一种全自动人工根系多功能模拟试验装置

本发明属于植物根系生长研究，尤其涉及一种全自动人工根系多功能模拟试验装置。

背景技术：

1、植物的根系不仅是吸收和代谢的器官，而且还是强大的分泌器官。在植物的生长过程中，植物根系一方面从生长介质中摄取养分和水分，供地上部生长，另一方面向生长介质（如土壤、培养液等）中分泌低分子量的有机化合物（糖类、氨基酸类、酚酸类以及其他次级代谢产物）、高分子量粘胶质（多聚糖、蛋白质、部分磷脂）以及细胞脱落物和裂解物，即根系分泌物。根系分泌物不仅可以改变土壤理化性质、土壤中矿质元素的状态、土壤生物群落的分布以及土壤酶活性等，而且还能影响其周围植物的生长发育。

2、植物根际是受植物根系活动影响，一般离根轴表面数毫米范围之内，由土壤-根系-微生物组成并发生紧密相互作用的微生态系统，是控制植物-土壤系统物质、能量流动和信息交换的枢纽。

3、植物根系分泌的代谢物对根际土壤微生物影响的研究一般采用土壤培养法：即定期向栽种了植物的土壤中施加代谢物，然后收集根际土测定。然而这种方法并不能完全聚焦于植物根部微域环境，植物根系生长情况错综复杂，其自身分泌的原有代谢物并不能排除在外。

4、因此，有必要提供一种能模拟植物根系分泌代谢物影响根际微生物的全自动人工根系系统根际微域试验装置。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种全自动人工根系多功能模拟试验装置。

2、本发明采用的技术方案如下：一种全自动人工根系多功能模拟试验装置，包括用于支撑和固定的底座，所述底座侧壁安装有多组用于支撑的支撑台，多组所述支撑台呈环形等间隔均匀设于底座侧壁上，所述底座中心安装有固定柱，固定柱为上下贯通的空腔结构，所述固定柱上壁安装有固定板，固定板为环形结构，所述固定柱内活动安装有伸缩组件，所述伸缩组件设有多组，从下至上依次为伸缩组件一、伸缩组件二……伸缩组件n，所述伸缩组件一活动套接设于固定柱内，且伸缩组件一的上端设于固定板的上端，所述伸缩组件二活动套接设于伸缩组件一内，且伸缩组件二的上端设于伸缩组件一的上端……所述伸缩组件n活动套接设于伸缩组件n-1内，且伸缩组件n 的上端设于伸缩组件n-1的上端；所述底座中心还安装有抬升组件，所述抬升组件贯穿伸缩组件n设置，且抬升组件的上端设于伸缩组件n的上端；

3、所述固定板的上壁和伸缩组件一的底壁之间安装有密封囊一，所述伸缩组件一的上壁和伸缩组件二的底壁之间安装有密封囊二……所述伸缩组件n-1的上壁和伸缩组件n的底壁之间安装有密封囊n，所述伸缩组件n的上壁和抬升组件的底壁之间安装有挤压囊，所述密封囊一、密封囊二、密封囊n以及挤压囊均呈环形结构，所述密封囊一内的空间为密封腔一，所述密封囊二内的空间为密封腔二……所述密封囊n内的空间为密封腔n，所述挤压囊内的空间为挤压腔，密封腔一、密封腔二、密封腔n和挤压腔均为密封腔室。

4、优选地，所述固定板侧壁设有多组用于限位的固定槽一，多组所述固定槽一呈环形等间隔均匀设于固定板外侧壁上，固定槽一分别设于支撑台的上端，所述固定板内安装有用于气体流通的通气腔一，所述通气腔一设有多组，多组所述通气腔一呈环形等间隔均匀设于固定板内，所述通气腔一与固定槽一位置相应放置，任一组所述固定槽一内均活动安装有固定件，固定件与固定槽一密封连接，所述固定件内设有贯通腔一，所述通气腔一的上端与密封腔一贯通连接，所述通气腔一的下端与贯通腔一贯通连接，所述通气腔一内设有控制阀。

5、作为本发明优选地，由于伸缩组件一、伸缩组件二……伸缩组件n的结构均相同，在此仅对其中一组进行介绍，所述伸缩组件一包括伸缩件，所述伸缩件活动设于固定柱内，所述伸缩件为上下贯通的空腔结构，所述伸缩件的上端伸出固定柱上壁设置，所述伸缩件的上端安装有连接板，所述连接板设于固定板的上端，连接板呈环形结构，所述密封囊一的上端与连接板的底壁相连，所述密封囊一的下端与固定板的上壁相连，所述伸缩件贯穿密封囊一设置。

6、其中，所述连接板侧壁设有多组用于限位的固定槽二，多组所述固定槽二呈环形等间隔均匀设于连接板外侧壁上，所述固定槽二设于固定槽一的正上端，所述连接板内安装有用于气体流通的通气腔二，所述通气腔二设有多组，多组所述通气腔二呈环形等间隔均匀设于连接板内，所述通气腔二与固定槽二位置相应放置，任一组所述固定槽二内均活动安装有连接组件。

7、进一步地，所述连接组件包括支撑板、压缩板和贯通腔二，所述支撑板的一端活动设于固定槽二内侧壁上，且支撑板的另一端伸出固定槽二设置，支撑板与固定槽二密封连接，所述支撑板为左右贯通的腔体结构，所述压缩板的一端活动卡接设于支撑板内腔体中，压缩板的另一端伸出支撑板设置，压缩板与支撑板密封连接，所述支撑板内安装有复位用弹簧，所述复位用弹簧的一端与支撑板内侧壁相连，另一端与压缩板一端的外侧壁相连，所述贯通腔二设于压缩板内，所述通气腔二的上端与密封腔二贯通连接，所述通气腔二的下端依次与支撑板内腔体、贯通腔二贯通连接，所述通气腔二内设有控制阀，所述伸缩组件n中的通气腔二与挤压腔贯通连接。

8、其中，所述底座中心设有放置槽，所述放置槽设于固定柱的空腔内，所述抬升组件包括液压杆和通气管，所述液压杆的固定端设于放置槽内，所述液压杆的活动端贯穿伸缩组件n的空腔设置，所述液压杆的活动端安装有抬升板，所述抬升板设于伸缩组件n的上端，所述挤压囊的上端与抬升板底壁相连，所述通气管设于伸缩组件n的空腔内，所述通气管设有多组，多组所述通气管呈环形等间隔均匀设于伸缩组件n的空腔内，所述通气管与固定槽一的位置相应放置，支撑台、固定槽一、固定槽二、通气腔一、通气腔二以及通气管的数量均相同，所述抬升板内壁设有通气腔四，所述通气管的上端均与通气腔四贯通连接，所述通气腔四与挤压腔贯通连接，所述通气管内均设有控制阀。

9、作为本发明优选地，所述密封囊一中安装有弹簧一，所述弹簧一的下端与固定板的上壁相连，所述弹簧一的上端与伸缩组件一中的连接板的底壁相连，所述密封囊二中安装有弹簧二，所述弹簧二的下端与伸缩组件一中的连接板的上壁相连，所述弹簧二的上端与伸缩组件二中的连接板的底壁相连……所述密封囊n中安装有弹簧n，所述弹簧n的下端与伸缩组件n-1中的连接板的上壁相连，所述弹簧n的上端与伸缩组件n中的连接板的底壁相连，所述挤压囊中安装有挤压用弹簧，所述挤压用弹簧的下端与伸缩组件n中的连接板的上壁相连，所述挤压用弹簧的上端与抬升板的底壁相连。

10、进一步地，所述支撑台上安装有外挡板和内挡板，所述外挡板和内挡板相对放置，所述外挡板侧壁设有弹性囊一，所述内挡板侧壁设有弹性囊二，所述弹性囊一和弹性囊二相对放置；所述固定件的下端和压缩板的下端均安装有试验箱，所述固定件下端安装的试验箱以及伸缩组件一下端安装的试验箱……伸缩组件n下端安装的试验箱从内到外依次活动设于支撑台上壁上，且均设于外挡板和内挡板之间，固定件下端安装的试验箱靠近内挡板设置，伸缩组件n下端安装的试验箱靠近外挡板设置；所述试验箱侧壁分别安装有弹性囊三和弹性囊四。

11、优选地，所述底座内安装有多组用于气体流通的通气腔三，多组所述通气腔三呈环形等间隔均匀设于底座内，多组所述通气腔三的数量与通气管的数量相同，所述通气腔三分别贯穿底座设于支撑台内，所述通气管的下端分别与通气腔三贯通连接，所述外挡板内设有外连接腔，所述外连接腔与弹性囊一贯通连接，所述内挡板内设有内连接腔，所述内连接腔与弹性囊二贯通连接，所述内连接腔和外连接腔分别与相应的支撑台内的通气腔三贯通连接。

12、进一步地，所述试验箱中设有通气腔五，所述贯通腔一和贯通腔二分别与相应的试验箱中的通气腔五贯通连接，所述通气腔五与弹性囊三和弹性囊四贯通连接；所述密封囊n以及挤压囊中均设有压力传感器，用于检测内部气体的压强，所述弹性囊一、弹性囊二、弹性囊三以及弹性囊四下端均设有控制阀，便于排出内部气体，所述外挡板、内挡板、试验箱上均设有透气孔，且外挡板、内挡板中的透气孔与试验箱被挤压面上的透气孔设于同一直线上，便于气体的流通。

13、采用上述结构后，本发明有益效果如下：

14、（1）多组带有人工根茎的试验箱放置在试验装置中，且彼此间能够通风，在同样的条件下，可对多组试验结果进行对比观测。

15、（2）将多组带有人工根茎的试验箱呈螺旋状放置在试验装置中，且彼此间能够通风，多组试验装置分开放置，能够根据需求调整不同的试验条件，例如改变光照情况，改变测试温度等，然后能够对试验结果进行对比观测。

16、（3）将多组带有人工根茎的试验箱放置在同一个支撑台上，且每组试验箱之间彼此紧密贴合，外挡板、内挡板中的透气孔与试验箱被挤压面上的透气孔设于同一直线上，便于气体的流通，此时多组试验箱内的环境能够彼此融合，便于观察片状人工植物根系分泌代谢物影响根际微生物环境。

17、（4）弹性囊三和弹性囊四鼓起，且内挡板、试验箱以及外挡板之间的弹性囊彼此接触，对试验箱形成防护，在移动过程中减少振动。

18、（5）同时弹性囊一、弹性囊二、弹性囊三以及弹性囊四下端均设有控制阀，当到达合适的测试环境时，弹性囊一、弹性囊二、弹性囊三以及弹性囊四下端均设有控制阀均打开，对支撑台上壁进行清理。