CN101785404B

CN101785404B - 一种根系控温装置

Info

Publication number: CN101785404B
Application number: CN 201010132166
Authority: CN
Inventors: 姜闯道; 郝海平; 石雷; 唐宇丹; 孙凌臣
Original assignee: Institute of Botany of CAS
Current assignee: Institute of Botany of CAS
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2030-03-09
Also published as: CN101785404A

Abstract

本发明公开了一种根系控温装置。本发明提供的根系控温装置，包括一外箱体，还包括设置在所述外箱体内的无盖的内箱体；所述内箱体和外箱体之间的间层设有隔热材料；所述内箱体的顶端设有具至少一个通孔的阻热盖，所述阻热盖包括至少两个从所述通孔处裂开的盖片，所述阻热盖置于所述外箱体中且与所述外箱体的四个内壁相接，所述阻热盖上的通孔分布在所述内箱体的箱口内；所述内箱体内填充有隔热材料，所述隔热材料包裹栽培植物用的盆。本根系控制装置材料易购，简洁，不受大型温室、水电设备控制，与光照培养箱或人工气候培养室联用控温效果好，能有针对性的对根系高温对地上部抗逆性影响开展研究。

Description

一种根系控温装置

技术领域

本发明涉及一种根系控温装置。

背景技术

根系通过水分运输、矿质元素吸收、激素产生等影响植物生长发育，为固木之本。随着全球气候变化，根系逆境，尤其是根系高温逆境引起科研工作者广泛关注，但因根系控温设备限制，此方面研究进展缓慢。

目前主要在大型控温温室或者人工气候室内，采用地热线、水暖等措施对根系加温来进行根系高温胁迫研究。研究工作对设备依赖性大，且在实际试验操作中很难同时对气温和地温进行控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种根系控温装置，可以解决上述的实际操作中难以同时控制气温和地温的问题。

本发明提供的根系控温装置，包括一外箱体，还包括设置在所述外箱体内的无盖的内箱体；

所述内箱体和外箱体之间的间层设有隔热材料；

所述内箱体的顶端设有具至少一个通孔的阻热盖，所述阻热盖包括至少两个从所述通孔处裂开的盖片，所述阻热盖置于所述外箱体中且与所述外箱体的四个内壁相接，所述阻热盖上的通孔分布在所述内箱体的箱口内；

所述内箱体内填充有隔热材料，所述内箱体中的隔热材料包裹栽培植物用的盆。

进一步，所述阻热盖依次由四个盖片平铺组成；四个盖片上的相邻的边分别均匀开有4个半圆孔；相邻两边上的8个半圆孔可组成4个通孔。

上述外箱体内可贴有阻止水汽通过的衬膜。

进一步，上述衬膜可以为PVC防尘无滴膜。

上述外箱体内的各个角可以为弧形，这样便于上述的衬膜平整地贴壁。

在另一实施例中，上述内箱体和外箱体之间的间层还设有降温袋，这样可以控制根系恒温，防止根系温度随着外界温度升高而升高。

上述降温袋可装有冰。

上述内箱体优选是无底的；上述阻热盖的厚度加上所述内箱体的高度优选等于所述外箱体的高度。这样对根系温度控制效果会更好。

上述内箱体可置于所述外箱体中间。

上述隔热材料是珍珠岩、蛭石或煤灰。

上述外箱体、内箱体和阻热盖的材质均为泡沫板，密度是15kg/m³。

上述珍珠岩为市售普通栽培基质，使用前需要120℃烘干防潮。

采用上述技术方案得到的根系控温装置配合光照培养箱或人工气候培养室克服了以往研究中地上部和地下部只能同温的弊端，实现了根系温度和地上部温度的分别控制。进行高温胁迫研究时，光照培养箱可以调节地上部的温度，而根系控温装置则根据研究目的不同在间层填充不同的隔热和填充材料来控制根系温度，且内衬隔热膜很好的解决了内外温差产生凝结水问题，从而保证隔热材料的保温效果。

基于上述结构本发明设计有以下优点：

1)本根系控温装置与光照培养箱或人工气候箱连用，装置本身不受大型控温温室或人工气候室以及水、电等设备限制，能真正做到普及常用。

2)本装置能根据实验设计调控根系温度，从而较好模拟自然界的高温状况，自然界中地温比气温升高缓慢，这种缓慢升温对植物带来的影响，在以往的研究中会因控温装置问题导致地温升高过快而漏掉。发明人采用这套控温装置进行根系缓慢升温对地上部抗热性研究，结果表明根系缓慢升温能增强地上部光合系统的抗热性(图6)。

3)能有针对性的研究根系温度、地上部温度对植物生长发育的影响。过去研究高温胁迫往往地上部和地下部同温，因为根系对高温比地上部敏感，而研究中又没有排除根系因素，所以研究结果存在很大误差。发明人设计的根系控温装置因为能分别控制根系和地上部温度，所以能较准确研究根系温度对植物生长产生的影响，为生产实践提供理论支持。

附图说明

图1：为本发明的根系控温装置的截面图；

图2：为本发明的根系控温装置的外箱体结构示意图；

图3：为本发明的根系控温装置的内箱体结构示意图；

图4：为本发明的根系控温装置的阻热盖结构示意图；

图5：为本发明的根系控温装置实际控温效果图；

图6：为使用本发明的根系控温装置研究根系温度对地上部光合机构抗热性影响图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

下述实施例中，如无特殊说明，均为常规方法。

实施例1、根系控温装置

本发明提供的根系控温装置如图1所示，包括外箱体1和设置在外箱体1内的内箱体2。外箱体1如图2所示，其外部为矩形，外箱体1的外部尺寸为长×宽×高＝45cm×45cm×28cm，外箱体1的各个壁的厚度为8cm。为了降低外箱体的内外温差导致的雾水的产生，在外箱体1的内部贴有箱内衬膜，如PVC防尘无滴膜(可购自温州吉尔薄膜有限公司)。为了平整地贴上PVC防尘无滴膜，外箱体1的内部各个角均是弧形。

如图3所示，内箱体2是无底无盖，其外部尺寸为长×宽×高为＝30cm×30cm×15cm。内箱体2置于外箱体1内的中间。外箱体1和内箱体2之间的间层填充有经120℃烘干后的珍珠岩4。珍珠岩4烘干后可以防潮。当然在其它实施例中，珍珠岩4也可根据需要换成其他的隔热材料，比如蛭石、煤灰。

如图1所示，本发明的根系控温装置还包括阻热盖3，放置在内箱体2的上部。该阻热盖3上可开有至少1个通孔，当然也可以如图4所示，开12个通孔，所有通孔均分布在内箱体2的箱口内。如图4所示，阻热盖3是依次由第一盖片31、第二盖片32、第三盖片33和第四盖片34组成；所述第一盖片31与所述第二盖片32相邻的两边分别均匀开有4个半圆孔，这相邻两边上的8个半圆孔可组成4个完整的通孔；所述第二盖片32与所述第三盖片33相邻的两边分别均匀开有4个半圆孔，这相邻两边上的8个半圆孔可组成4个完整的通孔；所述第三盖片33与所述第四盖片34相邻的两边分别均匀开有4个半圆孔，这相邻两边上的8个半圆孔可组成4个完整的通孔。

阻热盖3的尺寸长×宽×高为37cm×37cm×5cm，这样阻热盖3置于内箱体2上后，阻热盖3的上端刚好与所述外箱体1的上端齐平，并且所述阻热盖3刚好置于所述外箱体1中且与所述外箱体1的四个内壁相接。

当装有植物的盆至于内箱体2后，内箱体2内部填充了包裹所述盆的隔热材料5，如珍珠岩等。

如果根系需要缓慢升温，在内箱体2和外箱体1之间的间层只要填充隔热材料如珍珠岩，这样内箱体中的根系会随着外界的热不断传到进内箱体，而缓慢升温。但是根系的温度如果需要控制在一定范围内，在所述间层中可根据需要设置一定数量的冰袋。冰袋可根据需要增加或更换。

本发明的根系控温装置中的外箱体1、内箱体2和阻热盖3的材质均为泡沫板，密度是15kg/m³。

本发明的根系控温装置的安装及使用方法如下：

1、将PVC防尘无滴膜平整地铺入外箱体1内，要紧贴箱内壁不能有皱褶，尤其是各个底角部分。PVC防尘无滴膜铺入外箱体1后，其上端还要高出箱壁少许，这样可以避免填充珍珠岩时PVC防尘无滴膜随珍珠岩一起下落；

2、将内箱体2放入外箱体1中，内箱体要居中放置，使外箱体1和内箱体2之间的间层空隙均匀；

3、将苗均匀放入内箱体2，按以下方式填充隔热材料：

1)根系缓慢升温：在内箱体2与外箱体1的间层和内箱体2内的苗的间隙分别填充干燥的珍珠岩，压紧，填埋高度和内箱体齐平；

2)控制根系恒温，在内箱体2内的苗的间隙填充干燥的珍珠岩，在内箱体2与外箱体1的间层填充干燥的珍珠岩并在其中均匀填冰袋；

4、组装外层阻热盖3，使苗茎干位于阻热盖的通孔(出苗孔)中；

5、把出苗孔和茎干间的空隙用干燥珍珠岩填实。

实施例2、装置的检测

一、实验步骤

1、将3kg珍珠岩在102℃条件下烘干8小时，然后密封冷却；冰袋冻好备用；

2、将内、外箱体、箱内衬膜、阻热盖、干燥密封后的珍珠岩及32棵实验用光核桃苗放入25℃光照培养箱中12小时；

3、将内箱体放入外箱体中，内箱体要居中放置，使四周间层空隙均匀；

4、将光核桃苗均匀放入内箱体，按下述两种方式填充隔热材料：

方式1)根系缓慢升温：在内箱体16棵苗间隙和所述的间层同时填充干燥珍珠岩，压紧，填埋高度和内箱体齐平；

方式2)控制根系恒温25℃，在每侧间层均匀填冰袋2个，共8个，在冰袋与冰袋间，苗与苗间均填干燥珍珠岩；

5、组装外层阻热盖，使苗茎干位于出苗孔中间；

6、组装完毕后，把出苗孔和茎干间的空隙用干燥珍珠岩填实；

7、在阻热盖缝隙插入温度计，监控温度变化；

8、将培养箱温度设置为40℃，每2小时查看温度，根据温度变化更换冰袋，一般为4小时左右。

结果如表1所示，按方式2)填充控温装置，温度波动小于2℃度，根系温度维持恒定，按方式1)填充控温装置，根系温度呈缓慢升高趋势，相比方式1)和方式2)，对照即：没有使用根系控温装置，根系温度则在很短时间内升高至环境温度40℃，表明发明人所发明的根系控温装置能很好的控制根系温度，达到试验要求。

表1.两种填充方式的根系温度

注：CK是对照，即没有使用根系控温装置。

二、实验中根系控温装置应用实例

(一)、实验步骤

4、将光核桃苗均匀放入内箱体，按下述两种处理填充隔热材料：

处理1：根系缓慢升温(RTI)：在内箱体16棵苗间隙和所述的间层同时填充干燥珍珠岩，压紧，填埋高度和内箱体齐平；

处理2：控制根系恒温25℃(RTC)，环境温度为37℃时；每侧间层均匀填冰袋2个，共8个；环境温度为42℃时，每侧间层均匀填冰袋3个，共12个，冰袋与冰袋间，苗与苗间填充干燥珍珠岩；

5、组装外层阻热盖，使苗茎干位于出苗孔中间；

7、在阻热盖缝隙插入温度计，监控温度变化；

(二)、测定方法

1、根系温度测定：在阻热盖的不同方位沿缝隙分别插入3根温度计，每2小时记录温度直至试验结束。

2、叶绿素荧光参数：Handy-PEA(Hansatech UK)测定光系统II(PS II)最大光化学效率(Fv/Fm)；选植株中上部6～8片叶，每株三片，沿叶脉两侧各两个点；暗适应30min，测初始荧光(Fo)，强饱和脉冲光(3500μmol m^-2s^-2)激发测定最大荧光(Fm)；计算Fv/Fm＝(Fm-Fo)/Fm。

(三)实验结果

1、根系控温装置的控温效果

如图5所示，在环境温度为37℃和42℃条件下，处理1(图中RTI)根系温度在实验中呈缓慢升高趋势，处理2(图中RTC)，根系温度基本维持恒定。发明人所发明的根系控温装置能达到试验要求

2、根系温度对光合机构热稳定性的影响

叶绿素荧光是反应光合机构功能的敏感指标之一，所以发明人测定叶绿素荧光来反应光合机构的热稳定性。图6显示，37℃环境高温条件下根系逐步升温处理幼苗的Fo值基本平稳，而根系控温处理时该值略有升高(图6-A)；42℃时根系控温处理幼苗的Fo值升高明显，表明PS II反应中心可能发生失活(图6-D)。Fm值37℃时略有下降，处理间差异不显著，随温度升高差异增大(图6-B、E)。37℃时根系逐步升温处理和根系控温处理的Fv/Fm都呈下降趋势，但差异较小(图6-C)；42℃该差异加大，达到极显著水平(图6-F)，说明环境高温条件下维持适宜的根系温度明显会加剧Fv/Fm的下降(图6-C、F)，也暗示根系控温处理幼苗PS II受到一定程度的损伤。

Claims

1.一种根系控温装置，包括一外箱体，其特征在于：所述根系控温装置还包括设置在所述外箱体内的无盖的内箱体；

所述内箱体和外箱体之间的间层设有隔热材料；

2.如权利要求1所述的根系控温装置，其特征在于：所述阻热盖依次由四个盖片平铺组成；四个盖片上的相邻的边分别均匀开有4个半圆孔；相邻两边上的8个半圆孔均组成4个通孔。

3.如权利要求1或2所述的根系控温装置，其特征在于：所述外箱体内贴有阻止水汽通过的衬膜。

4.如权利要求3所述的根系控温装置，其特征在于：所述衬膜为PVC防尘无滴膜。

5.如权利要求1-4任一所述的根系控温装置，其特征在于：所述外箱体内的各个角为弧形。

6.如权利要求1-5中任一所述的根系控温装置，其特征在于：所述内箱体和外箱体之间的间层还设有降温袋；所述降温袋装有冰。

7.如权利要求1-6中任一所述的根系控温装置，其特征在于：所述内箱体是无底的；所述阻热盖的厚度加上所述内箱体的高度等于所述外箱体的高度。

8.如权利要求1-7中任一所述的根系控温装置，其特征在于：所述内箱体置于所述外箱体中间。

9.如权利要求1-8中任一所述的根系控温装置，其特征在于：所述隔热材料是珍珠岩、蛭石或煤灰。

10.如权利要求1-9中任一所述的根系控温装置，其特征在于：所述外箱体、内箱体和阻热盖的材质均为泡沫板，密度是15kg/m³。