本發(fā)明涉及一種種子萌發(fā)技術，具體說是一種針對荒漠細小種子的無覆土智能萌發(fā)裝置。

背景技術：

利用種子人工萌發(fā)培育幼苗，是防沙治沙工程、植被恢復、農(nóng)業(yè)科學等領域相關工作中重要的技術環(huán)節(jié)之一。荒漠植物為適應嚴酷的自然環(huán)境，長期演化過程形成了具有拓殖優(yōu)勢的特殊有性繁殖對策，主要表現(xiàn)為種子數(shù)量大且非常細小。這些細小種子的萌發(fā)由于種子胚芽出土能力弱或萌發(fā)對光照的需求，而對覆土厚度（埋深）要求非常嚴格，一般覆土厚度約為0.5cm為宜；甚至很多種子如梭梭、駝絨藜、胡楊、檉柳等，只有在無覆土（裸露土壤表面）才具有較高的萌發(fā)率或幼苗出土率。這些種子在人工萌發(fā)培育時，若采用傳統(tǒng)的直接漫灌或噴灑的澆水方式，不可避免對土壤表層產(chǎn)生沖刷而造成種子（幼苗）的移位或擾動損害，從而導致種子萌發(fā)率、幼苗出土率以及定殖率非常低。若采用滴灌方式，雖然一定程度上降低了直接漫灌或噴灑澆水方式的不利因素，但很難克制以下缺限：1）由于滴灌的灌水器孔洞細小，以及水中泥沙、有機質(zhì)或微生物以及化學沉凝物等原因，容易引起灌水器堵塞；2）滴灌方式土壤水分通常形成以滴水器為中心向周圍輻射非均勻斑狀，由于植物根系的向水性而引起根系向高水分區(qū)集中生長，限制了根系的空間分布和生長；3）同樣由于滴灌引起的土壤水分的非均勻性，長期使用還會造成鹽分的斑狀積累，制約了種子萌發(fā)或幼苗生長。

此外，適宜土壤水分的精準控制是提高種子萌發(fā)率的關鍵。目前對種子萌發(fā)的水分調(diào)控基本上是通過經(jīng)驗控制，其水分控制精度和自動化程度較低。

因此，如何實現(xiàn)荒漠細小種子無覆土萌發(fā)以及對土壤濕度的自動化控制，是利用利子進行幼苗培育工作中亟待解決的重要技術難題之一。

技術實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于提供一種荒漠細小種子的無覆土智能萌發(fā)裝置，具有對土壤濕度智能自動控制的優(yōu)點。

本發(fā)明的目的是通過以下技術來實現(xiàn)：

本發(fā)明的一種荒漠細小種子的無覆土智能萌發(fā)裝置，其器件組成包括供水容器、進水控制器、主進水管、供水容器支架、流速控制閥、供水管主管、供水管支架、供水管支管、下排水管、集水容器、集水槽排水管、萌發(fā)床、集水槽、上排水管、萌發(fā)盒、土壤水分傳感器、數(shù)據(jù)采集器、線纜、供水控制器、外盒、內(nèi)盒、上排水孔、排水控制器、下排水孔、進水孔、隔離材料、滲水孔、內(nèi)盒支腳。所述的供水容器置于供水容器支架之上；進水控制器安裝于供水容器之內(nèi)，與主進水管連接；供水控制器安裝于供水容器外側(cè)，分別與數(shù)據(jù)采集器和供水管主管連接；集水槽設置在萌發(fā)床下方中部；供水管主管設置在集水槽上方，用供水管支架固定；流速控制閥安裝供水管主管上，靠近供水控制器的一端；萌發(fā)盒擺放在萌發(fā)床的床面之上，于集水槽兩側(cè)呈列擺設，萌發(fā)盒有出水孔的一側(cè)朝向集水槽；集水槽排水管分別與集水槽末端和集水容器連接；土壤水分傳感器安裝在內(nèi)盒，用線纜與數(shù)據(jù)采集器連接；萌發(fā)盒由外盒和內(nèi)盒構(gòu)成，內(nèi)盒置于外盒中部；外盒內(nèi)側(cè)安裝有排水控制器，外盒的一個側(cè)面上部設置上排水孔，下部設置有下排水孔和進水孔；內(nèi)盒底面和四個側(cè)面設置滲水孔，并用隔離材料包裹；上排水孔、下排水孔和進水孔分別相應的上排水管、下排水管和供水管支管連接。

上述的供水容器架設高度標準為：供水容器的底部高于萌發(fā)盒的盒口水平面0.5m 以上，保證在供水時水流通過自然重力向萌發(fā)盒供水。

上述的流速控制閥用于調(diào)節(jié)供水管主管的水流速率，水流速率以20-30分鐘注滿萌發(fā)盒的內(nèi)盒和外盒之間的間隙為宜，以保證萌發(fā)基質(zhì)緩慢均勻濕潤。

上述的集水槽與水平面呈夾角2-3°，保證匯集的水流通過自然重力自動匯入集水容器。

上述的萌發(fā)盒形狀為立方體，由外盒和內(nèi)盒兩部分組成。

上述的內(nèi)盒與外盒高度相同，內(nèi)盒的長和寬分別小于外盒，即內(nèi)盒和外盒之間存在間隙。

上述的內(nèi)盒內(nèi)填充萌發(fā)基質(zhì)，萌發(fā)基質(zhì)的表面放置待萌發(fā)的種子。

上述的內(nèi)盒的底面和四個側(cè)面包裹有隔離材料可以阻止內(nèi)盒的萌發(fā)基質(zhì)向外盒輸出，并使水分或空氣可以向萌發(fā)基質(zhì)輸入。

上述的隔離材料是具有透水性的無紡布，或土工布，或初效過濾棉。

上述的土壤水分傳感器呈水平狀態(tài)埋于內(nèi)盒的萌發(fā)基質(zhì)之內(nèi)。

本發(fā)明的工作原理是：

進水控制器2根據(jù)供水容器1的水位自動開啟或關閉主進水管3，實現(xiàn)自動蓄積存水。

土壤水分傳感器16監(jiān)測到的水壤水體積含水量通過線纜18將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集器17，之后，數(shù)據(jù)采集器17將數(shù)據(jù)反饋給供水控制器19；

當土壤體積含水量低于供水控制器19所設定的下限值，自動開啟供水管主管6，通過供水管支管8、進水孔25向萌發(fā)盒15的外盒20與內(nèi)盒21之間供水；隨著供水的持續(xù)和土壤水分升高，當土壤體積含水量高于供水控制器19所設定的上限值時，自動關閉供水管主管6，停止供水。

上述的下排水管9的開關通過排水控制器23控制，當內(nèi)盒21和外盒20間隙間的水位達上排水口22水平面時，自動開啟下排水管9進行排水；

上排水管14一直保持開啟狀態(tài)，為安全排水通道，主要用于排水控制器23發(fā)生意外時排水，確保萌發(fā)土壤不被淹沒。

上述供水控制器19所設定的上限值和下限值，分別對應相應種子萌發(fā)適宜的土壤閾值的上限值和下限值。

上述的供水容器內(nèi)的水質(zhì)，可根據(jù)具體種子萌發(fā)或幼苗生長對土壤鹽份、養(yǎng)分和pH值等的要求，配置相應的可溶性化學試劑，添加到供水容器進行調(diào)節(jié)。

本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果：

1. 本發(fā)明是通過侵潤方式，可實現(xiàn)對萌發(fā)基質(zhì)（土壤）水分的均勻控制，同時避免了直接灌澆或噴灑的澆水方式對對土壤表層產(chǎn)生沖刷而使種子或幼苗移位或擾動損害。并可有效防止或降低土壤板結(jié)。

2. 本發(fā)明可實現(xiàn)細小種子表層無覆土或覆土較薄的萌發(fā)，滿足部分物種萌發(fā)對光照和胚芽出土較弱的萌發(fā)要求，并為種子萌發(fā)提供了適宜的水分條件，可有效提高種子萌發(fā)率、幼苗出土率和成活率。特別適用于荒漠區(qū)一些細小種子的種子繁殖。

3. 本發(fā)明可根據(jù)種子萌發(fā)適宜的土壤水分需求，實現(xiàn)對土壤水分的智能控制，具有土壤水分控制精確和自動化程度高的優(yōu)點。

4. 本發(fā)明中澆水的水質(zhì)可根據(jù)具體物種對鹽份或養(yǎng)分需求靈活配置，并及時改良萌發(fā)基質(zhì)（土壤）的養(yǎng)分和pH值，以滿足種子萌發(fā)和幼苗生長過程不同階段對萌發(fā)基質(zhì)的要求。

5. 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和制作簡單，具有組裝和搬動靈活簡便特點，可根據(jù)需要放置于室內(nèi)或室外。

6. 本發(fā)明為細小種子的繁殖和幼苗培育提供了一種技術手段，可廣泛用于植被恢復生態(tài)學、植物保護、防沙治沙工程、農(nóng)業(yè)育種等多個學科領域。

附圖說明：

圖1 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 本發(fā)明中萌發(fā)盒的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2中外盒的示意圖。

圖4為圖2中內(nèi)盒的示意圖。

圖中，1-供水容器、2-進水控制器、3-主進水管、4-供水容器支架、5-流速控制閥、6-供水管主管、7-供水管支架、8-供水管支管、9-下排水管、10-集水容器、11-集水槽排水管、12-萌發(fā)床、13-集水槽、14-上排水管、15-萌發(fā)盒、16-土壤水分傳感器、17-數(shù)據(jù)采集器、18-線纜、19-供水控制器、20-外盒、21-內(nèi)盒、22-上排水孔、23-排水控制器、24-下排水孔、25-進水孔、26-隔離材料、27-滲水孔、28-內(nèi)盒支腳。

具體實施方式

下面結(jié)合優(yōu)選的實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。

以典型荒漠固沙植物剛毛檉柳種子萌發(fā)對象，以騰格里東南緣典型荒漠自然風沙土為萌發(fā)基質(zhì)，利用本發(fā)明的裝置進行種子萌發(fā)和幼苗培育。土壤基本特征為：Ph值介于8.32；土壤容重為1.32g/cm²；土壤物理組成中沙粒、粉粒和粘粒比例分別約為71%、16%和13%；土壤全氮和全磷含量約為0.19g/kg和0.41g/kg；土壤體積飽和含水量為25-27%。

本發(fā)明提供一種荒漠細小種子的無覆土智能萌發(fā)裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括供水容器1、進水控制器2、主進水管3、供水容器支架4、流速控制閥5、供水管主管6、供水管支架7、供水管支管8、下排水管9、集水容器10、集水槽排水管11、萌發(fā)床12、集水槽13、上排水管14、萌發(fā)盒15、土壤水分傳感器16、數(shù)據(jù)采集器17、線纜18、供水控制器19、外盒20、內(nèi)盒21、上排水孔22、排水控制器23、下排水孔24、進水孔25、隔離材料26、滲水孔27、內(nèi)盒支腳28。

所述的供水容器1置于供水容器支架4之上；進水控制器2安裝于供水容器1之內(nèi)，與主進水管3連接；供水控制器19安裝于供水容器1外側(cè)，分別與數(shù)據(jù)采集器17和供水管主管6連接。

所述的萌發(fā)床12上設有集水槽13；供水管主管6設置在集水槽13上方，用供水管支架7固定；流速控制閥5安裝于供水管主管6上。

所述的萌發(fā)盒15置于萌發(fā)床12的集水槽13兩側(cè)。

所述萌發(fā)盒15是由外盒20和內(nèi)盒21構(gòu)成，內(nèi)盒21置于外盒20內(nèi)；內(nèi)盒21內(nèi)設有土壤水分傳感器16。

所述外盒20的一個側(cè)面的上部設置上排水孔22，下部設置有下排水孔24和進水孔25。

所述內(nèi)盒21底面和四個側(cè)面設置滲水孔27。

所述排水管14一端與上排水孔22連接，另一端與集水槽13連通。

所述下排水管9一端與下排水孔24連接，另一端與集水槽13連通。

所述供水管支管8一端與進水孔25連接，另一端與供水管主管（6）連通。

所述土壤水分傳感器16通過線纜18與數(shù)據(jù)采集器17連接；

所述供水管主管6上設有流速控制閥5；

所述供水容器1架設高度標準為：供水容器1的底部高于萌發(fā)盒15的盒口水平面0.5m 以上，保證在供水時水流通過自然重力向萌發(fā)盒15供水。

所述流速控制閥5用于調(diào)節(jié)供水管主管6的水流速率，水流速率調(diào)節(jié)以20分鐘注滿內(nèi)盒21和外盒20之間的間隙為宜，保證萌發(fā)土壤緩慢均勻濕潤。

所述集水槽13與水平面呈夾角2-3°，保證匯集的水流通過自然重力自動匯入集水容器10。

所述萌發(fā)盒15形狀為立方體，由外盒20和內(nèi)盒21兩部分組成，內(nèi)盒21的長寬高為20cm×20cm×20cm，外盒20長寬高為23 cm×23 cm×20cm，即內(nèi)盒21和外盒20周邊的間隙為1.5cm。

上述的內(nèi)盒21內(nèi)填充萌發(fā)土壤，土壤填充高度低于內(nèi)盒21的上邊緣1-2cm。

上述萌發(fā)土壤的表面放置待萌發(fā)的剛毛檉柳種子。

上述的上排水孔22距外盒20上邊緣5cm，與內(nèi)盒21的最上一排的滲水孔27等高，即低于萌發(fā)土壤水平面3-4cm；下排水孔24和進水孔25位于外盒20底部，高于外盒20的底邊約0.5cm。

上述的滲水孔27的行間距為1cm，孔洞直徑約為0.2mm；最上一排滲水孔27距離內(nèi)盒21上邊緣5cm，即低于萌發(fā)土壤水平面3-4cm，最上一排滲水孔27水平面以上萌發(fā)土壤依靠土壤毛管作用力獲取水分和保持溫潤。

上述的內(nèi)盒21的底面和四個側(cè)面包裹有無紡布（隔離材料26）（孔徑為0.1mm），可以阻止內(nèi)盒21的萌發(fā)土壤向外盒20滲出，并使水分或空氣可以向萌發(fā)土壤輸入。

上述的土壤水分傳感器16呈水平狀態(tài)埋于內(nèi)盒21的萌發(fā)土壤之內(nèi)，埋深約3cm。

上述的供水控制器19設定的上限和下限值，根據(jù)前期已開展的萌發(fā)實驗和相關文獻資料報道，土壤體積含水量為20%-25%時，剛毛檉柳的萌發(fā)率最高。因此，將供水控制器19設定的上限值和下限值分別設定為25%和20%。

上述的供水容器1內(nèi)的水質(zhì)，每間隔15-20天，添加水溶性化肥（濃度為50mg/kg），以提高萌發(fā)土壤的肥力。

以上內(nèi)容是對本發(fā)明優(yōu)選的實施例的說明，可以幫助本領域技術人員更充分地理解本發(fā)明的技術方案。但這些實施例僅僅是舉例說明，不能認定本發(fā)明的具體實施方式僅限于這些實施例的說明。