植硅体微观几何形态与土壤潜水面的定量响应实验系统技术方案

植硅体微观几何形态与土壤潜水面的定量响应实验系统属过去全球变化古环境重建、人工气候室技术领域，本发明专利技术通过水泵将水箱中的水输送到L形箱体内的海绵组件和种植盒内的杀菌土壤形成土壤潜水层；通过与升降装置上的圆环相连的梯形漏斗的升降控制潜水面深度，同时使潜水经滤水篮和软管流回水箱的水体中，直线位移传感器量化潜水面深度，水流流速仪、水位限位器和数控调频器控制土壤潜水层水流流态，由此构建单一潜水变化条件下的植物生长环境，进一步获得植硅体形态组合，进行植硅体微观几何形态与土壤潜水面定量关系研究；本发明专利技术结构简单，度量准确，可解决多因素连锁反应的困扰，安装方便、成本低、易量化，并可多次重复使用。

【技术实现步骤摘要】
植硅体微观几何形态与土壤潜水面的定量响应实验系统
本专利技术属于过去全球变化古环境重建、人工气候室
，具体涉及一种科学模拟土壤潜水面深度，获取土壤潜水面单一因素影响下的植硅体形态组合，从而进行植硅体微观几何形态与土壤潜水面定量关系模拟的实验系统。
技术介绍
科学、准确地解释植硅体数据，搞清植硅体几何形态与环境因子的关系一直深受全球学者的广泛重视。植物的生长发育及其产生的植硅体形态组合受土壤潜水面变化影响明显。然而土壤潜水面和植物之间是一种复杂的多维关系。如何提取潜水层对植硅体几何形态的单独效应，是植硅体形态组合与环境因子关系研究中的一个重要关键问题。一直以来，学界的普遍做法是在不同地区采集土壤提取植硅体来进行该研究。这种做法不仅无法提取某单因子对植硅体几何形态的影响，而且需要人手多，费用高，耗时长。在室内温湿条件一致的情况下，准确模拟潜水面这一单一环境因子，获得其影响下的各种植硅体形态组合，是实现植硅体—环境因子定量关系研究的重要途径。然而，目前国内外尚未见有关本模拟方面的尝试。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过实验室人工调控，获得土壤潜水深度影响下的植硅体形态组合，从而为植硅体—土壤潜水面定量关系研究提供科学实用的实验技术方法，用以解决当前植硅体—环境因子关系研究中多因子连锁反应带来的困扰。本专利技术由L形箱体组件A、种植盒B、生化棉组件C、双层载物架D、供水系统E、水箱F、升降装置G、漏斗系统H、土壤温度湿度传感器1、杀菌土壤2、水位限位器3和水体4组成，其中土壤温度湿度传感器1固接于杀菌土壤2内；杀菌土壤2置于种植盒B的无盖长方体箱体12内；水位限位器3固接于L形箱体组件A的箱体6右侧壁顶部；水体4置于水箱F的箱体26内；L形箱体组件A经支脚对7固接于双层载物架D的上面；种植盒B的无盖长方体箱体12经支脚对13固接于L形箱体组件A的箱体6内，且位于下凸长条形水槽9的右边；生化棉组件C的小孔生化棉a、中孔生化棉b、大孔生化棉c和粗孔生化棉d自上而下顺序排列，置于种植盒B的无盖长方体箱体12底面与L形箱体组件A的箱体6底板之间，小孔生化棉a上延至种植盒B的无盖长方体箱体12四周外壁与L形箱体组件A中箱体6内壁之间；水箱F的箱体26经支脚对29固接于双层载物架D内；供水系统E中电源线e1上端与水位限位器3固接；供水系统E中水管接口24的上端与L形箱体组件A的箱体6底部进水孔8密封连通；供水系统E中水泵21的左侧进水口20与水箱F的出水孔27密封连通；升降装置G位于L形箱体组件A中下凸长条形水槽9侧，升降装置G中螺杆32的上下端分别固接于L形箱体组件A中箱体6的限位板aⅠ和限位板bⅡ；漏斗系统H中的圆环30套于升降装置G的螺杆32上，且位于升降装置G的螺母31和限位板bⅡ之间，漏斗系统H的软管36穿过L形箱体组件A中下凸长条形水槽9的水管通孔10，且软管36外圈与水管通孔10密封连接；软管36的下端与水箱F中箱体26的水体4连通；升降装置G的螺杆32位于漏斗系统H中软管36的左侧；种植盒B中无盖长方体箱体12材料的孔密度小于生化棉组件C中小孔生化棉a的孔密度。所述的L形箱体组件A由箱体6、支脚对7、下凸长条形水槽9、限位板aⅠ、限位板bⅡ和支架11组成，其中所述L形箱体组件A主体部分为长方体形，下凸长条形水槽9位于箱体6的左部；下凸长条形水槽9底板的近后部设有水管通孔10；箱体6底板的右前部设有进水孔8；支架11固接于箱体6的左上角近后部；限位板aⅠ固接于箱体6的左侧板后下部，限位板bⅡ固接于左侧板后上部，且限位板aⅠ和限位板bⅡ在一条直线上；支脚对7固接于箱体6的底面。所述的种植盒B由无盖长方体箱体12和支脚对13组成，支脚对13固接于无盖长方体箱体12底部，无盖长方体箱体12的材料为具有渗透功能的生化棉。所述生化棉组件C由自上而下排列的小孔生化棉a、中孔生化棉b、大孔生化棉c和粗孔生化棉d组成，其中小孔生化棉a的厚度为2～10cm，孔径为150-800ppi；中孔生化棉b的厚度为2～3cm，孔径为90-150ppi；大孔生化棉c的厚度为2～3cm，孔径为30-50ppi；粗孔生化棉d的厚度为2～4cm，孔径为15-30ppi。所述的双层载物架D由空心格板14、空心长方体箱体15和轮组16组成，其中空心格板14由正方形格子组17和长方形格子18组成，长方形格子18设于左部，正方形格子组17的3×2个～14×11个格子设于右部；空心格板14固接于空心长方体箱体15上面，轮组16由四个轮组成，四个轮固接于空心长方体箱体15的下面。所述供水系统E由电源线e1、数控调频器19、电源线e2、水泵21、水流流速仪23、电源线e3、水管24和电源插座25组成，其中电源线e1、数控调频器19、电源线e2、水泵21、电源线e3和电源插座25串联连接；水管24的下端经水流流速仪13与水泵出口22连通。所述水箱F由箱体26和支脚对29组成，其中箱体26为无盖长方体，箱体26的前面右下部设有带水龙头的排水孔28，箱体26的右面近下部设有出水孔27，支脚对29固接于箱体26底部。所述升降装置G由直线位移传感器5、螺母31、螺杆32组成，其中螺母31套于螺杆32上，直线位移传感器5固接于螺杆32的顶端。所述漏斗系统H由圆环30、滤水篮33、梯形漏斗34、下水口35和软管36组成，其中软管36上端与梯形漏斗34底部下水口35密封连通，滤水篮33置于梯形漏斗34敞口内，圆环30固接于梯形漏斗34上端左侧。本专利技术的工作过程和原理如下：1.打开水泵21，使水箱F中的水体4循环：水从出水孔27流出，经数控调频器19，水泵21，水流流速仪23，水管24由L形箱体6的进水孔8，进入L形箱体6的生化棉组件C的粗孔生化棉d，进一步到渗入大孔生化棉c，中孔生化棉b和种植盒B周围的生化棉a，再进一步渗入种植盒B的杀菌土壤2内，形成潜水层。潜水层水流流入下凸长条形水槽9，进一步流入梯形漏斗34，通过滤水篮33、下水口35和软管36，流回到水箱F的水体4中，从而形成一完整水循环。2.水位限位器2自动控制潜水层最高水位，水流流速仪23检测潜水层流速，数控调频器19根据实验需要调整潜水层水流状态，从而控制土壤潜水层的流态。3.梯形漏斗34的顶面即潜水层的顶面，旋转漏斗升降装置G的螺母31，使其上升或下降，可以控制系统H的圆环30的位置，进一步带动梯形漏斗34的上下移动。想要模拟多深的潜水层，只需将螺母31移至螺杆32上相应的位置即可。直线位移传感器30直接显示的圆环30上下移动的距离，即潜水面上下移动的距离。4.土壤温度湿度传感器1及时显示不同潜水深度土壤的温度和湿度，随时掌握试验植物土壤的温度、湿度情况。5.本专利技术L形箱体6和种植盒B的无盖长方体箱体12之间用生化棉组件C来实现种植盒B外土壤水环境的模拟，自下而上依次由粗孔—大孔—中孔—小孔生化棉铺成，既可以防止土壤颗粒污染水体，也可节约原料，减少成本。同时，梯形漏斗34中的滤水篮33可滤掉杂质，保证流回水箱F中水体4的水无大颗粒杂质。本专利技术在实验室内温度和湿度均一的状态下，通过水泵供水，实现种植盒内潜水层的形成；通过螺母升降控制调节梯形漏斗的高低，进一步控制土壤潜水面的深度；在此基础上在种植盒内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种植硅体微观几何形态与土壤潜水面的定量响应实验系统，其特征在于，由L形箱体组件(A)、种植盒(B)、生化棉组件(C)、双层载物架(D)、供水系统(E)、水箱(F)、升降装置(G)、漏斗系统(H)、土壤温度湿度传感器(1)、杀菌土壤(2)、水位限位器(3)和水体(4)组成，其中土壤温度湿度传感器(1)固接于杀菌土壤(2)内；杀菌土壤(2)置于种植盒(B)的无盖长方体箱体(12)内；水位限位器(3)固接于L形箱体组件(A)的箱体(6)右侧壁顶部；水体(4)置于水箱(F)的箱体(26)内；L形箱体组件(A)经支脚对(7)固接于双层载物架(D)的上面；种植盒(B)的无盖长方体箱体(12)经支脚对(13)固接于L形箱体组件(A)的箱体(6)内，且位于下凸长条形水槽(9)的右边；生化棉组件(C)的小孔生化棉(a)、中孔生化棉(b)、大孔生化棉(c)和粗孔生化棉(d)自上而下顺序排列，置于种植盒(B)的无盖长方体箱体(12)底面与L形箱体组件(A)的箱体(6)底板之间，小孔生化棉(a)上延至种植盒(B)的无盖长方体箱体(12)四周外壁与L形箱体组件(A)中箱体(6)内壁之间；水箱(F)的箱体(26)经支脚对(29)固接于双层载物架(D)内；供水系统(E)中电源线(e1)上端与水位限位器(3)固接；供水系统(E)中水管接口(24)的上端与L形箱体组件(A)的箱体(6)底部进水孔(8)密封连通；供水系统(E)中水泵(21)的左侧进水口(20)与水箱(F)的出水孔(27)密封连通；升降装置(G)位于L形箱体组件(A)中下凸长条形水槽(9)侧，升降装置(G)中螺杆(32)的上下端分别固接于L形箱体组件(A)中箱体(6)的限位板a(Ⅰ)和限位板b(Ⅱ)；漏斗系统(H)中的圆环(30)套于升降装置(G)的螺杆(32)上，且位于升降装置(G)的螺母(31)和限位板b(Ⅱ)之间，漏斗系统(H)的软管(36)穿过L形箱体组件(A)中下凸长条形水槽(9)的水管通孔(10)，且软管(36)外圈与水管通孔(10)密封连接；软管(36)的下端与水箱(F)中箱体(26)的水体(4)连通；升降装置(G)的螺杆(32)位于漏斗系统(H)中软管(36)的左侧；种植盒(B)中无盖长方体箱体(12)材料的孔密度小于生化棉组件(C)中小孔生化棉(a)的孔密度。...

【技术特征摘要】
1.一种植硅体微观几何形态与土壤潜水面的定量响应实验系统，其特征在于，由L形箱体组件(A)、种植盒(B)、生化棉组件(C)、双层载物架(D)、供水系统(E)、水箱(F)、升降装置(G)、漏斗系统(H)、土壤温度湿度传感器(1)、杀菌土壤(2)、水位限位器(3)和水体(4)组成，其中土壤温度湿度传感器(1)固接于杀菌土壤(2)内；杀菌土壤(2)置于种植盒(B)的无盖长方体箱体(12)内；水位限位器(3)固接于L形箱体组件(A)的箱体(6)右侧壁顶部；水体(4)置于水箱(F)的箱体(26)内；L形箱体组件(A)经支脚对(7)固接于双层载物架(D)的上面；种植盒(B)的无盖长方体箱体(12)经支脚对(13)固接于L形箱体组件(A)的箱体(6)内，且位于下凸长条形水槽(9)的右边；生化棉组件(C)的小孔生化棉(a)、中孔生化棉(b)、大孔生化棉(c)和粗孔生化棉(d)自上而下顺序排列，置于种植盒(B)的无盖长方体箱体(12)底面与L形箱体组件(A)的箱体(6)底板之间，小孔生化棉(a)上延至种植盒(B)的无盖长方体箱体(12)四周外壁与L形箱体组件(A)中箱体(6)内壁之间；水箱(F)的箱体(26)经支脚对(29)固接于双层载物架(D)内；供水系统(E)中电源线(e1)上端与水位限位器(3)固接；供水系统(E)中水管接口(24)的上端与L形箱体组件(A)的箱体(6)底部进水孔(8)密封连通；供水系统(E)中水泵(21)的左侧进水口(20)与水箱(F)的出水孔(27)密封连通；升降装置(G)位于L形箱体组件(A)中下凸长条形水槽(9)侧，升降装置(G)中螺杆(32)的上下端分别固接于L形箱体组件(A)中箱体(6)的限位板a(Ⅰ)和限位板b(Ⅱ)；漏斗系统(H)中的圆环(30)套于升降装置(G)的螺杆(32)上，且位于升降装置(G)的螺母(31)和限位板b(Ⅱ)之间，漏斗系统(H)的软管(36)穿过L形箱体组件(A)中下凸长条形水槽(9)的水管通孔(10)，且软管(36)外圈与水管通孔(10)密封连接；软管(36)的下端与水箱(F)中箱体(26)的水体(4)连通；升降装置(G)的螺杆(32)位于漏斗系统(H)中软管(36)的左侧；种植盒(B)中无盖长方体箱体(12)材料的孔密度小于生化棉组件(C)中小孔生化棉(a)的孔密度。2.按权利要求1所述的，植硅体微观几何形态与土壤潜水面的定量响应实验系统，其特征在于，所述的L形箱体组件(A)由箱体(6)、支脚对(7)、下凸长条形水槽(9)、限位板a(Ⅰ)、限位板b(Ⅱ)和支架(11)组成，其中所述L形箱体组件(A)主体部分为长方体形，下凸长条形水槽(9)位于箱体(6)的左部；下凸长条形水槽(9)底板的近后部设有水管通孔(10)；箱体(6)底板的右前部设有进水孔(8)；支架(11)固接于箱体(6)的左上角近后部；限位板a(Ⅰ)固接于箱体(6)的左侧板后下部，限位板b(Ⅱ)固接于左侧板后上部，且限位板a(Ⅰ)和限位板b(Ⅱ)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新荣，方石，平帅飞，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22