CN103048158B

CN103048158B - 受淹植株体的收集装置

Info

Publication number: CN103048158B
Application number: CN201210567308.5A
Authority: CN
Inventors: 柳新伟
Original assignee: Qingdao Agricultural University
Current assignee: Qingdao Agricultural University
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2032-12-25
Also published as: CN103048158A

Abstract

本发明涉及一种受淹植株体的收集装置，包括有方形框架、网袋和浮子，网袋一端固定连接在方形框架上，另一端与浮子固定连接。本发明装置能有效减少植株死亡后离开植株体随水体的流失，保证了测量的准确性，从而提高了结果的可靠性，能够深入了解植株受淹死亡后养分释放与固定动态，对于水生系统的科学管理具有重要的指导意义，具有很高的学术应用价值。

Description

受淹植株体的收集装置

技术领域

本发明涉及生态环境技术领域，尤其涉及一种受淹植株体的收集装置。

背景技术

近年来，不合理的水资源、土地利用以及气候变化使得北方地区河流、湿地等水生系统水文动态产生显著变化：枯水季水位低甚至断流且持续时间长，而丰水季的高水位持续时间短。因此无水时植物生长繁茂，雨季来临后则很容易受淹死亡。2009年以来众多学者围绕我国的三峡消涨带、洞庭湖以及鄱阳湖等众多水生系统中植物受淹死亡的分解开始了相关研究，在已有的研究中多采用自然衰老的凋落物装入网袋中分析其分解速率和养分动态，但是受淹死亡的植株体一般处于生长的旺期，其植株体组分、植株体结构等都与自然衰老的凋落物有明显差别，如可溶性糖、可溶性蛋白、C：N以及纤维素和木质素含量等，这些都是影响分解和养分释放的重要因素。同时，植物在受淹死亡后，部分植株体如叶片、鲜嫩部分容易脱离植株体，造成干物质量数据偏差；另外脱离的这部分往往分解较为彻底，此部分的养分含量亦异于普通方法采到的样品。因此，准确、完全的采集受淹植株体是分析受淹死亡的植物的分解动态以及养分释放循环等过程的基础，可为水生系统的生态管理、探讨C、N等养分的循环提供数据支持。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供一种受淹植株体的收集装置，有效防止凋落物的流失，准确收集受淹植株体在受淹过程中脱离的部分。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种受淹植株体的收集装置，包括有方形框架、网袋和浮子，网袋一端固定连接在方形框架上，另一端与浮子固定连接。

优选的，该网袋为直筒状。

优选的，该方形框架为30cm×30cm×30cm。

优选的，该方形框架由四个拼接件拼接而成，每个拼接件由平板、钢管和铁棒构成，平板两侧分别与钢管和铁棒焊接，该钢管的侧边沿轴向设有便于另一平板插入的通槽。

优选的，该浮子为片状，周边与网袋连接。

与现有技术相比，本发明具有的优点：既可不影响植物的前期生长，同时又能保证植株体受淹死亡分解过程中随水体的流失问题，保证了数据的可靠性。在此基础上收集装置内的植株体带回实验室洗净、烘干、粉碎并测定各养分，可以分析并探讨植物受淹死亡过程中的干物质分解及养分释放动态，解决了当前对水淹植物体取样方法上的不足。

本发明提供了在具有水文动态的水生系统中，处于旺盛生长期的植物在受淹死亡后分解过程中干物质动态、以及植株体的养分动态的收集样品的装置，从而防止了植株体的鲜嫩部分和叶片因脱离植株体随水而流失，实现了死亡植株体分解过程中的完全收集，同时可以将水淹后的植株体收集起来，研究水淹后植株体的分解，这也保证了在科学研究中的数据准确性，能为具有水文动态的生态系统管理提供有利的理论支持和数据保证。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是方形框架的结构示意图；

图3是立柱的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。

如图1所示的一种准确收集湿地凋落物的装置，包括有方形框架1、网袋2和浮子3，网袋2一端固定连接在方形框架1上，另一端与浮子3固定连接。

如图2和3所示的方形框架1由四个拼接件拼接而成，每个拼接件由平板12、钢管11和铁棒13构成，平板12两侧分别与钢管11和铁棒13焊接，该钢管11的侧边沿轴向设有便于另一平板插入的通槽。方形框架1为30cm×30cm×30cm。

方形框架1具体可由3mm厚铁板、直径8mm的螺纹钢和直径12mm的钢管组成，螺纹钢和钢管高度分别为25cm和30cm，铁板高度为20cm。首先将钢管下部磨成尖形，方便插入土中，再在铁板30cm(上端)的边缘打孔用于与网袋的连接。由厚铁板、螺纹钢和钢管焊接在一起形成方形框架的一面侧板，保证厚铁板、螺纹钢和钢管的上端齐平(钢管和螺纹钢分别焊接在铁板的两端上)，同时在钢管垂直于铁板的方向上开口(图3所示)，但开口宽的应小于8mm。按照以上方式焊接四块侧板，此四块侧板在后期可以通过螺纹钢插入钢管的形式首尾连接四块侧板拼接围合成一个方形框架。

网袋：为网孔为1mm的尼龙网袋，裁剪为130cm*200cm，然后将130cm的一侧用细铁丝与方形框架相连，这样当将框架插入土中后将形成一个200cm多高的筒状物。本部分主要是防止脱落的植株体随水体流失。

浮子：为30cm*15cm*15cm的四块浮子，用铁丝和网袋相连。其作用是在水位升高时通过浮子的作用提升网袋，同时能够在水面形成合围的结构，防止脱落植物体从水面飘走。

整个装置形成一个完整的筒式结构，在使用中将方形框架1钉在水底，因此从水体底部到水面，死亡的植株体就能完全保留在装置中，待取样时将装置内的样品取回，洗净、烘干、粉碎即可进行测定其质量与养分。

当水位增加至网袋2完全伸直后，应适当提高固定框架的固定能力和浮子3的浮力，可将浮子3设为平板状，将整个装置改为闭口即可。

利用本发明装置来测定水生系统中受淹死亡植株体干物质和养分含量时，可采用两套本装置，两套装置结构相同、大小不同，分别记为装置A和装置B，其中装置B的长宽分别为100cm*100cm，其他方面都和装置A规格相同的框架、网袋和泡沫浮子。装置A主要用于水淹过程中的干物质动态与其养分含量等指标的测定。

装置B不用于水淹过程中的样品采集与测定，主要用于将水淹过程中(受水淹)的样品进行收集，待水淹结束后，将此部分样品装入网袋中，用传统的网袋法测定其分解过程，以完成整个植物从生长-水淹死亡分解-水淹后分解过程的干物质、养分的测定与分析。

测定水生系统中受淹死亡植株体干物质和养分含量的方法包括以下步骤：

1)选取样方，在河道内选择具有典型的样方，于水淹前将装置固定，形成30cm*30cm的小样方，而样方内的植物被置于由装置组成的筒状结构中。由于此时网袋位于群落的下层，因此不影响植物的生长。共设置18个装置A，装置B设置3个。

2)在水淹前，每10天在小样方周围选取典型的地段采集30cm*30cm面积内的植株体，共计采集三个样方，带回实验室内用蒸馏水洗净，分别将三个小区的植株体装入不同的信封中，120℃杀青2小时、烘干至恒重，称量各小区的植株干重，记为W_i(i＝1，2，3…为水淹前的取样次数)，然后粉碎测定各养分含量，记为N_i。

3)水淹开始后，同样7天取样一次，此时的取样对象变为本发明中装置A内的植株体，采集的处理方法同2)，记为WW_m(m＝1，2，3…为水淹中的取样次数)，然后粉碎测定各养分含量，记为WN_m。

4)至水淹结束后，将装置B中的植株体带回实验室后洗净，选取部分植株体装入20*15cm网袋中，网袋孔径为1mm，共装入30个，每袋30g左右为湿重，记为WH_j0(j＝1，2，3...0为网袋的号码，0为初始值，下同)。其余部分分成多份，洗净并烘干至恒重，找出湿重和干重的比例关系WD_j0＝f(WH_j0)(j＝1，2，3...30)，并将网袋中干物质的湿重换算为干重WD_j0(j＝1，2，3...30)，用于以后对分解动态的分析，同时计算装置B中所有的干物质重，记为W_总。将网袋重新防于河道中，每10天取3袋，带回实验室后洗净烘干至恒重，测定其干物质重记为WD_jn(j＝1，2，3...30，n＝1，2，3...为水淹后的取样次数)，然后粉碎测定养分含量记为WDN_jm。

则从实验开始至结束时单位面积的干物质分别为：

水淹前：W_i/0.09；水淹中：WW_m/0.09；水淹后：W总*WD_jn/WD_j0

单位面积中植株体内的养分含量为：

水淹前：W_i/0.09*N_i；水淹中：WW_m/0.09*WN_m；水淹后：W_总*(WD_jn/WD_j0)*WDN_jm

植株体内释放或者固定养分的动态可以利用任意时间点的差值进行比较，如果两个时间点上差值为正，则表明植株固定了环境中的养分，否则表明向环境释放了养分。

本发明利用两套装置准确的采集了水淹后的植株体，解决了植株体的鲜嫩部分和叶片等容易脱落流失而造成的数据偏差，同时这种偏差也影响了对养分含量的测定。因此大大提高了数据的准确性，能为具有水文动态的水生系统管理提供有利的理论支持和数据保证。

本发明实施例提供的准确测定水淹导致植物死亡后植株体干物质和养分动态的方法中，装置A能用于水淹过程中干物质的准确收集并测定；而装置B则可以采集水淹中的准确样品组成利用传统的网袋法进行死亡植株体水淹后的分解动态与养分测定，解决了目前水淹导致植物死亡后植株体的收集问题，实现水淹中和水淹后植株体干物质数据的准确性，具有较强的推广与应用价值。

下面通过实际的操作说明本装置和方法的具体步骤：

实验区选择城阳白沙河，其发源于崂山山脉，具有明显的丰、枯季，每年75％的径流发生在7～9月份。2011年7月14开始设置实验，此时河流中大量植物生长，以酸模叶蓼、萹蓄、苘麻、龙葵等植物为主，多为不耐淹的陆生植物。在样区内选择典型的植被群落，清理净往年的残留植株体，然后将每块侧板依次插入土中，然后将第一块侧板和第二块侧板上的尼龙网袋通过铁丝连接，形成一个由四块侧板、尼龙网和浮子组成的筒状结构。同时将尼龙网和浮子置于植物的下层，并保持散开状态。本次试验共计设置了18个小区。

8月4日河道开始产生径流，初始为15cm左右，此后每隔5天左右观察一次装置，使得浮子和网袋在水位升高的同时也能随之升高，以防止植物体的流失。至9月14日时，水位达到本年度最高位153cm，此后又开始下降。因此200cm的网袋完全满足了本次试验的需要。

从水淹开始，每10天将装置A内的植物样取回，每次取三个小区，后带回实验室内杀青、烘干至恒重，称量每个小区的干物质重，记为W_i(Kg)，然后将植株体粉碎，测定植株体的全碳、全氮、全磷和全钾，分别记为TC_i，TN_i，TP_i，TK_i。

则水淹过程中，i时刻单位面积干物质量为：W_i/0.09(kg/m²)

i时刻单位面积的碳总量为：W_i*TC_i/0.09(kg/m²)

i时刻单位面积的氮总量为：W_i*TN_i/0.09(kg/m²)

i时刻单位面积的磷总量为：W_i*TP_i/0.09(kg/m²)

i时刻单位面积的钾总量为：W_i*TK_i/0.09(kg/m²)

水淹中，分解过程中单位面积植株体的总碳释放/固定量为：W_i*TC_i/0.09-W_i-1*TC_i-1/0.09(kg/m²)，其余各养分亦可通过上式求的。如果此值为正，表明分解过程从环境中固定了养分，如果为负则表明分解过程向环境释放了养分。

待水位退却后，将B装置中的植株残体收集带回实验室洗净，然后装入25cm*15cm的网袋中，每袋大约为30g(湿重)，记为WH_i(i＝1，2，3...30为样袋数)，共装30袋，同时将剩余的部分残体分成多份，洗净烘干称重，找出湿重和干重的函数关系f(x)，则每个网袋中的干重为f(WH_i)，将所有网袋中植株体干重和剩余干重相加即为装置B中所采集的所有植株残体的干重，记为W₀，重新将网袋放于河道中，每10天取样一次，每次3袋。将取回网袋中的植株洗净、烘干并称重记为WD_ij(i＝1，2，3...30为样袋数；j＝1，2，3...为采样次数)，然后粉碎待测定各养分含量，测定植株体的全碳、全氮、全磷和全钾，分别记为TC_j，TN_j，TP_j，TK_j。

水淹结束后单位面积植株干重为：W₀(kg/m²)

j次取样时的分解率：WD_ij/f(WH_i)(％)

j时刻单位面积的碳总量为：(W₀*WD_ij/f(WH_i))*TC_j(kg/m²)

j时刻单位面积的氮总量为：(W₀*WD_ij/f(WH_i))*TN_j(kg/m²)

j时刻单位面积的磷总量为：(W₀*WD_ij/f(WH_i))*TP_j(kg/m²)

j时刻单位面积的钾总量为：(W₀*WD_ij/f(WH_i))*TK_j(kg/m²)

水淹中，分解过程中单位面积植株体的总碳释放/固定量为：(W₀*WD_ij/f(WH_i))*TC_j-(W₀*WD_ij-1/f(WH_i))*TC_j-1(kg/m²)，其余各养分亦可通过上式求的。如果此值为正，表明分解过程从环境中固定了养分，如果为负则表明分解过程向环境释放了养分。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，因此对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种受淹植株体的收集装置，其特征在于：包括有方形框架、网袋和浮子，网袋一端固定连接在方形框架上，另一端与浮子固定连接；该方形框架由四个拼接件拼接而成，每个拼接件由平板、钢管和铁棒构成，平板两侧分别与钢管和铁棒焊接，该钢管的侧边沿轴向设有便于另一平板插入的通槽。

2.如权利要求1所述的收集装置，其特征在于：该网袋为直筒状。

3.如权利要求1所述的收集装置，其特征在于：该方形框架为30cm×30cm×30cm。

4.如权利要求1所述的收集装置，其特征在于：该浮子为片状，周边与网袋连接。