[發明專利]一種采動影響下根系形態觀測裝置及方法

在審

• 申請號: 202010778819.6
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN114062402A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 郭俊廷;李全生;張凱;楊明浩;郭洋楠
• 申請（專利權）人: 神華神東煤炭集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究院;國家能源投資集團有限責任公司
• 主分類號: G01N23/046
• 分類號: G01N23/046
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;何嬌

本發明提供一種采動影響下根系形態觀測裝置及方法，裝置包括：玻璃罩，其上設置有多個孔洞；控制臺，所述玻璃罩罩設在所述控制臺上；多個升降臺，其均位于所述玻璃罩內且緊密排列在所述控制臺上；所述升降臺上為待觀測的土壤及植被；微根管，設置在所述孔洞上；以及X射線層析成像系統，其位于所述控制臺附近。本發明可以模擬和觀測開采影響下植物根系的生長變化情況和植被受采動影響后的自修復情況。本發明在模擬地表采動變化時較為靈活，可根據需要模擬出不同開采影響程度下植被根系的影響特征和植被的自修復狀況，可實現根系的原位、無損、定量觀測。

技術領域

本發明涉及礦區生態監測領域，尤其涉及一種采動影響下根系形態觀測裝置及方法。

背景技術

根系是植物從土壤等介質環境獲取養分、水分的重要器官。在生長發育過程中可合成氨基酸及其他生命物質，保障整株植物的正常生長和發育；根系吸水能力的強弱還可改變下墊面氣候特征，改變地表、土壤水循環系統，改變氣象要素日變化幅度；且植物根系具有碳匯功能，參與全球碳素平衡和流轉，在生物地球化學循環中發揮關鍵作用。因此，根系常被作為衡量植物生長發育壯弱的重要指標，在生態、氣象和作物產量等方面均具有重要的實際研究意義。

根系形態的觀測方法是獲取根系參數的重要手段，從18世紀到目前為止，根系形態觀測的方法主要經歷了直接挖掘法、根部鉆孔影像觀測法、特殊元素示蹤法、電導法、雷達探測法、核磁共振及X光成像等方法。這些方法在根系的完整性、多維性、識別精度、根系活性判斷、順磁元素干擾等方面或多或少的存在缺陷，因此，三維、原位無損、定量化分析是目前植物根系研究的核心內容。

上述根系觀測方法多用于現場實地研究，對于開采過程中或不同采動影響程度下地表植被根系的研究，尤其采動對根系的影響研究未見報道。為了分析井下開采對地表植被的影響特征和規律，進而分析植被受開采損害后能否自我修復，進行了本專利保護內容的深入分析和研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種采動影響下根系形態觀測裝置及方法，以解決目前對采動影響下根系完整性、分布形態以及根系活性的分析問題。

為達上述目的，本發明提供一種采動影響下根系形態觀測裝置，其包括：

玻璃罩，其上設置有多個孔洞；

控制臺，所述玻璃罩罩設在所述控制臺上；

多個升降臺，其均位于所述玻璃罩內且緊密排列在所述控制臺上；所述升降臺上為待觀測的土壤及植被；

微根管，設置在所述孔洞上；以及

X射線層析成像系統，其位于所述控制臺附近。

所述的采動影響下根系形態觀測裝置，其中，所述玻璃罩由四塊鋼化玻璃沿豎直方向圍置而成，每塊玻璃上均設置有豎向排列的多個孔洞。

所述的采動影響下根系形態觀測裝置，其中，相鄰玻璃之間保持密封，且玻璃罩與控制臺之間的連接處保持密封。

所述的采動影響下根系形態觀測裝置，其中，所述控制臺能夠旋轉。

所述的采動影響下根系形態觀測裝置，其中，所述控制臺與PC端連接，通過PC端操縱控制臺旋轉以及控制特定的升降臺進行升降。

所述的采動影響下根系形態觀測裝置，其中，所述升降臺為液壓升降臺、機械升降臺或電磁升降臺。

所述的采動影響下根系形態觀測裝置，其中，所述玻璃為透明鋼化玻璃。

本發明還提供一種采用上述的采動影響下根系形態觀測裝置實施的方法，其包括以下步驟：

步驟一，布設控制臺，并在控制臺上方安裝N×N個升降臺，相鄰升降臺緊密排列，其中N為大于5的自然數；

步驟二，將玻璃罩安裝在控制臺上，在玻璃罩四面分別預制多個豎向排列的孔洞；