一种旱作物湿害鉴定装置及其鉴定方法

摘要

一种旱作物湿害鉴定装置，包括：设置在试验区内的供水管道、蓄水箱，设置在试验区外水位监控单元、水泵，所述水位监控单元用于检测与控制所述蓄水箱内的水位，所述试验区内设置有一水流通道；其优点是：旱作物湿害鉴定装置的设计，可根据实际需要自行控制水位，以实现不同程度的涝渍胁迫处理，在非涝渍处理期间也可通过自动控制地下水位的高度，来满足作物正常生长时对水分的需求，即可在保持种植区土壤自然特性的前提下，对各种旱作物进行湿害研究，避免土壤温度以及结构的测量误差，缩短研究周期；作业区的设计，减少了人为因素的干扰，水分由下往上渗透，避免地表供水导致的根系直接遭受冲击，继而导致土壤板结现象的发生。

说明书

技术领域

本发明涉及旱作物栽培技术领域，具体地说是一种旱作物湿害鉴 定装置及其鉴定方法。

背景技术

随着全球气候不断变暖,各种自然灾害,如高温、干旱、洪涝等极 端天气事件的发生频率将继续增加。湿害，亦称为涝渍灾害：是由于 降水量过于集中，排水不畅，致使作物渍水、受淹而造成的灾害，是 农业生产面临的严重自然灾害之一；旱作物在土壤水分过多，达到饱 和时所受的影响称为渍害；积水淹没作物的局部或全部称为涝害。

湿害可导致农田生态系统失调，如土壤含氧量减少、土温降低、 养分流失或有效性变化，直接影响根系生长，进而影响作物生长、发 育、光合作用、抗氧化防御系统，最终导致作物产量降低、品质变差。 旱作物，如玉米、芝麻、大麦、小麦等在特定生育期对涝渍胁迫非常 敏感，长时间处于逆境胁迫下会导致大幅度减产甚至绝收。

由于涝渍胁迫研究起步相对较晚、植物涝渍胁迫基因调控网络尚 不明晰，试验条件难以控制等因素，对于涝渍胁迫的机理研究还有待 进一步加强和深化。涝渍胁迫试验，难点在于定量控制好地下水位， 模拟植物在土壤中的生长环境，保持受试植物涝渍胁迫的一致性。因 此，如何创造稳定、一致、模拟自然的涝渍胁迫试验条件和鉴定方法， 用于研究作物对涝渍胁迫的适应性、耐/抗性及调控机制，进而筛选 涝渍耐受品种，具有重要应用价值。

发明内容

为了解决上述技术缺陷，本发明设计一种通过控制大田涝渍胁迫 条件，进而有效研究作物生长特性的一种旱作物湿害鉴定装置及其鉴 定方法。

一种旱作物湿害鉴定装置，包括：设置在试验区内的供水管道、 蓄水箱，设置在试验区外水位监控单元、水泵，所述水位监控单元用 于检测与控制所述水箱内的水位，所述试验区内设置有一水流通道；

所述蓄水箱包括：第一蓄水箱以及与所述第一蓄水箱通过水管连 通的第二蓄水箱，所述第一蓄水箱的进水口与所述供水管道连通，所 述第一蓄水箱的出水口与所述水流通道连通，且所述第二蓄水箱与所 述水泵电连接；

所述水位监控单元包括：用于检测水位的电极片以及与所述电极 片电连接的水位控制器，所述电极片设置在所述第一蓄水箱内。

采用上述装置进行旱作物湿害鉴定的方法：包括如下步骤：

①、试验区的选定：选取一耕作地作为旱作物湿害的试验区，用 挡板将试验区与试验区之外的农田土壤隔离开；

②、作业区的构建：在试验区内构筑间隔设置的种植区与作业区， 种植区的高度低于作业区，且作业区内设置有集水区，用于反映渗水 层水位；

③、旱作物湿害鉴定装置的安装：将第一蓄水池连通水流通道， 且将供水管道设置在所述蓄水箱上方，第一蓄水箱与第二蓄水箱通过 水管连通，且使得所述第二蓄水箱的顶端位于所述第一蓄水箱底端以 下；第一蓄水箱通过电极片与水位控制器相连，用于检测集水区内的 水位，第二蓄水箱与水泵相连；

④、播种：播种前使用机械旋耕、整地、喷水后，使土壤下挫， 当土壤既不粘黏成块，也不形成板结即可；操作者站在作业区采用两 端设置刮刀件的平衡板平地、采用播种器播种；

⑤、旱作物湿害鉴定：根据作物种类，通过控制水位控制器来设 定集水区水位，进而对不同作物、不同生长期的生长状况进行试验记 录，筛选出涝渍抗性种质资源。

一种旱作物湿害鉴定装置及其鉴定方法，其优点是：

①、旱作物湿害鉴定装置的设计，可根据实际需要自行控制水位， 以实现不同程度的涝渍胁迫处理，在非涝渍处理期间也可通过自动控 制地下水位的高度，来满足作物正常生长时对水分的需求，即可在保 持种植区土壤自然特性的前提下，对各种旱作物进行湿害研究，避免 土壤温度以及结构的测量误差，缩短研究周期；

②、减少了人为因素的干扰，水分缓慢地从下往上渗透，避免地 表供水导致的根系直接遭受冲击，继而导致土壤板结现象的发生，同 时作业区的设计，方便操作者在试验区内活动，以避免涝渍试验期间 操作人员对种植区的认为影响，导致结果误差；

③、作业区内横、纵向上标尺的设计，可准确地确定种植区旱作 物的淹水深度以及作物数目，便于观察、记录。

附图说明

图1为旱作物湿害鉴定装置在使用过程中的结构示意图；

图2为作业区结构示意图；

图3为带标尺的作业区的结构示意图；

图4为平衡板结构示意图；

图5为播种器结构示意图；

图6为X生长四周后状态示意图；

图7为X生长久周后状态示意图；

1、试验区，

2、供水管道，

3、蓄水箱，31、第一蓄水箱，32、第二蓄水箱，

4、水位监控单元，41、电极片，42、水位控制器，

5、水泵，

6、水流通道，

7、种植区，

8、作业区，81、集水区，82、渗水层，83、作业层，

100、平衡板，101、刮刀件，

200、播种器，201、刀柄，202、刀片，

203、固定构件，203a、固定板，203b、锁紧部，203c、螺纹杆，

204、拉杆。

具体实施方式

根据图1至图3所示：一种旱作物湿害鉴定装置，包括：设置在 试验区1内的供水管道2、蓄水箱3，设置在试验区1外水位监控单 元4、水泵5，所述水位监控单元4用于检测与控制所述水箱3内的 水位，所述试验区1内设置有一水流通道6；

所述试验区1是由挡板在大田内围合的用于试验的区域。

优选地，所述蓄水箱3包括：第一蓄水箱31以及与所述第一蓄 水箱31通过水管连通的第二蓄水箱32，所述第一蓄水箱31的进水 口与所述供水管道2连通，所述第一蓄水箱31的出水口与所述水流 通道6连通，且所述第二蓄水箱32与所述水泵5电连接；

所述第一蓄水箱31设置在所述试验区1内；所述第二蓄水箱32 设置在所述试验区1内外均可；

优选地，所述第一蓄水箱31与所述第二蓄水箱32均水平放置， 且所述第二蓄水箱32的顶端位于所述第一蓄水箱31底端以下，使得 所述第一蓄水箱31内的水自动流入所述第二蓄水箱32内。

所述水位监控单元4包括：用于检测水位的电极片41以及与所 述电极片41电连接的水位控制器42，所述电极片41设置在所述第 一蓄水箱31内，用于检测所述第一蓄水箱31内的水位。

采用上述装置进行旱作物湿害鉴定的方法：包括如下步骤：

①、试验区1的选定：选取一耕作地作为旱作物湿害的试验区1， 用挡板将试验区1与试验区1外的农田土壤隔离开；

②、作业区的构建：在试验区1内构筑间隔设置的种植区7与作 业区8，种植区7的高度低于作业区8，且作业区8内设置有集水区 81；

③、旱作物湿害鉴定装置的安装：将第一蓄水池连通水流通道6， 且将供水管道2设置在所述蓄水箱3上方，第一蓄水箱31与第二蓄 水箱32通过水管连通，且使得所述第二蓄水箱32的顶端位于所述第 一蓄水箱31底端以下；第一蓄水箱31通过电极片41与水位控制器 42相连，用于检测集水区81内的水位，第二蓄水箱32与水泵5相 连；

④、播种：播种前使用机械旋耕、整地、喷水后，使土壤下挫， 当土壤既不粘黏成块，也不形成板结即可；操作者站在作业区8采用 两端设置刮刀件101的平衡板100平地、采用播种器200播种(根据 图4、图5所示)；选择由耐湿大麦品种TAM407227和对湿害高敏感 品种Franklin杂交组合产生的加倍单倍体群体作物播种材料，且将 其命名为X；

⑤、旱作物湿害鉴定：淹水处理：待X长至三叶期时，开启供水 管道2，向第一蓄水箱31内蓄水，放置一段时间，当第一蓄水箱31 内水温接近大气温度后，使水通过水流通道6流入试验区1内的集水 沟81，再渗入渗水层82后流入种植区7，使水的深度淹没X至1cm， 通过水位监控单元4控制水位高度；

待四周后，X生长出现差异(具体见图6)；待九周后观察X，发 现X生长状态差异较大，死亡植株为高敏感品种，健康状态，即无死 苗，黄叶少的植株为抗湿害品种(具体见图7)。

试验结束后，试验区1内的水通过集水沟81至水流通道6流入 第一蓄水箱31内，再通过水泵抽至第二蓄水箱32内。

优选地，所述步骤②中，作业区8分为由鹅卵石填充的渗水层 82、由水泥夯实、形成过道的作业层83，渗水层82设置在作业层83 下方，集水区81设置在渗水层82；

作业区8为拢起的田埂；在构筑田埂时，采用激光水平仪校准， 以确保所有田埂属于同一高度，使得鉴定区内涝渍处理水位的一致性； 进一步地，在作业层83的横向与纵向设置有刻度尺，用于确定作物 行距与株距，便于实验记录；作业区8的宽度为35～43cm，供操作 者活动；

种植区7为长方形结构，且种植区7的宽度为1.0～1.2m，便 于操作者在作业区8内即可对种植区7进行播种、耕地等操作，避免 涝渍试验期间操作人员进入种植区7，对供试材料的湿害实验造成不 利影响，同时，长方形小区形状可以降低田间试验误差；

渗水层82填充的鹅卵石是采用耐腐蚀高透水材料的布料包裹堆 叠而成，且渗水层82深度为40～50cm，能较好地隔离泥沙，在排 水或灌溉时水流迅速而通畅，确保整个试验区1水分均衡。

优选地，所述步骤③中，第二蓄水箱32顶部低于第一蓄水箱31， 便于集水区81内的水位高于设定水位时，水流自动从第一蓄水箱31 流入第二蓄水箱32。

优选地，所述步骤④中平地，具体操作方法为：通过两名操作者 分别站在相邻作业区8，同时按压平衡板100两端的刮刀件101，使 得种植区7土壤平整且高度一致，此平衡板100结构简单、操作方便； 然后用播种器在种植区内挖种植槽，种植槽的深度与所倾斜角度均保 持一致，再将上述X种植于所准备的种植槽中，根据作业区标尺的设 计，设定种植行距为20cm，株距为3.5cm，减少湿害的研究因素，使 X正常生长；

优选地，所述步骤④中播种器200包括：两个平行设置的刀柄 201、刀片202、两个固定构件203、拉杆204，所述刀片202设置在 所述刀柄201同一侧，用于连接两个刀柄201，两个所述固定构件203 分别设置在两个所述刀柄201上，且两个所述固定构件203相对平行 设置，所述拉杆204两端通过销孔将两个所述刀柄201相连，且所述 拉杆204设置在所述刀片202相对的一侧。

所述刀片202上设置有刻度，用于进行点播、穴播时，参照所述 刀片202上的刻度进行操作，减少误差、方便、快捷。

所述固定构件203包括：用于固定于作业区8的固定板203a、 以及设置在所述固定板203a上的带螺纹孔的锁紧部203b、插入螺纹 孔内的螺纹杆203c，当所述螺纹杆203c穿过锁紧部203b的螺纹孔 后与所述刀柄201上设置的销孔连接，使得拉动所述拉杆204时，所 述刀片202以所述拉杆204为中心轴旋转到设定角度，从而保证试验 区1内用于播种作物的凹槽具有相同深度。

优选地，所述步骤⑤中，当集水区81水位低于设定高度时，供 水管道2向第一蓄水箱31供水，通过水流通道6流入试验区1，如 使用的水为地底下的水或者自来水，需至少提前1天静置，以平衡水 温；当集水区81水位高于设定高度时，关闭供水管道2，集水区81 内的水通过水流通道6进入第一蓄水箱31，利用水泵5将水收集至 第二蓄水箱。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。