CN103299853B - 一种大型根窗的建设方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大型根窗的建设方法，该方法选择地势开阔平坦地段建造混凝土池子，然后在建造好的混凝土池子内采用角钢焊接成正方形框架，将2个框架在边缘处垂直焊接，将垂直焊接后的框架用膨胀螺丝固定在建好的混凝土池子内的四个顶角处的墙壁上，在框架上安装钢化玻璃即形成了根窗，在每个混凝土池子内共有4组根窗，再将土壤填回根窗内，将根窗外面贴上一层遮光防潮垫和苯板，然后移栽植物，通过根窗观察移栽植物根部的根毛和细根。本发明所述的根窗建设方法，是原位非破坏性的，价格低廉，观测面积大，是进口仪器不可比拟的。

Description

一种大型根窗的建设方法
技术领域
本发明涉及一种大型根窗的建设方法，通过玻璃窗观测植物根系和土壤动物的方法，该技术的推广和应用将为植物根系和土壤动物的观测提供一种廉价的技术保障，大大降低了对进口仪器的依赖。
背景技术
根系是一个高度动态的系统，能通过快速的周转向土壤系统输入大量有机质。要识别多年生植物中细根的寿命一直是个难题。这是因为，目前为止，研究者对细根乃至整个根系的基本功能及生理生态过程如生长、死亡、代谢等方面的了解仍十分有限。这是由于根系生活在土壤中，很难进行直接的采样和观察，导致对其生理生态过程的研究异常困难。
近年来随着光学和电子学的发展，特别是微根管法(Minirhizotron)的应用，使根系生态学的研究得到了较快的发展。微根管最早是Bates在1937年发明的。然而，微根管的视野很小(2.0cm×1.3cm)，只能观察最细的并且是寿命最短的根，很少能观察到稍粗的并且是长命的细根。美国CID Bio-Science公司最先进的根系观测设备(型号：CI-601)的观测面积也只有21.59cm×19.56cm，这就导致根系观测面积很小，并且在实际应用中不能保证每个微根管都能观测到根系。最重要的问题，一套CI-601设备价格高达20万元，高昂的价格限制了该设备的大量使用。因此，急需一种价格低廉、观测面积大的根系原位观测方法。
本发明提供一种大型根窗的建设方法，是原位非破坏性的，价格低廉，观测面积大，是进口仪器不可比拟的。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种大型根窗的建设方法，该方法选择地势开阔平坦地段建造混凝土池子，然后在建造好的混凝土池子内采用角钢焊接成正方形框架，将2个框架在边缘处垂直焊接，将垂直焊接后的框架用膨胀螺丝固定在建好的混凝土池子内的四个顶角处的墙壁上，在框架上安装钢化玻璃即形成了根窗，在每个混凝土池子内共有4组根窗，再将根窗内填回土壤，将根窗外面贴上一层遮光防潮垫和苯板，然后移栽植物，通过根窗观察移栽植物根部的根毛和细根。本发明所述的根窗建设方法，是原位非破坏性的，价格低廉，观测面积大，是进口仪器不可比拟的。
本发明所述的一种大型根窗的建设方法，按下列步骤进行：
建造混凝土池子：
a、选择地势开阔平坦地段，将面积为4m×4m范围内的土壤挖出，挖掘深度为1m；
b、将挖出的土壤分层堆放，每20cm为一层，将每层土壤内的所有活根剔除；
c、在挖掘后的地面上建造1个混凝土结构的无底池子，每个池子的面积为3m×3m，深度为1m，混凝土池壁宽度为20cm；
安装根窗：
d、用5cm×5cm的标准角钢焊接成1.02m×1.02m的正方形框架（3），将2个框架（3）的边缘处垂直焊接，将垂直焊接后的框架（3）用膨胀螺丝固定在建好的混凝土池子内的四个顶角处的墙壁上，在框架（3）上安装钢化玻璃（4）即形成了根窗，再将步骤b分层堆放的土壤（1）按照层次填回根窗内； 
e、将根窗外面贴上一层遮光防潮垫，在防潮垫的外层紧贴苯板（2），然后移栽植物，通过根窗观察移栽植物根部的根毛和细根。
步骤d中在每个混凝土池子内安装4组根窗。
步骤e中遮光防潮垫为4mm厚的双层铝箔防潮垫，苯板（2）的厚度为10cm，密度为15kg/m3。
本发明所述的一种大型根窗的建设方法，该方法的步骤为：
建造混凝土池子：
选择地势开阔平坦地段，将面积为4m×4m范围内的土壤挖出，挖掘深度为1m，将挖出的土壤分层堆放（每20cm为一层），把每层土壤内的所有活根剔除，以防止根系干扰，在挖掘后的地面上建造1个混凝土结构的无底池子（混凝土强度为C20级），每个池子的面积为3m×3m，深度为1m，混凝土池壁宽度为20cm；
安装根窗：
当混凝土池子建好后，用5cm×5cm的标准角钢焊接成1.02m×1.02m的正方形框架93)，框架(3)比钢化玻璃(4)尺寸稍大2cm，以便钢化玻璃(4)能安装到框架(3)里面，再将2个框架(3)的边缘处垂直焊接，将垂直焊接后的框架（3）用膨胀螺丝固定在混凝土墙壁上，最后将1m×1m的钢化玻璃安装在角钢的内槽上，这样框架（3）正好与混凝土墙组成一个长宽高均为1m的立方体开顶箱式结构；钢化玻璃（4）安装好之后，把分层堆放的土壤（1）按照原来的层次填回，在每个混凝土池子的四个顶角处均安装相同的根窗，即每个混凝土池子内共有4组根窗，为了使角钢经久耐用，在角钢的外侧进行防锈处理，具体的做法是先清除角钢上的锈迹，然后涂上防锈漆，待防锈漆固化后再涂上一层白色的油漆以减少角钢的吸热；
在根窗的观测期内，为了降低玻璃壁内的土壤受到外界光照、温度等环境因子的影响，在根窗外面贴上一层遮光防潮垫(材料是4mm厚的双层铝箔防潮垫)，再用厚度为10cm的苯板(密度为15kg/m3)紧贴在遮光防潮垫的外面，尽量减少外界环境对根系生长的干扰；在植物生长季结束后，一般不再观测根系生长状况，此时，为了更好的避免外界对根窗内的根系的影响，用土壤把混凝土池子内的空隙填平，保证根窗内根系的正常生长环境。
附图说明：
图1为本发明四组根窗的结构示意图；
图2为本发明一组根窗的结构示意图；
图3为本发明在混凝土池子内安装根窗的示意图；
图4为本发明在根窗内填实土壤示意图；
图5为本发明在根窗加贴苯板示意图；
图6为本发明移栽20天后的长势图；
图7为本发明根窗内清晰的根毛（多枝柽柳）图；
图8为本发明根窗内清晰的不同的分枝等级（桑树）图。
具体实施方式。
实施例
本发明已经在塔克拉玛干沙漠南缘的中国科学院新疆生态与地理研究所策勒荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站的综合试验场内成功实施，具体操作按下列步骤进行：
建造混凝土池子：
2010年3月，在策勒站综合试验场内选择开阔地段，将面积为7m×17m范围内的土壤挖出，挖掘深度为1m，将挖出的土壤分层堆放（每20cm为一层），把每层土壤内的所有活根剔除，以防止根系干扰，在挖掘后的地面上建造10个4面墙是混凝土结构的正方形池子（图1所示混凝土强度为C20级），每个池子的面积为3m×3m，深度为1m，池壁宽度为20cm；
安装根窗：
当混凝土池子建好后，用5cm×5cm的标准角钢焊接成1.02m×1.02m的正方形框架3，框架3比钢化玻璃4尺寸稍大2cm，以便钢化玻璃4能安装到框架3里面，再将2个框架3在边缘处垂直焊接，将垂直焊接后的框架3用膨胀螺丝固定在混凝土墙壁上，最后将1m×1m的钢化玻璃4安装在角钢的内槽上，这样框架3正好与混凝土墙组成一个长宽高均为1m的立方体开顶箱式结构，钢化玻璃4安装好之后（图3），把分层堆放的土壤1（即原状土，填满根窗的土壤）按照原来的层次填回（图4）；在每个池子的四个角上均安装相同的根窗，即每个池子内共有4组根窗，共计需要96块钢化玻璃（1m×1m），60根标准角钢（5cm×5cm×6m），为了使角钢经久耐用，在角钢的外侧进行防锈处理，具体的做法是先清除角钢上的锈迹，然后涂上红色的防锈漆，待防锈漆固化后再涂上一层白色的油漆以减少角钢的吸热；
移栽植物
每组池子内只移栽一种植物，每种植物有4个重复，为了保证每组根窗内都有植物存活下来，先移栽2棵植物进去，若2棵都存活，则剔除一棵；若2棵都不能存活，则尽快再移栽2棵；在2010年的试验中，没有出现2次移栽的现象。移栽植物后，为了防止根窗内的土壤受到外界光照、温度等环境因子的影响，在根窗外面贴上一层遮光防潮垫(材料是4mm厚的双层铝箔防潮垫)，再用厚度为10cm的苯板2(密度为15kg/m3)紧贴在遮光防潮垫的外面（图5），最后在苯板2与苯板2之间的空隙内填满土壤1，尽量减少外界环境对根系生长的干扰，移栽20天后的植物长势良好（图6），移栽100天后可见清晰的根毛（图7中白色部分为多枝柽柳的根毛区）和不同分枝等级的细根（图8中棕色的部分显示的是桑树的细根）；
后期管理
在试验实施期间，将对10种供试植物采取相同的管理模式，包括相同的养分和水分处理，将原状土填回去的原因就是为了保证所有供试植物都生长在相同或者近似的养分环境中；在试验实施期间，清除样地内杂草，防止其它物种根系的干扰，对所有供试植物给予相同的水分灌溉，以保证正常生长，在试验期内，除了进行试验测定的时间，其余所有时间内用土壤把混凝土池子填平，保证根窗内根系的正常生长环境。

Claims (1)

1.一种大型根窗的建设方法，其特征在于按下列步骤进行：
建造混凝土池子：
a、选择地势开阔平坦地段，将面积为4m×4m范围内的土壤挖出，挖掘深度为1m；
b、将挖出的土壤分层堆放，每20cm为一层，将每层土壤内的所有活根剔除；
c、在挖掘后的地面上建造1个混凝土结构的无底池子，每个池子的面积为3m×3m，深度为1m，混凝土池壁宽度为20cm；
安装根窗：
d、用5cm×5cm的标准角钢焊接成1.02m×1.02m的正方形框架（3），将2个框架（3）的边缘处垂直焊接，将垂直焊接后的框架（3）用膨胀螺丝固定在建好的混凝土池子内的四个顶角处的墙壁上，在框架（3）上安装钢化玻璃（4）即形成了根窗，再将步骤b分层堆放的土壤（1）按照层次填回根窗内，其中每个混凝土池子内安装4组根窗； 
e、将根窗外面贴上一层遮光防潮垫为4mm厚的双层铝箔，在防潮垫的外层紧贴苯板（2），苯板（2）的厚度为10cm，密度为15kg/m3，然后移栽植物，通过根窗观察移栽植物根部的根毛和细根。
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