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根際模擬培養(yǎng)裝置及其應(yīng)用

文檔序號:9673537閱讀:630來源:國知局
根際模擬培養(yǎng)裝置及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于土壤科學(xué)領(lǐng)域,涉及一種培養(yǎng)裝置及應(yīng)用,具體涉及一種根際模擬培 養(yǎng)裝置及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 根際是指受植物根系活動對土壤的影響,在物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)上不同于土 體的那部分微域土區(qū)。根際的范圍很小,一般指離根軸表面數(shù)毫米之內(nèi)。根際的許多化學(xué)條 件和生物化學(xué)過程不同于土體土壤。根際是植物、土壤和微生物及其環(huán)境相互作用的中心, 是植物和土壤環(huán)境之間物質(zhì)和能量交換最劇烈的區(qū)域。植物根系釋放的分泌物強(qiáng)烈地改變 了根際的生物學(xué)和化學(xué)過程,不僅可以活化土壤養(yǎng)分、提高土壤養(yǎng)分資源的利用效率,而且 還可以鈍化根際中的有毒物質(zhì),免遭植物毒害,減少對食物鏈的污染。有關(guān)根際的研究一直 是國內(nèi)外環(huán)境生物學(xué)、植物學(xué)、植物生理學(xué)、土壤學(xué)、微生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)和分子生物 學(xué)聯(lián)合研究的熱點(diǎn),是國際研究的前沿領(lǐng)域。
[0003] 傳統(tǒng)的根際土壤的取樣方法一般為抖動法,簡而言之就是將粘附于根系上的土壤 抖動下來,這種方法在不同植物種類、土壤類型、土壤含水量的環(huán)境下,存在著取樣量不一 致的問題,且易導(dǎo)致少數(shù)根系組織尤其是根毛的殘留,影響試驗(yàn)的準(zhǔn)確性?,F(xiàn)在研究根際的 方法主要為根箱或根袋法,即采用方形窄箱或者孔徑小于根系的根袋將根系限制在一定的 生長范圍內(nèi),此范圍內(nèi)的土壤認(rèn)定為根際土壤。根袋一般體積較小且埋于土壤中易變形,嚴(yán) 重限制了根系的生長。為保證根箱內(nèi)根系的密集度,大多數(shù)根箱都設(shè)計的較小,難以完成植 物整個生育期的研究,且這類根箱根系并非均勻分布,在隔層土壤中不可避免的存在非根 際土壤,因此無法精確地研究根系的作用部位,同時也受作物種類的限制。根箱窄小的隔 間,同時也限制了根系的橫向生長,不利于研究自然狀態(tài)下根際的變化。
[0004] 在申請?zhí)枮?00910077078.9的專利中公開了一種根際微生物的培養(yǎng)裝置,采用尼 龍網(wǎng)將培養(yǎng)箱分割為三個長方體。在申請?zhí)枮?01010533303.1的專利中公開了一種根際土 壤模擬培養(yǎng)裝置,可以采集離根際不同距離的土壤?,F(xiàn)有的模擬根際環(huán)境的根箱均采用方 形的設(shè)計,較窄的正方體培養(yǎng)箱在一定程度上可以避免圓柱形盆體的邊緣效應(yīng),但其存在 著限制根系橫向生長的缺點(diǎn)。
[0005] 因植物根系生長呈輻射狀,圓柱形盆體是研究根系及根際的最佳選擇。然而,在圓 柱形盆體中,邊緣通氣性較好,根系密集,而土體中心氧氣缺乏,限制了根系的生長,從而限 制了圓柱形盆體在研究根際效應(yīng)的使用。如果能夠解決圓柱形盆體根系生長的邊緣效應(yīng), 使得根系生長均勻且密集,圓柱形盆體則可以成為研究植物根際的最佳選擇。本發(fā)明在土 體中插入諸多帶孔隙的空心管,可以為盆體中心提供充足的氧氣,從而避免了土體中根系 生物量較低的問題。采用該空心管還可以向土壤中定量定點(diǎn)添加營養(yǎng)物質(zhì),避免添加不均 勻的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種根際模擬培養(yǎng)裝置,該裝置主要 包括盆體、空心管、聚乙烯網(wǎng),空心管傾斜插于盆體上,并與盆體呈現(xiàn)75-85°的夾角,聚乙烯 網(wǎng)緊密的包裹在空心管外。
[0007] 空心管上設(shè)置密集的小孔,孔隙大小為0.5-5.0mm,空心管上孔隙的大小及數(shù)量根 據(jù)土壤質(zhì)地而定,土壤質(zhì)地越黏重則孔徑越大,數(shù)量越多??招墓芡獍粚涌讖綖?4微米 的聚乙烯網(wǎng),空心管主要起支撐及透氣的作用,24微米聚乙烯網(wǎng)可以允許空氣及土壤溶液 自由穿過,而根系不能穿透。
[0008] 空心管的直徑及數(shù)量與盆體大小、土壤質(zhì)地黏重呈正比??招墓艿拇旨?xì)、多少根據(jù) 盆體大小、土壤質(zhì)地及所種植物根系生長狀況而定,若盆體較大、土壤質(zhì)地黏重、根系生物 量較低,則設(shè)置較多的空心管,空心管也相應(yīng)地加粗。
[0009] 本發(fā)明的另一個目的是提供所述的根際模擬培養(yǎng)裝置在研究根際土壤養(yǎng)分周轉(zhuǎn) 變化中的應(yīng)用,通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0010] 采集試驗(yàn)用土壤,自然風(fēng)干至含水量為15%,將土壤過3mm篩,分多次添加到盆體 中,多次晃動盆體以使土壤充滿整個盆體,種植需要的植物,待植物根系長滿盆體中時,將 盆體剪破,從土體中取出聚乙烯空心管,從土體中采集根系及土壤樣品,進(jìn)行根際土壤的周 轉(zhuǎn)變化研究。
[0011] 本發(fā)明的再一個目的是提供所述的模擬培養(yǎng)裝置在研究根際養(yǎng)分營養(yǎng)貢獻(xiàn)中的 應(yīng)用(以甘氨酸為例),通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0012] (1)采集試驗(yàn)用土壤,自然風(fēng)干至含水量為15%,將土壤過3mm篩,添加到盆體中, 種植需要的植物,待植物根系長滿盆體中時,該土壤為根際土壤;
[0013] (2)通過空心管向土壤中添加豐度為99.8%的濃度為O.OlmolL-1的 13C,15N-Gly溶 液,吸收4h后,將盆體剪破,從土體中取出聚乙烯空心管,從土體中采集根系樣品,采用同位 素質(zhì)譜測定根系碳氮豐度,進(jìn)行根際分子態(tài)氨基酸對植物的營養(yǎng)貢獻(xiàn)的研究。
[0014] 本發(fā)明裝置可用于模擬根際環(huán)境、研究根際養(yǎng)分的營養(yǎng)貢獻(xiàn)及根系與土壤的交互 作用,裝置設(shè)計合理,制作簡單、成本低,可以有效地避免方形根箱根系單向生長的問題,解 決了柱狀根箱根系邊緣生長旺盛,土體中根系相對缺乏的問題;用本發(fā)明裝置研究根際養(yǎng) 分的營養(yǎng)貢獻(xiàn)可以均勾且定向的向土體中添加營養(yǎng)物質(zhì),避免從培養(yǎng)箱上部添加導(dǎo)致養(yǎng)分 不均一的問題。利用本發(fā)明裝置模擬根際環(huán)境、研究根際養(yǎng)分的營養(yǎng)貢獻(xiàn)及根系與土壤的 交互作用,有效的避免了方形根際模擬裝置中限制根系橫向生長的問題,根系在整個土體 中均勻生長,更加貼近根系的自然生長狀態(tài),采用該裝置,還可以均勻且定向的向土體中添 加營養(yǎng)物質(zhì),避免從培養(yǎng)箱上部添加導(dǎo)致養(yǎng)分不均一的問題,為研究根際養(yǎng)分吸收提供有 效、便利、結(jié)果準(zhǔn)確的方法。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 本發(fā)明結(jié)合附圖和實(shí)施例作進(jìn)一步的說明。
[0017] 實(shí)施例!
[0018] 參見圖I,根際模擬培養(yǎng)裝置主要包括盆體1、空心管2、聚乙烯網(wǎng)3,空心管2傾斜插 于盆體1上,空心管2與盆體1呈現(xiàn)75-85°的夾角,聚乙烯網(wǎng)3緊密的包裹在空心管2外。
[0019] 空心管2上設(shè)置密集的小孔,孔隙大小為0.5-5.0mm,孔隙的大小及數(shù)量根據(jù)土壤 質(zhì)地而定,土壤質(zhì)地越黏重
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