本發(fā)明涉及植物根系生長(zhǎng)觀察，尤其涉及一種植物根系原位觀察裝置及觀察方法。

背景技術(shù)：

1、植物根系具有吸收和輸送養(yǎng)分和水分、合成植物激素和其他有機(jī)物質(zhì)、儲(chǔ)存營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及支撐植物使之固定于土壤中等多方面的作用。它是植物與外界環(huán)境之間進(jìn)行物質(zhì)交換的主要器官。

2、傳統(tǒng)的植物根系觀察和分析裝置與方法，多是基于靜態(tài)的根系圖像進(jìn)行分析，分析準(zhǔn)確度較低，且現(xiàn)有的植物根系觀察和分析方法中，僅僅是對(duì)透明培育基質(zhì)中的植株根系的生長(zhǎng)進(jìn)行分析，然而透明培育基質(zhì)與植株生長(zhǎng)的真實(shí)土壤之間還是具有較大的差距，這使得最終分析獲得的根系生長(zhǎng)趨勢(shì)與真實(shí)的植物生長(zhǎng)趨勢(shì)差距較大，難以作為大批量農(nóng)業(yè)種植的指導(dǎo)基礎(chǔ)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，本發(fā)明目的之一為提供一種植物根系原位觀察裝置，通過利用攝像機(jī)輔助相機(jī)獲取培育植株的植株根系圖像，實(shí)現(xiàn)培育植株的植株根系的動(dòng)態(tài)觀察，提高植株根系觀察準(zhǔn)確性。

2、為了克服上現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，本發(fā)明目的之二為提供一種植物根系原位觀察方法，通過增設(shè)多組對(duì)照組，找到最接近培育植株在土壤中的生長(zhǎng)趨勢(shì)的植株根系圖像。

3、本發(fā)明為解決其問題所采用的技術(shù)方案是：

4、一種植物根系原位觀察裝置，包括植物培育箱、朝向植物培育箱的攝像機(jī)和相機(jī)以及連接攝像機(jī)和相機(jī)的上位機(jī)；

5、相機(jī)對(duì)植物培育箱內(nèi)的培育植株的植株根系進(jìn)行指定周期拍照，相機(jī)將拍攝的照片上傳至上位機(jī)，上位機(jī)內(nèi)安裝有植物根系分析軟件，植物根系分析軟件對(duì)相機(jī)獲取的植株根系的圖像進(jìn)行分析，獲得植物培育箱內(nèi)本植株根系生長(zhǎng)趨勢(shì)；

6、攝像機(jī)在上位機(jī)依據(jù)相機(jī)獲取的植物培育箱內(nèi)培育植株的指定植物根系生長(zhǎng)趨勢(shì)范圍內(nèi)對(duì)植物培育箱內(nèi)的培育植株的根系進(jìn)行攝像，獲得本植株根系動(dòng)態(tài)視頻圖像；上位機(jī)內(nèi)的植物根系分析軟件分析出本植株根系的生長(zhǎng)趨勢(shì)。

7、進(jìn)一步地：植物培育箱包括透明箱體和箱蓋；透明箱體的外表面上設(shè)置有刻度；箱蓋上設(shè)置有植株固定槽；植株固定槽內(nèi)設(shè)置有用于固定植株至植株固定槽內(nèi)的柔性材料。

8、進(jìn)一步地：植株固定槽內(nèi)徑大于本培育植株對(duì)應(yīng)的植物的莖能夠生長(zhǎng)的最大外徑，柔性材料包裹培育植株的莖后將培育植株置于植株固定槽內(nèi)；柔性材料包括海綿、棉絮、紙團(tuán)和泡沫板中之一。

9、進(jìn)一步地：指定周期是指規(guī)定的時(shí)間間隔；

10、指定植物根系生長(zhǎng)趨勢(shì)范圍是指植物培育箱內(nèi)培育植株處于快速生長(zhǎng)趨勢(shì)范圍內(nèi)。

11、一種植物根系原位觀察方法，采用前述的植物根系原位觀察裝置進(jìn)行觀察，

12、觀察方法包括如下步驟：

13、s1.準(zhǔn)備若干個(gè)植物培育箱，分別為：

14、第一組，植物培育箱內(nèi)填充有透明培育基質(zhì)，培育植株直接栽種在透明培育基質(zhì)內(nèi)；

15、第二組，植物培育箱內(nèi)設(shè)置基質(zhì)滲透片，基質(zhì)滲透片將植物培育箱分割為兩個(gè)獨(dú)立的空間，在其中一個(gè)空間內(nèi)填充有透明培育基質(zhì)，另一個(gè)空間內(nèi)栽種培育植株；

16、第三組，植物培育箱內(nèi)填充有透明培育基質(zhì)，培育植株直接栽種在透明培育基質(zhì)內(nèi)，并在植物培育箱外部包裹黑色遮光罩；

17、第四組，植物培育箱內(nèi)設(shè)置基質(zhì)滲透片，基質(zhì)滲透片將植物培育箱分割為兩個(gè)獨(dú)立的空間，在其中一個(gè)空間內(nèi)填充有透明培育基質(zhì)，另一個(gè)空間內(nèi)栽種培育植株，并在植物培育箱外部包裹黑色遮光罩；

18、第五組，植物培育箱內(nèi)填充有透明培育基質(zhì)，并在透明培育基質(zhì)中添加微生物菌種，模擬土壤環(huán)境，培育植株直接栽種在透明培育基質(zhì)內(nèi)，并在植物培育箱外部包裹黑色遮光罩；

19、第六組，植物培育箱內(nèi)填充有不透明培育基質(zhì)，并在不透明培育基質(zhì)中添加微生物菌種，模擬土壤環(huán)境，培育植株直接栽種在不透明培育基質(zhì)內(nèi)；

20、第七組，植物培育箱內(nèi)填充有土壤，培育植株直接栽種在土壤中；

21、s2.將上述第一組至第五組的植物培育箱置于同一溫度、濕度、光照、氧氣濃度環(huán)境中，分別在第一組至第五組的植物培育外部均安裝上相機(jī)和攝像機(jī)；

22、s3.將五臺(tái)相機(jī)和五臺(tái)攝像機(jī)均連接至上位機(jī)，通過上位機(jī)控制相機(jī)和攝像機(jī)的工作時(shí)間，五臺(tái)相機(jī)同時(shí)分別對(duì)第一組至第五組的培育植株進(jìn)行拍攝，將培育植株的植株根系圖像上傳至上位機(jī)，上位機(jī)中的植物根系分析軟件及時(shí)對(duì)植株根系圖像進(jìn)行分析，輸出植株根系生長(zhǎng)趨勢(shì)圖；

23、s4.在第一組至第七組的培育植株的生長(zhǎng)周期全部結(jié)束，將第六組與第七組的植物培育箱中的培育植株取出，并取出植株根系上土壤，通過一相機(jī)分別獲取第六組和第七組的培育植株的植株根系照片，并通過上位機(jī)中植物根系分析軟件將第六組和第七組的培育植株的根系照片與第一組至第五組的培育植株的植株根系照片做比較，獲得第一組至第五組中分別與第六組和第七組的培育植株最終的生長(zhǎng)狀態(tài)相似或較近的組別的培育植株，

24、同時(shí)獲得第一組至第七組的培育植株的根系生長(zhǎng)趨勢(shì)，獲得根系生長(zhǎng)趨勢(shì)最佳的培育植株的組別。

25、進(jìn)一步地：攝像機(jī)依據(jù)上位機(jī)獲取的對(duì)應(yīng)組別的培育植株的植株根系生長(zhǎng)趨勢(shì)對(duì)植物根系進(jìn)行根系生長(zhǎng)圖像錄制，攝像機(jī)在上位機(jī)輸出的對(duì)應(yīng)組別的植株根系生長(zhǎng)趨勢(shì)加快時(shí)對(duì)本培育植株的植株根系圖像進(jìn)行錄制，并將錄制的動(dòng)態(tài)圖像輸送至上位機(jī)，上位機(jī)內(nèi)植物根系分析軟件對(duì)攝像機(jī)傳輸?shù)膭?dòng)態(tài)圖像進(jìn)行分析，獲取本培育植株在本階段內(nèi)的根系生長(zhǎng)過程。

26、進(jìn)一步地：第三組至第五組的植物培育箱內(nèi)植株根系進(jìn)行拍攝時(shí)，植物培育箱內(nèi)部的黑色遮光罩需要暫時(shí)去除，在拍攝結(jié)束后，將黑色遮光罩復(fù)位。

27、進(jìn)一步地：第一組和第三組的培育箱內(nèi)設(shè)置有分隔板，栽種在透明培育基質(zhì)中的培育植株的植株根系在分隔板的兩側(cè)生長(zhǎng)。

28、進(jìn)一步地：第六組和第七組的植物培育箱中設(shè)置有網(wǎng)狀內(nèi)箱，網(wǎng)狀內(nèi)箱置于培育箱內(nèi)。

29、進(jìn)一步地：第一組至第五組中透明培育基質(zhì)量一致，第六組的不透明培育基質(zhì)和第七組中土壤量均與第一組中透明培育基質(zhì)的量一致；

30、第一組至第七組中培育植株的栽種空間大小均一致。

31、綜上，本發(fā)明提供的一種植物根系原位觀察裝置具有如下技術(shù)效果：

32、1.采用相機(jī)和攝像機(jī)獲取植物培育箱內(nèi)培育植株的植株根系的圖像，即采用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)結(jié)合的方式，獲取培育植株的植株根系的圖像，特別是攝像機(jī)在上位機(jī)依據(jù)相機(jī)獲取的植物培育箱內(nèi)培育植株的指定植物根系生長(zhǎng)趨勢(shì)范圍內(nèi)對(duì)植物培育箱內(nèi)的培育植株的根系進(jìn)行攝像，獲得本植株根系動(dòng)態(tài)視頻圖像，確保獲得對(duì)根系生長(zhǎng)的各個(gè)階段的圖像，提高上位機(jī)中植物根系分析軟件對(duì)培育植株的植株根系分析的精準(zhǔn)性。

33、2.采用相機(jī)和攝像機(jī)獲取植物培育箱內(nèi)培育植株的植株根系的圖像，即采用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)結(jié)合的方式，獲取培育植株的植株根系的圖像，特別是攝像機(jī)在上位機(jī)依據(jù)相機(jī)獲取的植物培育箱內(nèi)培育植株的指定植物根系生長(zhǎng)趨勢(shì)范圍內(nèi)對(duì)植物培育箱內(nèi)的培育植株的根系進(jìn)行攝像，避免全程采用攝像機(jī)獲取培育植株的根系圖像，降低上位機(jī)中植物根系分析軟件的分析壓力。

34、綜上，本發(fā)明提供的一種植物根系原位觀察方法具有如下技術(shù)效果：

35、1.準(zhǔn)備多個(gè)對(duì)照組，分別將培育植株培育多個(gè)對(duì)照組中，獲得多個(gè)對(duì)照組內(nèi)培育植株的根系生長(zhǎng)過程的圖形，通過植物根系分析軟件分析各個(gè)植株的根系生長(zhǎng)趨勢(shì)，獲得培育植株的生長(zhǎng)趨勢(shì)，找到與培育在常規(guī)土壤中的植物的生長(zhǎng)趨勢(shì)相似或相近的對(duì)照組的培育植株，獲得常規(guī)土壤中生長(zhǎng)的植物的根系生長(zhǎng)趨勢(shì)和植物生長(zhǎng)趨勢(shì)。

36、2.通過攝像機(jī)對(duì)培育植株的植株根系生長(zhǎng)趨勢(shì)較快的部分進(jìn)行圖像錄制，獲取培育植株的植株根系的生長(zhǎng)趨勢(shì)，分析精準(zhǔn)度高。

37、3.通過攝像機(jī)對(duì)培育植株的植株根系生長(zhǎng)趨勢(shì)較快的部分進(jìn)行圖像錄制，錄制時(shí)間相對(duì)植株生長(zhǎng)周期較短，盡量降低對(duì)包裹黑色遮光罩的植物培育箱的培育植株的生長(zhǎng)的影響。