[发明专利]一种群体作物根系的垂直分布监测装置

说明书

本发明提供一种群体作物根系的垂直分布监测装置，包括：第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机、视觉传感器、控制板和至少一个透明管；所述第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机分别为空间上x、y和z轴设置,用于实现对所述视觉传感器的移动控制；所述视觉传感器通过导线与所述第三步进电机连接，用于采集所述群体作物根系的地下根区图像；所述控制板用于根据透明管的位置发送指令将所述视觉传感器送入透明管；所述透明管设置于群体作物种植区域的地下，多个不同的透明管依不同植株的位置而分散设置。本发明可以在不影响群体作物自然生长的情况下实现现场无人操作、根系垂直分布图像的自动采集与实时传输，进而实现全程自动监测。

技术领域

本发明实施例涉及群体作物根系监测领域，更具体地，涉及一种群体作物根系的垂直分布监测装置。

背景技术

群体作物根系变化规律的监测是农业气象，作物环境监测的基础性工作之一，且对掌握群体作物的生长情况及调节，墒情监测预测和其他相关生态监测预测服务与理论将起到不可忽视的作用，将有效促进精准农业的发展。长期以来，由于群体作物地下根系的研究受到观测方法，工作条件等等不便利因素影响，使对于根系的研究很难有所进展，深扎于土壤中的农作物根系不仅可以支持和固定植物体,吸收水分和养分,而且还可以分泌有机物,有利于根际微生物的生长和活动。作物收获后,残留在土壤中的根系可以提高土壤有机质的含量,有利于保持土壤系统的生态平衡。所以对于作物根系在土壤中的生长分布及理论研究以及有关根系病理的研究及防护有很重要的价值，根据批量自动采集到的根系垂直生长分布的数据，可以弥补由于技术手段的局限,造成对群体作物根系的研究的阻力，在短时间内为研究出群体作物最佳的生长状态提供大量重要的数据以及关键的技术手段。

目前，普遍采用的观测作物根系生长状况的方法主要包括三种：根箱法，冲洗法，无土栽培法，但是三种方法都存在不足之处。

根箱法是用比较狭窄的容器代替田间土壤，让作物在十分有限的空间内生长，这种方法不但破坏了植物自然发育的空间条件，而且土壤的结构和成分也和田间土壤有所不同，这种方法是不能直接反映出作物在田间自然生长的情况。

冲洗法是将根与土壤分离，从而得到作物的根系。其不利之处在于无法持续的监测同一作物不同时间根系的变化，同时根系也可能在处理的过程中发生破损，最后观察到的根系并不是在土壤中生长且存在活力的作物根系。

无土栽培法是使用营养液与惰性基质来代替田间土壤，同样的，这很难还原出作物生长的真实土壤结构，无法模拟出作物根系在田间土壤中生长遇见的各种情况。

除了这三种直接观测根区的方法外，关于根区可视化的方法也有很多，例如根据植物根系CT图像的采集与处理，从而得到在土壤中根区的三维图像，这种根区可视化的方法虽然十分的直观，但是对操作的要求却十分高，不仅操作繁琐，效率低下，而且不适用于大面积群体作物根区生长的实时信息采集，往往很难满足观察者对根区生长研究的需求。

以上几种方法虽然都为研究作物根系的生长提供了部分可行的方法，但是都有一个共同的缺点，就是无法反映出作物根系生长的真实情况，尤其是根系在生长过程中的形态特征和土壤结构，而且这几种方法几乎都需要人工处理，在这个过程中，难免会出现操作繁琐、人为失误、效率低下的问题，所以迫切需要一种操作简单，失误率低，高效且不影响作物根系自然生长、不破坏根系周围土壤结构的方法来代替上述三种观测作物根系生长状况的方法。

发明内容

本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的群体作物根系的垂直分布监测装置。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种群体作物根系的垂直分布监测装置，包括：第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机、视觉传感器、控制板和至少一个透明管；

所述第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机分别为空间上x、y和z轴设置,用于实现对所述视觉传感器的移动控制；