一种用于作物培养及储存的环境可控表型墙转让专利
申请号 : CN202010077482.6
文献号 : CN111165229B
文献日 : 2021-04-23
发明人 : 姜东 , 傅秀清 , 吴劼 , 周国栋 , 丁艳锋 , 毛江美
申请人 : 南京慧瞳作物表型组学研究院有限公司 , 南京农业大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于作物培养及储存的环境可控表型墙,其特征在于,包括:表型墙主体,其上设置有多层横向隔板,各横向隔板将表型墙主体分隔为M行相互独立的作物培育空间;
各所述作物培育空间之间相互独立,每一个作物培育空间内分别容纳处于不同生长阶段的作物,每一个作物培育空间内还分别设置有纵向隔板,各纵向隔板将所述作物培育空间进一步分隔为N列相互独立的栽培舱,形成M×N的栽培舱阵列库;
各所述栽培舱内分别独立设置有灯组(12)、监控设备(13)、传感器组(14)和与作物生长阶段相匹配的培育监测设备;所述灯组(12)设置在栽培舱顶部的横向隔板上,用于调节该栽培舱内部的光照强度;所述监控设备(13)设置在栽培舱里侧,用于实时获取该栽培舱内作物的监控图像;所述传感器组(14)设置在该栽培舱的一个侧壁上,用于实时采集该栽培舱内的温度和湿度;所述培育监测设备用于实时为该栽培舱内的作物提供养分并监测其生长数据;
显示装置,其与各栽培舱的监控设备(13)、传感器组(14)以及培育监测设备连接,接收并显示相应栽培舱内作物的监控图像、该栽培舱内的温度湿度数据和/或该栽培舱内作物的生长数据;
舱门,其分别安装在各个栽培舱的开口处,所述舱门配合所述表型墙主体以及各纵向隔板、各横向隔板分别封闭各所述栽培舱;
其中,所述作物培育空间包括相互独立的:种子培育及存储区(I)、根系培育及存储区(II)、单株作物表型获取区(III)以及多株作物培育及存储区(IV);所述种子培育及存储区(I)用于容纳处于种子阶段的作物;所述根系培育及存储区(II)用于容纳处于生根阶段的作物;所述单株作物表型获取区(III)用于容纳处于生长阶段的作物;所述多株作物培育及存储区(IV)用于容纳处于成熟阶段的作物;
所述根系培育及存储区(II)中的各栽培舱,其设置在表型墙中种子培育及存储区(I)的上方,根系培育及存储区(II)中的每一个栽培舱分别设置有:安装板,其设置在栽培舱底部,其中间设置有凸台,所述凸台上设置有营养液供给装置(23);
根盒(21),其为中空的圆柱形,内部设置有栽培介质供作物生长;
托盘(22),设置在根盒(21)的下方,与根盒(21)的底部可拆卸连接,所述托盘(22)的底面设置有向下的凸起,所述凸起与栽培舱底部所设置的安装板插接固定。
2.如权利要求1所述的用于作物培养及储存的环境可控表型墙,其特征在于,所述种子培育及存储区(I)中的各栽培舱,其设置在表型墙主体的下部,种子培育及存储区(I)中的每一个栽培舱分别设置有:种子培育盒(11),所述种子培育盒上排列有多个种子培育槽,各种子培育槽分别容纳种子。
3.如权利要求2所述的用于作物培养及储存的环境可控表型墙,其特征在于,所述单株作物表型获取区(III)中的各栽培舱,其设置在表型墙中根系培育及存储区(II)的上方,单株作物表型获取区(III)中的每一个栽培舱分别设置有:旋转台(32),其可转动地设置在栽培舱的中部;
根筒(31),其设置在所述旋转台(32)上,其内部设置有栽培介质供作物生长,所述根筒(31)随所述旋转台(32)同步转动;
L型板(33),其与栽培舱的一个侧壁固定连接,所述L型板(33)所设置的高度接近所述根筒(31)的上部边缘;
表型获取设备(34),其贴近所述栽培舱的一个侧壁,固定连接在所述L型板(33)上,用于在根筒(31)转动的过程中获取作物不同角度的表型参数。
4.如权利要求3所述的用于作物培养及储存的环境可控表型墙,其特征在于,所述多株作物培育及存储区(IV)中的各栽培舱,其设置在表型墙中单株作物表型获取区(III)的上方,多株作物培育及存储区(IV)中的每一个栽培舱分别设置有:安装板,其设置在栽培舱底部,其中间设置有凸台,所述凸台上设置有营养液供给装置(23);
旋转台(32),其围绕所述凸台,可转动地设置在安装板上;
根筒(31),其分别设置在各所述旋转台(32)上,其内部设置有栽培介质供作物生长,所述根筒(31)随其所设置的旋转台(32)同步转动。
5.如权利要求4所述的用于作物培养及储存的环境可控表型墙,其特征在于,所述营养液供给装置(23)其包括垂直于所述凸台的固定杆,所述固定杆的上端设置有喷头,喷头高于所述根筒(31)或根盒(21),用于向所述根筒(31)或根盒(21)喷淋营养液或水分。
6.如权利要求5所述的用于作物培养及储存的环境可控表型墙,其特征在于,所述凸台所设置的安装板中部设置有凹陷,所述凹陷收集喷头喷淋的营养液或水分。
7.如权利要求6所述的用于作物培养及储存的环境可控表型墙,其特征在于,所述多株作物培育及存储区(IV)的上方以及所述种子培育及存储区(I)的下方,还分别设置有环境设备区(Ⅴ),所述环境设备区(Ⅴ)内设置有为各所述栽培舱内灯组(12)、监控设备(13)、传感器组(14)和与作物生长阶段相匹配的培育监测设备供电的供电电路和蓄电池。
说明书 :
一种用于作物培养及储存的环境可控表型墙
技术领域
背景技术
通过优化作物自身基因和外部环境,不仅可以显著提高作物产量,保障国家粮食安全,而且
可以优化作物的整个生长过程。
不同的作物生长阶段的影响效果也不同。研究不同环境因素对作物生长状况的影响以及同
一环境因素对作物不同生长阶段的影响,对于研究作物基因型‑环境‑表型规律有重要意
义。
一,不具备对作物的储存能力,无法满足目前对作物表型的获取以及对植物生长、产量、品
质和对生物、非生物胁迫的耐受性等相关表型数据的需求。
发明内容
制系统与环境传感器之间的配合作用,能够实时独立调节不同生长阶段作物的生长环境和
储存环境,使得作物培育与储存环境能够分别与其所处生长阶段匹配。同时,本发明还可进
一步实现对某一阶段作物表型数据的获取,或者实现对作物生长全阶段表型数据的跟踪。
本发明具体采用如下技术方案。
的作物培育空间;各所述作物培育空间之间相互独立,每一个作物培育空间内分别容纳处
于不同生长阶段的作物,每一个作物培育空间内还分别设置有纵向隔板,各纵向隔板将所
述作物培育空间进一步分隔为N列相互独立的栽培舱,形成M×N的栽培舱阵列库,M,N均>
1;各所述栽培舱内分别独立设置有灯组、监控设备、传感器组和与作物生长阶段相匹配的
培育监测设备;所述灯组设置在栽培舱顶部的横向隔板上,用于调节该栽培舱内部的光照
强度;所述监控设备设置在栽培舱里侧,用于实时获取该栽培舱内作物的监控图像;所述传
感器组设置在该栽培舱的一个侧壁上,用于实时采集该栽培舱内的温度和湿度;所述培育
监测设备用于实时为该栽培舱内的作物提供养分并监测其生长数据;显示装置,其与各栽
培舱的监控设备、传感器组以及培育监测设备连接,接收并显示相应栽培舱内作物的监控
图像、该栽培舱内的温度湿度数据和/或该栽培舱内作物的生长数据;舱门,其分别安装在
各个栽培舱的开口处,所述舱门配合所述表型墙主体以及各纵向隔板、各横向隔板分别封
闭各所述栽培舱。
株作物培育及存储区;所述种子培育及存储区用于容纳处于种子阶段的作物;所述根系培
育及存储区用于容纳处于生根阶段的作物;所述单株作物表型获取区用于容纳处于生长阶
段的作物;所述多株作物培育及存储区用于容纳处于成熟阶段的作物。
舱分别设置有:种子培育盒,所述种子培育盒上排列有多个种子培育槽,各种子培育槽分别
容纳种子。
中的每一个栽培舱分别设置有:安装板,其设置在栽培舱底部,其中间设置有凸台,所述凸
台上设置有营养液供给装置;根盒,其为中空的圆柱形,内部设置有栽培介质供作物生长;
托盘,设置在根盒的下方,与根盒的底部可拆卸连接,所述托盘的底面设置有向下的凸起,
所述凸起与栽培舱底部所设置的安装板插接固定。
取区中的每一个栽培舱分别设置有:旋转台,其可转动地设置在栽培舱的中部;根筒,其设
置在所述旋转台上,其内部设置有栽培介质供作物生长,所述根筒随所述旋转台同步转动;
L型板,其与栽培舱的一个侧壁固定连接,所述L型板所设置的高度接近所述根筒的上部边
缘;表型获取设备,其贴近所述栽培舱的一个侧壁,固定连接在所述L型板上,用于在根筒转
动的过程中获取作物不同角度的表型参数。
育及存储区中的每一个栽培舱分别设置有:安装板,其设置在栽培舱底部,其中间设置有凸
台,所述凸台上设置有营养液供给装置;旋转台,其围绕所述凸台,可转动地设置在安装板
上;根筒,其分别设置在各所述旋转台上,其内部设置有栽培介质供作物生长,所述根筒随
其所设置的旋转台同步转动。
筒或根盒,用于向所述根筒或根盒喷淋营养液或水分。
环境设备区内设置有为各所述栽培舱内灯组、监控设备、传感器组和与作物生长阶段相匹
配的培育监测设备供电的供电电路和蓄电池。
作物不同生长阶段的培育和存储,各栽培舱之间相互独立,能够针对处于同一生长周期的
作物按照不同环境参数进行对比实验,获得环境因素与作物生长和作物表型之间的关系。
本发明可实现作物不同生长阶段下的培育与储存,将作物从种子阶段到幼苗根系阶段再到
完整的植株的生长过程集成在表型墙中,通过相互独立设置的栽培舱,本发明既可在不同
环境因素下培育、储存作物,也可在同一环境下培养、储存不同阶段的作物,便于形成不同
情况下的对照组,从而方便后期科研试验的开展及对作物环境‑表型关系的探索。
种子培育盒、安装板、根盒、托盘、旋转台、根筒、L型板、表型获取设备、营养液供给装置等,
能够在作物的同一生长阶段下,调节不同栽培舱的环境因素,研究环境变量对作物特定生
长阶段的影响。本发明还可在同一环境条件下,通过选取不同的作物生长阶段,研究同一环
境变量对作物不同生长阶段的影响。
物至专门的表型获取设备上的不便。
附图说明
给装置;Ⅲ表示单株作物表型获取区;31表示根筒;32表示旋转台;33表示L型板;34表示表
型获取设备;Ⅳ表示多株作物培育及存储区;Ⅴ表示环境设备区;51表示供电电路;52表示
蓄电池。
具体实施方式
一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员
在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意
义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。
特定限定。
育空间进一步分隔为相互独立的栽培舱;
培舱内部的光照强度;所述监控设备13设置在栽培舱里侧,用于实时获取该栽培舱内作物
的监控图像;所述传感器组14设置在该栽培舱的一个侧壁上,用于实时采集该栽培舱内的
温度和湿度;所述培育监测设备用于实时为该栽培舱内的作物提供养分并监测其生长数
据;
的生长数据;
专门用于容纳处于种子阶段的作物;所述根系培育及存储区II专门用于容纳处于生根阶段
的作物;所述单株作物表型获取区III专门用于容纳处于生长阶段的作物;所述多株作物培
育及存储区IV专门用于容纳处于成熟阶段的作物。各个作物培育空间相互独立,能够形成
同时容纳不同生长周期下不同作物的表型获取库,各个作物培育空间可相应设置为对照实
验需要的环境状态,从而能够方便研究人员直接提取实验所需环境状态下对应生长阶段的
作物。由此避免每批次实验分别单独培育作物所浪费的时间和精力。
种子培育盒、灯组、传感器组及监控设备组成。
的调节可通过显示屏观察及调节。
个种子培育槽,各种子培育槽分别容纳种子。
给装置、灯组及监控设备组成。圆柱形根盒组围绕营养液供给装置放置在托盘上,营养液通
过供给装置喷洒到作物上,托盘起到支撑作用并收集残余营养液。其中圆柱形根盒组中部
采用透明玻璃,便于监测;下部有圆柱形销,便于与托盘安装。
过显示屏观察及调节。其还可通过传感器组检测舱内光照强度及舱内温、湿度,并将检测到
的数据反馈给显示屏,根据具体需求来调控舱内环境因素。
台、托盘、相机、L型板、灯组及监控设备组成。作物放置在旋转台上,旋转台与托盘通过圆柱
销连接,可实现360°旋转,L型板通过螺纹连接在栽培舱侧壁,用于支撑相机。
度,并将检测到的数据反馈给显示屏,根据具体需求来调控舱内环境因素。
托盘、营养液供给装置、灯组及监控设备组成。作物围绕营养液供给装置放置在托盘上,营
养液通过供给装置喷洒到作物上,托盘起到支撑作用并收集残余营养液。
及调节。其还可通过传感器组检测舱内光照强度及舱内温、湿度,并将检测到的数据反馈给
显示屏,根据具体需求来调控舱内环境因素。
培舱分别设置有:
筒31或根盒21,用于向所述根筒31或根盒21喷淋营养液或水分。为实现对营养液或水分的
回收,凸台所设置的安装板中部设置有凹陷,所述凹陷收集喷头喷淋的营养液或水分,以供
循环利用。
方,分别设置有环境设备区Ⅴ。每一块所述的环境设备区Ⅴ内均分别设置有如图8所示的为
各所述栽培舱内灯组12、监控设备13、传感器组14和与作物生长阶段相匹配的培育监测设
备供电的供电电路和蓄电池。
构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些均属于本发明的保护范围。