本申请涉及植物生理，特别涉及一种植物根系分布和水分运动的观测装置及其工作方法。
背景技术：
1、根系是植物吸收水分和养分的主要器官，对植物的水分吸收、生长和健康至关重要。根的长度、密度和分布被认为是影响水分吸收的重要特征。然而，根系繁茂和深扎根并不一定会带来更多的吸收量，尤其是在干旱条件下。这是因为水分吸收是一个复杂的过程，受土壤的水力传导性、土壤-根系界面以及径向和轴向传导性等因素的影响而改变水分吸收效率。
2、目前，对植物根系分布及水分在土壤中的流动进行无损测量，是植物生长研究中的一大难题。由于土壤不透明而且根系埋于土壤中，测量土壤中根系的水力特性具有一定困难。土壤水分分布的异质性以及土壤水分与根系发育之间的相互作用，也增加了局部根系吸水量测量的复杂性。
3、传统方法如挖掘和破坏性取样，不仅费时费力，而且会对植物造成伤害，影响研究结果的准确性，且无法进行连续观测。现有技术如电脑断层扫描(ct)和磁共振成像(mri)虽然能够实现一定程度的无损测量，但因分辨率有限和对水分检测的敏感度较低，限制了其在植物科学研究中的广泛应用。因此，亟需一种能够无损、精确地测定植物根系分布和水分流动的方法和装置。
技术实现思路
1、本申请的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种植物根系分布和水分运动的观测装置及其工作方法，能够检测植物根系分布以及水分在土壤中的流动情况，而且减少对植物根系的损伤以实现连续观测。
2、根据本申请第一方面实施例，提供一种植物根系分布和水分运动的观测装置，包括：
3、生长箱，所述生长箱包括第一固定板、第二固定板、厚度条和粗砂砾分隔条，所述厚度条和所述粗砂砾分隔条被所述第一固定板和所述第二固定板夹持固定，所述第一固定板、所述第二固定板以及所述厚度条共同围出一个容置空间，所述容置空间内填充有土壤，所述粗砂砾分隔条将土壤分隔为两个或多个区间；所述第一固定板沿其厚度方向开设有多个注水孔；
4、注射器，所述注射器能够与所述注水孔连接；
5、中子观测设备，所述中子观测设备架设在所述生长箱旁；
6、其中，待观测的植物种植在所述生长箱中，所述注射器通过所述注水孔将重水注入至土壤中，所述中子观测设备用于观测土壤内的中子射线辐射情况。
7、根据本申请第一方面实施例，进一步地，所述第一固定板具体为铝板以便于中子射线穿透。
8、根据本申请第一方面实施例，进一步地，所述第一固定板上覆盖有一层透明薄膜并覆盖各个所述注水孔，所述透明薄膜能够被扎穿以便于所述注射器中的重水进入至所述注水孔中。
9、根据本申请第一方面实施例，进一步地，所述植物根系分布和水分运动的观测装置还包括金属管，所述金属管与所述注水孔可拆卸连接，所述注射器与所述金属管连接。
10、根据本申请第一方面实施例，进一步地，所述植物根系分布和水分运动的观测装置还包括软管，所述软管的两端分别连接至所述金属管和所述注射器。
11、根据本申请第一方面实施例，进一步地，所述第一固定板和所述第二固定板可拆卸连接。
12、根据本申请第一方面实施例，进一步地，所述第一固定板和所述第二固定板通过螺栓可拆卸连接，所述厚度条上开设有固定孔，所述螺栓穿过所述固定孔。
13、根据本申请第一方面实施例，进一步地，所述植物根系分布和水分运动的观测装置还包括底座，所述生长箱固定于所述底座上。
14、根据本申请第一方面实施例，进一步地，所述底座包括限位器和限位顶丝，所述限位器的顶部开设有用于使所述生长箱插入的凹槽，所述限位顶丝与所述限位器螺纹连接并能够从所述凹槽中伸出，所述限位顶丝的端部能够与所述生长箱相抵以将所述生长箱固定于所述凹槽中。
15、根据本申请第二方面实施例，提供一种基于上述植物根系分布和水分运动的观测装置的工作方法，包括：
16、将所述第一固定板平放于桌面，并在所述第一固定板上覆盖透明薄膜以覆盖各个所述注水孔；
17、将所述厚度条安放于所述第一固定板内，并在所述厚度条所围设的区域内安放隔离条；
18、在所述厚度条与所述隔离条的间隔中填充土壤并夯实，刮去超过所述厚度条厚度的土壤以使土壤厚度与所述厚度条厚度保持一致；
19、向土壤洒水以使其定型，将所述隔离条取出；
20、使用粗砂砾填充移除所述隔离条后的空位，形成所述粗砂砾分隔条，并洒水定型；
21、将所述第二固定板与所述第一固定板相互连接，将所述厚度条、所述粗砂砾分隔条以及其中的土壤夹持固定；
22、在所述生长箱的土壤中种植种子，待植物生长后将所述生长箱整体转移至所述中子检测设备前；
23、设定所述中子检测设备的图像获取频率；
24、通过所述注射器对所述注水孔注入重水，同时所述中子检测设备实时观测重水在土壤中的分布情况以及重水的流动情况，从而获取土壤以及根系的动态变化情况；
25、观测试验完毕，关闭所述中子检测设备。
26、本申请实施例的有益效果至少包括：本申请通过粗砂砾分隔条将土壤分隔成两个或多个区域，能够清楚观测不同区域内的根系分布和水分运动情况；而且通过中子观测设备能够持续观测重水流向，观测过程不会对根系造成破坏，从而满足长时间连续观测的需求。
1.一种植物根系分布和水分运动的观测装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的植物根系分布和水分运动的观测装置，其特征在于：所述第一固定板具体为铝板以便于中子射线穿透。
3.根据权利要求1所述的植物根系分布和水分运动的观测装置，其特征在于：所述第一固定板上覆盖有一层透明薄膜并覆盖各个所述注水孔，所述透明薄膜能够被扎穿以便于所述注射器中的重水进入至所述注水孔中。
4.根据权利要求1所述的植物根系分布和水分运动的观测装置，其特征在于：所述植物根系分布和水分运动的观测装置还包括金属管，所述金属管与所述注水孔可拆卸连接，所述注射器与所述金属管连接。
5.根据权利要求4所述的植物根系分布和水分运动的观测装置，其特征在于：所述植物根系分布和水分运动的观测装置还包括软管，所述软管的两端分别连接至所述金属管和所述注射器。
6.根据权利要求1所述的植物根系分布和水分运动的观测装置，其特征在于：所述第一固定板和所述第二固定板可拆卸连接。
7.根据权利要求6所述的植物根系分布和水分运动的观测装置，其特征在于：所述第一固定板和所述第二固定板通过螺栓可拆卸连接，所述厚度条上开设有固定孔，所述螺栓穿过所述固定孔。
8.根据权利要求1所述的植物根系分布和水分运动的观测装置，其特征在于：所述植物根系分布和水分运动的观测装置还包括底座，所述生长箱固定于所述底座上。
9.根据权利要求8所述的植物根系分布和水分运动的观测装置，其特征在于：所述底座包括限位器和限位顶丝，所述限位器的顶部开设有用于使所述生长箱插入的凹槽，所述限位顶丝与所述限位器螺纹连接并能够从所述凹槽中伸出，所述限位顶丝的端部能够与所述生长箱相抵以将所述生长箱固定于所述凹槽中。
10.一种基于权利要求1至9中任一所述植物根系分布和水分运动的观测装置的工作方法，其特征在于，包括：
