CN103197050A - 一种原位测定植物根系呼吸的测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种原位测定植物根系呼吸的测定装置。装置由土壤碳通量测量系统、根箱、管路系统和细沙组成，土壤碳通量测量系统和根箱之间通过气体抽样进气软管、气体抽样出气软管相连，细沙填充于根箱内底部至三分之一处。根箱侧壁靠近箱底处自下而上设置有根系植入孔，进气管孔、水分补充管孔和气体抽样进气软管孔。管路系统由进气管、水分补充管、气体抽样进气软管、抽气管、气体抽样出气软管构成。抽气装置为电动抽气泵或大容量的针筒。采用本发明所述的装置，能将根系单独隔离出来，保证了根系的生命活性，有利于更精确地研究根系呼吸以及根系呼吸与土壤呼吸的关系，利于观测。本发明结构简单，造价较低，便于推广使用。

Description

一种原位测定植物根系呼吸的测定装置

技术领域

本发明涉及植物根系的呼吸研究领域，尤其涉及一种原位测定植物根系呼吸的测定装置。

背景技术

土壤呼吸是指土壤释放CO₂的过程，主要是由生物氧化有机物和根系呼吸产生，另有极少部分是由土壤动物和化学氧化释放。准确测定出根系呼吸的相关数据，例如：二氧化碳浓度，湿度，温度等，对研究土壤呼吸以及根系在土壤中代谢情况有着极大的推进作用。

目前，本领域内所用的土壤CO₂通量原位测定方法及装置，如专利申请号为201210231267.2的发明专利具体公开了一种土壤栽培条件下植物根系原位动态观测装置和系统及观测方法。该专利所述装置为植物根系生长的生长室，包括设置于同一底板上的主室和若干分室，每一分室是由两个相对竖立的透明观察面和一个外侧面构成的框体空间，所有分室之间呈放射状接合后所形成的连通各分室的空间构成主室。所述系统包括生长室、遮光罩、水肥调控系统、图像采集系统和根系参数分析系统。将喷湿的土壤装入生长室中，并置入防堵出水口，于主室中栽入植株，罩上遮光罩，使用水肥调控系统调节分室内水肥状况，利用图像采集系统对观察面的根系进行图像捕获，使用根系参数分析系统对根系参数进行测量分析，虽然该专利实现了对不同类型作物，尤其是大、中型作物根系的原位动态观测，还适用于同时观测不同培养条件下根系的动态生长情况。但是，由于气体收集头安装在定位杆上后直接插入土中，对土壤的气体进行采集，其所采集的气体包括了生物氧化有机物呼吸和根系呼吸产生CO₂气体，这对单纯测量根系呼吸产生了较大的影响，测定的结果无法非常贴近根系呼吸正常数值。而且上述的系统结构复杂，造价高，不利于推广使用。因此，有必要设计一种更为实用且测定结果更准确的根系呼吸的测定系统。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于根据土壤呼吸特性，设计一种根系呼吸测定更为准确且结构简单、造价低，便于野外使用的原位测定根系呼吸的测定装置。

本发明的技术方案在于：一种原位测定根系呼吸的测定装置，由土壤碳通量测量系统、用于原位培养植物根系的根箱、管路系统和细沙组成，土壤碳通量测量系统和根箱之间通过管路系统中的气体抽样进气软管、气体抽样出气软管相连，细沙填充于根箱内底部至三分之一处。

所述根箱为一立方形的箱型结构，上表面设置有气密性良好且透明的箱盖，左侧壁靠近箱底处自下而上设置有根系植入孔，进气管孔、水分补充管孔和气体抽样进气软管孔，右侧壁上也对应设置有抽气管孔、气体抽样出气软管孔。

所述的管路系统由进气管、水分补充管、气体抽样进气软管、抽气管、气体抽样出气软管构成。进气管穿过箱体侧壁上的进气管孔，一端开口在箱体内，另一端开口与箱体外大气相通，管上设置有进气阀门，关闭进气阀门可阻断气体通路。抽气管与进气管对称设置，一端开口在箱体内，另一端开口通过箱体外气体缓冲瓶后与抽气装置相连，抽气时首先要打开进气管的进气阀门，终止抽气后关闭阀门，抽气装置为电动抽气泵或大容量的针筒。

水分补充管为一“L”状硬管，“L”状硬管穿过箱体侧壁上的水分补充管孔，“L”状硬管的下端开口于中上部的空间内，“L”状硬管的上端设置有水阀门和漏斗。需要时可通过水分补充管可向箱体内补充水分，在收集气体阶段要保证水阀门一致处于关闭状态，防止气体溢出或大气混入箱体内。气体抽样进气软管和气体抽样出气软管分别穿过箱体侧壁上的气体抽样进气软管孔和气体抽样出气软管孔，他们的一端位于箱体内，另一端与土壤碳通量测量系统相接，形成箱内气体循环通路，用于采集并测定根系呼吸的相关气体数据。

本发明所述土壤碳通量测量系统为LI-8100系统。

采用本发明所述的原位测定根系呼吸的测定装置，测定时按以下步骤进行：

（1）  选定待测定根系的区域，挖设土坑并使植物的根系裸露；

（2）  先将根箱放入土坑中，再将植物的根系穿过根系植入孔埋入预设根箱内的细沙中培养，保持根系的活性；

（3）  测定时，关闭进气阀门，利用土壤碳通量测量系统对根箱里的二氧化碳浓度、湿度和温度等进行测定，获得根系呼吸的相关数据；

（4）  测定一次后，先开启进气阀门，再开启抽气装置，对根箱内的气体进行更换，使其与外界空气保持一致；如果需要对测定的根系补充水分，可通过水分补充管补充适量的水分；

（5）  重复上述步骤（3）和（4），直到测定结束。

本发明的有益效果在于：一是采用了根箱在原位将根系单独隔离出来，不仅保证了根系的生命活性，还隔离了土壤中生物氧化有机物呼吸，有利于更精确地研究根系呼吸以及根系呼吸与土壤呼吸的关系等；二是将根箱做成透明的壳体，还可以对根系的生长状况进行观测；三是本发明的结构简单，造价较低，便于推广使用；四是本发明所公开的方法，操作简单，便于实现，无需太大的技术要求就能准确测定出根系呼吸，并且可以多次重复测量，求平均值，进一步提高测定的精确度。

附图说明

图1为本发明所述的原位测定根系呼吸的测定装置示意图。

图2为本发明所述的原位测定根系呼吸的测定装置使用时实施例示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，结合附图以实施方式作进一步的说明。

图1中，1是进气管上设置有进气阀门；2是进气管；3是设置于根箱左侧壁靠近箱底处的根系植入孔；4是立方形的根箱；5是填充于根箱4内底部至三分之一处的细沙；6是出气管；7是与出气管6相连的气体缓冲瓶；8是抽气装置；9是气体抽样出气软管；10是土壤碳通量测量系统，本实施例采用的是LI-8100土壤碳通量测量仪；11是气体抽样进气软管；12是根箱4上表面设置的透明箱盖；13是水分补充管，为一“L”状硬管，“L”状硬管的下端开口于中上部的空间内，“L”状硬管的上端设置有水阀门和漏斗。

图2中，1是进气管上设置有进气阀门；2是进气管； 4是立方形的根箱；5是填充于根箱4内底部至三分之一处的细沙；6是出气管；7是与出气管6相连的气体缓冲瓶；8是抽气装置；9是气体抽样出气软管；10是土壤碳通量测量系统，本实施例采用的是LI-8100土壤碳通量测量仪；11是气体抽样进气软管； 14是待测植物的根系。

测定时，参考附图1和附图2，设置好本发明所述的的装置，进行一下步骤的操作：

1、选定待测定根系14的区域，挖设土坑并使植物的根系裸露，注意在这个过程中尽量不要损伤植物根系；

2、先将根箱4放入土坑中，再将植物的根系14埋入根箱4内的细沙5中培养，盖严根箱4的盖子12，保持根系的活性；

3、测定时，关闭进气阀门1，利用土壤碳通量测量系统10对根箱4里的二氧化碳浓度、湿度和温度等进行测定，获得根系呼吸的相关数据；

4、测定一次后，先开启进气阀门1，再开启抽气装置8，对根箱4内的气体进行更换，使其与外界空气保持一致；

5、重复上述步骤（3）和（4），直到测定结束。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种原位测定植物根系呼吸的测定装置，其特征在于所述的装置由土壤碳通量测量系统、用于原位培养植物根系的根箱、管路系统和细沙组成，土壤碳通量测量系统和根箱之间通过管路系统中的气体抽样进气软管、气体抽样出气软管相连，细沙填充于根箱内底部至三分之一处。

2.根据权利要求1所述的原位测定植物根系呼吸的测定装置，其特征在于所述根箱为一立方形的箱型结构，上表面设置有箱盖，左侧壁靠近箱底处自下而上设置有根系植入孔，进气管孔、水分补充管孔和气体抽样进气软管孔，右侧壁上也对应设置有抽气管孔、气体抽样出气软管孔。

3.根据权利要求1所述的原位测定植物根系呼吸的测定装置，其特征在于所述的管路系统由进气管、水分补充管、气体抽样进气软管、抽气管、气体抽样出气软管构成；进气管穿过箱体侧壁上的进气管孔，一端开口在箱体内，另一端开口与箱体外大气相通，管上设置有进气阀门；抽气管与进气管对称设置，一端开口在箱体内，另一端开口通过箱体外气体缓冲瓶后与抽气装置相连；水分补充管为一“L”状硬管，“L”状硬管穿过箱体侧壁上的水分补充管孔，“L”状硬管的下端开口于中上部的空间内，“L”状硬管的上端设置有水阀门和漏斗；气体抽样进气软管和气体抽样出气软管分别穿过箱体侧壁上的气体抽样进气软管孔和气体抽样出气软管孔，他们的一端位于箱体内，另一端与土壤碳通量测量系统相接。

4.根据权利要求3所述的原位测定植物根系呼吸的测定装置，其特征在于所述的抽气装置为电动抽气泵或大容量的针筒。

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