CN103235113A - 植物根系水分提升监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于野外植物根系水分提升研究的组合式监测装置。本发明的植物根系水分提升监测装置由带有下底的土壤水分隔离槽、土壤水分蒸发隔绝膜、土壤水分测定探管、土壤水分隔离槽上层土壤水势测定探头、深层根区土壤水势测定探头、下层土壤补水管构成，在水分隔离槽的底面上设置有供根系穿入的孔，在水分隔离槽的底面上和土壤水分蒸发隔绝膜均开有用于设置土壤水分测定探管、土壤水分隔离槽上层土壤水势测定探头和深层根区土壤水势测定探头的孔，其中的水分隔离槽和蒸发隔绝膜均为可分开的左右两部分构成。本发明可用于植物水分生理生态学的基础研究，可为干旱、半干旱地区人工植被建植时植物种搭配提供实践指导。

Description

植物根系水分提升监测装置

技术领域

 本发明涉及一种用于野外植物根系水分提升能力研究的组合式监测装置。

背景技术

植物根系“水分提升”是指植物当夜间蒸腾作用降低后能够通过根系将深层湿润土壤水分向干燥上层土壤提升并释放出去的水分运动过程。在这一过程中，植物根系充当了导管的作用。通过植物根系提升上来的这一部分水分，不仅能够供提水植物次日白天再次吸收利用，同时也可以使邻近浅根系植物受益。另外，自然界植物凋落物通常积累于地表，使得上层土壤较下层土壤肥沃，同时，由于地表强烈的蒸散作用，使得上层土壤较下层土壤干燥，最终造成整个土体“上肥下瘦、上干下湿”的资源分布格局。植物根系“水分提升”的发生，不仅提高了植物深层土壤水分的利用效率，同时，也促进了植物对干燥上层土壤有效养分的吸收利用。迄今为止，约60种植物发现有根系“水分提升”现象。为此，开展植物根系水分提升能力的定性与定量评估研究，对干旱区植被建植过程中植物种搭配具有实践指导意义。

截至目前，关于植物根系“水分提升”现象的研究多是在实验室条件下进行的，其研究手段主要是将植物预先培养于设置好的根箱内，该根箱中间设置一网板，将根箱分为上下两部分，待植物根系生长穿过网板后，对上下两部分分别浇灌不同量的水，人为造成水势差，然后定时取土采用烘干称重法，监测根箱上下两部分的土壤水分波动情况，或者采用土壤水分测定仪器—时域反射仪（TDR）定时监测监测根箱上下两部分的土壤水分波动情况，从而判断植物是否发生根系“水分提升”现象。该研究过程中，往往由于根箱是个一体的装置，需要将植物事先种植于根箱内，大约等一两年，待植物根系生长穿过网板后，才能进行试验监测。植物根系生长较慢，植物材料培养耗时长成为试验研究的限制因子。另外，温室的试验研究结果，往往对野外的真实情况缺少代表性。而现阶段，关于野外的实验研究，则是选择大田自然生长的健康植株，通过监测不同土层土壤水分的波动情况，进而判断植物是否能发生根系“水分提升”现象。该方法由于并未隔离土壤毛管水横向和纵向的传递过程，所以不能够对植物根系的水分提升能力大小做出较为准确的定量评估。至今为止，尚无一个可适用于在野外进行植物根系水分提升能力研究的监测装置。这一现实使相应的研究受到限制。

发明内容

本发明提供一种可适用于野外的组合式植物根系水分提升监测装置。

本发明的组合式植物根系水分提升监测装置由带有下底的土壤水分隔离槽、土壤水分蒸发隔绝膜、土壤水分测定探管、土壤水分隔离槽上层土壤水势测定探头、深层根区土壤水势测定探头、下层土壤补水管构成，在土壤水分隔离槽的底面中心设置有供根系穿入的孔，在水分隔离槽的底面上和土壤水分蒸发隔绝膜上均开有用于安置土壤水分测定探管、土壤水分隔离槽上层内土壤水势测定探头和深层根区土壤水势测定探头的孔，其中土壤水分隔离槽和土壤水分蒸发隔绝膜均为可分开的左右两部分构成。

由本发明的结构可知，本发明的植物根系水分提升监测装置为组合结构，可安装于已经在野外生长的植物根部，对植物根系水分提升能力进行监测。本发明可用于筛选深根系植物是否具备根系水分提升能力，以及对其根系水分提升能力的大小进行定量评估。广泛用于植物水分生理生态学的基础研究，可为干旱、半干旱地区人工植被建植时植物种搭配提供实践指导。

附图说明    

附图1为本发明的实施例在卸解状态的示意图；附图2为本发明的实施例实际使用时的示意图。图中：1为扎紧箍；2为土壤水分隔离槽；3为土壤水分测定探管安装穿入孔；4为土壤水分测定探管；5为土壤水分隔离槽左右两部分组合接缝；6植物根系穿入孔；7为土壤水势测定探头安装穿入孔；8为土壤水分蒸发隔绝膜；9为土壤水分隔离槽内土壤水势测定探头引线；10为深层根区土壤水势测定探头引线；11为下层土壤补水管活动盖子；12为下层土壤补水管；13为土壤水分隔离槽上层土壤水势测定探头；14为深层根区土壤水势测定探头；15为下层土壤补水管渗水孔；16为土壤水分蒸发隔绝膜组合接缝；17为植物地上部分；18为植物表层根系；19为植物深层根系。

具体实施方式

以下本发明结合附图详细解说。

由附图可见，本发明的植物根系水分提升监测装置是由带有下底面的土壤水分隔离槽2、土壤水分蒸发隔绝膜8，以及土壤水分测定探管4、土壤水分隔离槽上层土壤水势测定探头13、深层根区土壤水势测定探头14和下层土壤补水管12构成。在土壤水分隔离槽2的底面上和土壤水分蒸发隔绝膜8均开有用于植物根系穿入孔6和用于设置水分测定探管4的孔3、用于设置土壤水分隔离槽上层土壤水势测定探头13的孔7和用于设置深层根区土壤水势测定探头14的孔7。由图还可见，本发明的土壤水分隔离槽2和土壤水分蒸发隔绝膜8为组合式的结构，即两者均为对称的可左右分开的两个部分，在实际使用中是将组合式土壤隔离槽的左右两部分对合，将植物主根系卡在中间的孔内，并将表层根系根据其走向平铺于土壤隔离槽中，再在沿接缝5涂上玻璃胶，并用两条扎紧箍1固定，这一扎紧箍1可以普通的捆扎绳，也可是普通的金属丝，或者专门制做的捆扎带。

本发明的安装方式如下：野外条件下，以植物基部为中心，挖取周围表层土壤，使表层根系暴露在空气中。然后，把组合式土壤隔离槽的左右两部分对合，沿接缝涂上玻璃胶，用两条扎紧箍固定，将植物主根系卡在中间的孔内，并将表层暴露于空气中的根系根据其走向平铺于土壤隔离槽中。同时，将土壤水分测定探管和一个土壤水势测定探头，分别通过组合式土壤隔离槽左、右部分的土壤水分测定探管穿入孔和土壤水势测定探头穿入孔，安装到下层土体内。之后，将挖取的表层土壤回填，并在土壤隔离槽右侧部分的中部，沿土壤水势测点探头穿入孔上方，埋置另一个土壤水势测定探头。最后，在组合式土壤隔离槽旁边，根据预先判断的植物根系分布深度，以一定倾角，将下层土壤补水管插入下层根区。安装完成后，土壤隔离槽内浇灌一定量的水，使植物根系生长得以恢复。试验监测时，可以基于土壤隔离槽上下土体土壤水分测定探管的监测数据，根据实验要求，人为进行补水，使土壤隔离槽上下土体产生水势差，并在组合式土壤隔离槽表面铺设土壤水分蒸发隔绝膜，上面压一薄层沙子。定时自动监测土壤隔离槽上下土体的水分波动情况，实现植物是否具备根系水分提升能力的定性观测，并对对其根系水分提升能力的大小进行定量评估。

Claims (1)

1.植物根系水分提升监测装置，其特征在于装置由带有下底的土壤水分隔离槽（2）、土壤水分蒸发隔绝膜（8）、土壤水分测定探管（4）、土壤水分隔离槽上层土壤水势测定探头（13）、深层根区土壤水势测定探头（14）、下层土壤补水管（12）构成，在土壤水分隔离槽的底面上和蒸发隔绝膜均开有用于植物根系穿入孔（6）和用于设置水分测定探管（4）的孔（3），以及用于设置土壤水分隔离槽上层土壤水势测定探头（13）的孔（7）和用于设置深层根区土壤水势测定探头（14）的孔（7），其中的水分隔离槽和蒸发隔绝膜均为可分开的两部分构成。

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