱内无杂草，每箱内多种植几株棉花是为苗期、蕾期研究准备的，用作研究花期及之后使用的用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱，每箱可仅留2?4株棉花即可，用于研究麦棉套作复合群体根系时，在一个根系生长箱内种植2?4行小麦,行距15?20cm,并预留棉花播种行，棉花播种时，在预留行内种植I行棉花，棉花株距10cm，共种植3?5株棉花，棉花行与小麦边行距离30cm ；
[0030]所述的冲洗根系S104是指根据需要选择在棉花生长不同时期，用自来水冲洗根系生长箱，将土壤冲走，网格支撑并固定住棉花根系，可使棉花根系保持原位生长状态，便于直观研究，冲洗时，用自来水从下到上、从外到内地冲洗，在厚塑料布的物理隔离作用下，所有根系均在根箱内，在横网的支撑作用下，冲洗干净的棉花根系能够保持在土壤中生长的原始状态，对研究棉花根系的生长与三位空间结构具有非常重要的作用；
[0031]所述的根系取样与三维结构直观研究S105是指最后是根据实际研究需要，研究棉花根系的三维空间结构，在冲洗干净的用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱内，可以直观清楚地观察棉花根系的生长分布状况，细化到每一条根系的生长走势都可以非常清楚地观察描述，如果一箱内有两株及以上的棉花，可以观察到不同株棉花根系的交互生长状态，如果是麦棉套作复合群体，可以直观清楚地观察到小麦根系与棉花根系交互生长状态，对研究麦棉套作复合群体根系的竞争与互补具有重要意义；将冲洗干净的根系生长箱置于蓝色或红色背景下，用高分辨率数码相机从不同方向、不同角度拍摄多张照片，并同时用该数码相机录制棉花根系三维空间结构状态，可以通过计算机软件对照片与录像进行分析处理，绘制棉花根系空间结构的三维图。
[0032]进一步，所述的制备用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱SlOl中的横网采用水平固定在箱内的形式，用于支撑棉花根系，以便在冲洗去掉土壤后，棉花根系还能保持原始生长状态。
[0033]进一步，所述的根系取样与三维结构直观研究S105中将用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱平躺下来，从箱体下部侧边开始，逐个剪取小立方体内的棉花根系样品，用作棉花根系理化性质的研究，用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱最小可取得3Cm*3Cm*3Cm的立方体内的根系样品，所得棉花根系数据还可用于棉花根系三维空间结构模型的研究建立及其验证。
[0034]如图2所示，一种用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱，该生长箱尺寸为:长100cm、宽50cm、高100cm，网格为横网和竖网，网格尺寸为:3cm*3cm，正面网格的数量为33*33个。包括:第一横柱1、第二横柱2、横网3、立柱4、竖网5 ；
[0035]第一横柱I连接第二横柱2，第一横柱I和第二横柱2连接立柱4，横网3设置在第一横柱1、第二横柱2之间，竖网5设置在立柱4之间；
[0036]第一横柱I是由4根50cm的三角铁组成的，在图中与纸面垂直；第二横柱2是由4根10cm的三角铁组成的，在图中与纸面平行并平放；“立柱4是由4根10cm的三角铁组成的，在图中与纸面平行并竖放。这12根三角铁焊接在一起，组成一个长100cm、宽50cm、高10cm的长方体架子，是该用于棉花根系三维空间结构直观研究的根系生长箱的骨架。加上前、后、左、右四个面的“十”固定架，构成该根系生长箱的“骨头”；
[0037]“正面”、“后面”、两个“侦愐”是四个竖网5，由直径0.3?0.4cm的粗钢丝编织成，网格尺寸为3cm*3cm，“正面”与“后面”这两个竖网5为100cm*100cm的正方形，“侧面”这两个竖网5为50cm*100cm的长方形；四个竖网5构成该根系生长箱的“皮肤”。
[0038]横网3是由直径0.05cm的细钢丝编织成的，网格尺寸为3cm*3cm，每个“横网”均是固定在处于同一水平面上的竖网横线上。许多个“横网”构成该根系生长箱“毛细血管”。内填土壤则是该根系生长箱的“肉”。该根系生长箱的尺寸为长100cm、宽50cm、高100cm，正面应为33*33个网格，但太密集影响视觉效果，为便于观察理解，本素描图仅展示10*10个网格。
[0039]进一步，所述的用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱的横网采用细钢丝网，也可以用相同规格的玻璃纤维网代替使用，横网的固定间距可根据实际研究需要确定，可以是3Cm、6Cm、9Cm等，为方便固定在竖网上，与竖网的网格尺寸成整数倍即可。
[0040]进一步，所述的用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱的竖网采用粗钢丝网，最小可研究高3cm、长3cm、宽3cm 土壤内的棉花根系生长状况。
[0041]如图3所示，一种用于棉花根系三维空间结构直观研究的根系生长箱，该制作方法步骤流程包括用三角铁焊接长方体架子S301、编织粗钢丝网作为竖网S302、编织细钢丝网作为横网S303 ；
[0042]所述的用三角铁焊接长方体架子S301是指采用50cm长的三角铁4根，10cm长的三角铁8根，焊接成高100cm、长100cm、宽(厚)50cm的长方体架子；
[0043]所述的编织粗钢丝网作为竖网S302是指采用直径0.3?0.4cm的钢丝编织粗钢丝网，作为用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱的竖网，网格尺寸大小为3cm*3cm，裁剪两张100cm*100cm的钢丝网分别焊接在长方体架子的正面和后面，裁剪两张50cm*100cm的钢丝网分别焊接在长方体架子的两侧；
[0044]所述的编织细钢丝网作为横网S303是指采用直径0.05cm的钢丝编织成网格尺寸大小为3cm*3cm的细钢丝网，作为横网固定棉花根系,裁剪数张50cm*100cm的钢丝网，与用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱上下平面平行并固定在根箱内，裁剪时的尺寸应稍大于50cm*100cm，以便于能将细钢丝网固定在粗钢丝网上为准，在用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱内，依次每隔3cm固定一张横网，从根系生长箱正面看，每个竖网横线上都固定一张横网，也可以使用相同规格的钢丝筛网作横网。
[0045]进一步，所述的用三角铁焊接长方体架子S301中的尺寸可以设计成其它尺寸大小，可以种植数株棉花，直观地研究根系的三维空间结构，也可以直观地研究各株棉花根系的交叉生长状况，如果仅研究I株棉花，根系生长箱尺寸可设计为高100cm，长50cm、宽(厚)50cm;如果仅研究花期以前的棉花根系生长状况，根系生长箱尺寸也可以设计为高50cm,长 50cm、宽(厚)50cm。
[0046]进一步，所述的编织粗钢丝网作为竖网S302中为防止加横网与填土时前、后、左、右四个钢丝网向外膨胀或向里收压，在每个面的钢丝网与架子上用角铁片或粗钢条焊接上一个“十”字形的固定装置，以便更好地固定钢丝网，长方体架子的上、下两个面不焊接钢丝网，以方便填土、种植棉花、研究根系等。工作原理
[0047]如图1所示，一种用于棉花根系三维空间结构直观研究的根系生长箱的步骤流程包括制备用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱S101、用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱的摆放与填土 S102、棉花播种与管理S103、冲洗根系S104、根系取样与三维结构直观研究S105 ;所述的制备用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱SlOl是指设计制备专用的棉花根系生长箱，箱内有多层网格，可以使棉花根系生长时附着在网格上，冲洗时支撑并固定住棉花根系，冲洗后可以保持棉花根系原位状态，以便研究其三维空间结构；所述的用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱的摆放与填土 S102是指根据研究需要选择用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱的数量，用过筛的耕作层土壤填实用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱，在箱内种植棉花；所述的棉花播种与管理S103是指在准备好的用于棉花根系三维结构研究的专用根系生长箱内种植棉花，每箱可种植2行棉花，行距50?60cm，每行3?5株，株距10cm，锄草、喷药、施肥、整枝等管理措施按照棉花高产田管理措施进行；所述的冲洗根系S104是指根据需要选择在棉花生长不同时期，用自来水冲洗根系生长箱，将土壤冲走，由于网格支撑并固定住棉花根系，可使棉花根系保持原位生长状态，便于直观研究；所述的根系取样与三维结构直观研究S105是指最后是根据实际研究需要，研究棉花根系的三维空间结构。
[0048]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。