CN106053147B - 采集根际不同深度土壤及溶液的试验装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采集根际不同深度土壤及溶液的试验装置及其方法。筒体底部密封，侧壁上每隔一定距离开设有取样孔，取样孔内表面攻有固定内螺纹；延伸取样管中第一管体和第二管体固定连接并相通；第一管体横截面上设置有尼龙网，外壁上依次同轴嵌套固定有螺纹接头，第一外套管通过螺纹旋接于螺纹接头外壁上；第二外套管同轴嵌套固定于第一管体和第二管体的交接部分外壁上。六棱柱螺丝旋接于第二管体带螺纹一侧的外壁上并紧贴第二外套管；延伸取样管通过螺纹接头旋接于取样孔中，且第一管体伸入筒体内部。本发明能在水稻发育不同生育期准确采集根际微域不同深度土壤及溶液样品，为探究根重金属在稻根微域土壤及溶液中纵向迁移转化提供技术支持。
Description
技术领域
本发明属于实验装置领域，具体涉及一种采集根际不同深度土壤及溶液的试验装置与方法。
背景技术
根际是植物根系与土壤密切接触的微域环境，同时也是营养元素和污染物进入植物体系的关键带。水稻根际环境受根系渗氧、根系分泌物、根际特异微生物等因素综合影响，使得稻根微域环境理化性质及微生物数量及活性明显不同于非根际环境，这种现象称之为“根际效应”。长期淹水环境导致稻田土壤呈现纵向氧化还原电位梯度，不同深度氧化还原电位的差异导致重金属等污染物在土壤和孔隙水中化学形态存在一定差异。土壤重金属等污染物进入到稻根微域环境后，特殊的稻根微域环境不仅会影响重金属在土壤环境中形态转化，也会影响重金属沿土壤孔隙水纵向迁移和转化。但目前尚未有类似的装置实现采集不同深度土壤及溶液样品的功能。因此为探究稻根微域重金属的迁移转化过程及规律亟需发明一种可采集不同深度土壤及溶液的试验装置与方法。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种采集根际不同深度土壤及溶液的试验装置及其方法。
本发明能在水稻生长不同生育期准确采集根际微域不同深度土壤及溶液样品，为探究根重金属在稻根微域土壤及溶液中纵向迁移转化提供技术支持。该装置与方法提供适宜的水稻生长环境，在确保淹水条件下，准确、快速、有效地采集不同深度土壤和溶液样品。具体技术方案如下：
采集根际不同深度土壤及溶液的试验装置，包括筒体、取样孔和延伸取样管；所述的筒体底部密封，侧壁上每隔一定距离开设有取样孔，取样孔内表面攻有固定内螺纹；
所述的延伸取样管包括第一管体、过滤网、螺纹接头、第一外套管、第二外套管、六棱柱螺丝和第二管体，第一管体和第二管体固定连接并相通；第一管体横截面上设置有过滤网，外壁上依次同轴嵌套固定有螺纹接头，第一外套管通过螺纹旋接于螺纹接头外壁上且第一外套管的外径大于取样孔内径；第二外套管同轴嵌套固定于第一管体和第二管体的交接部分外壁上，并紧贴第一外套管；所述的第二管体靠近第一管体的一端外壁攻有外螺纹，另一端用于与蠕动泵进液管连接，六棱柱螺丝旋接于第二管体带螺纹一侧的外壁上并紧贴第二外套管；延伸取样管通过螺纹接头旋接于取样孔中，且第一管体伸入筒体内部。本发明装置具有可拆卸性，可重复利用。
作为优选，所述的延伸取样管与筒体外壁之间设置有橡皮圈。
作为优选，所述的延伸取样管上还设置有紧固螺帽，紧固螺帽通过螺纹旋接于第二管体上，且旋紧后第二管体（308）出口位于紧固螺帽（309）外部。
作为优选，所述的筒体底部设有底座。
作为优选，所述的筒体和第一管体均采用有机玻璃。
作为优选，所述的紧固螺帽旋紧于第二管体上时，第二管体出口处包裹有防水密封薄膜。
作为优选，所述的过滤网孔径为200目的尼龙网。200目尼龙网可避免土壤颗粒进入延伸取样管，减少堵塞。
本发明的另一目的在于提供一种利用所述装置的采集根际不同深度土壤及溶液的方法，步骤如下：
S1：将延伸取样管旋接于取样孔内，并将紧固螺帽旋紧于第二管体上；
S2将一定量的均匀拌有基肥的土壤装填于筒体内，装填完毕后进行灌水，淹水后土壤的高度略高于第一个取样孔顶部；将水稻幼苗移栽入筒体内的土壤中，定期加水保持水稻处于淹水状态；
S3：不采样时，用防水密封薄膜将第二管体出口处进行包裹，并紧固螺帽旋紧于第二管体上，防止水样流出；采样时，将紧固螺帽拧出后，撕开防水密封薄膜，在第二管体出口处通过蠕动泵进液管连接蠕动泵；利用蠕动泵依次对取样孔中的第二管体进行土壤溶液的抽取，并置于保存容器中，即取得相应深度的土壤溶液样品；土壤溶液样品采集完后，将延伸取样管整个旋出脱离筒体，利用取样器从取样孔处伸进土壤中，在同一水平线上旋转挖出适量土壤样品至自封袋中保存于-20℃以下待分析，即取得相应深度的土壤样品；
S4：土壤和土壤溶液样品取完后，将延伸取样管重新旋入取样孔处，用防水密封薄膜将第二管体出口处进行包裹，并紧固螺帽旋紧于第二管体上；重新向筒体内加入去离子水，保持水稻淹水状态，待下一次采样。
作为优选，所述的装填于筒体内的土壤粒径范围为200-2000 μm。实验过程中采用200-2000 μm土壤颗粒作为供试土壤可为水稻生长提供条件，保障水流纵向的迁移过程，同时也可避免延伸取样管堵塞。
作为优选，土壤表层上覆水维持在5 cm。
本发明的土壤及溶液采样试验装置，具有以下有益效果；
1） 可同时在特定区域取得土壤和溶液样品，分析土壤和溶液体系中重金属纵向迁移转化规律；
2） 取样过程中对水稻根系损害小，可做到多次非破坏性取样，便于考察水稻全生育期重金属在根际微域纵向迁移转化规律；
3） 设置种植植物与不种植植物可考察根际环境对重金属纵向迁移转化规律的影响。
附图说明
图1为一种采集根际不同深度土壤及溶液的试验装置的结构示意图；
图2为本发明中延伸取样管的结构示意图；
图3为发明中延伸取样管和紧固螺帽的的组装示意图。
图中：筒体1、取样孔2、延伸取样管3、底座4、第一管体301、过滤网302、螺纹接头303、橡皮圈304、第一外套管305、第二外套管306、六棱柱螺丝307、第二管体308和紧固螺帽309。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
如图1所示，一种采集根际不同深度土壤及溶液的试验装置。该装置中，主体结构包括筒体1、取样孔2和延伸取样管3。筒体1和第一管体301均采用有机玻璃制作，防止金属材料对重金属的研究产生干扰。
本实施例中，筒体1内径为8 cm，管壁厚底为5 mm，筒体1垂直位于底座上部，中心与底座重合，柱体高30 cm，距离底座5 cm，15 cm和25 cm处分别有一个取样孔，取样孔是柱体上挖空的直径为2.5 cm的圆形孔，每个取样孔内表面攻有内径为2 cm，长度为1 cm的固定内螺纹，固定内螺纹用于固定延伸取样管。延伸取样管由一个长为4 cm，内径为1.5 cm的有机玻璃组成
如图2所示，延伸取样管3包括第一管体301、过滤网302、螺纹接头303、第一外套管305、第二外套管306、六棱柱螺丝307和第二管体308，第一管体301和第二管体308固定连接并相通；第一管体301横截面上设置有200目过滤网302（尼龙网），外壁上依次同轴嵌套固定有螺纹接头303，第一外套管305通过螺纹旋接于螺纹接头303外壁上且第一外套管305的外径大于取样孔2内径；第二外套管306同轴嵌套固定于第一管体301和第二管体308的交接部分外壁上，并紧贴第一外套管305；所述的第二管体308靠近第一管体301的一端外壁攻有外螺纹，另一端用于与蠕动泵进液管连接，六棱柱螺丝307旋接于第二管体308带螺纹一侧的外壁上并紧贴第二外套管306；延伸取样管3通过螺纹接头303旋接于取样孔2中，且第一管体301伸入筒体1内部。
延伸取样管3安装时，延伸取样管3与筒体1外壁之间设置有橡皮圈304。
延伸取样管3上还设置有紧固螺帽309。使用状态下，第二管体308出口处最好包裹有防水密封薄膜进行进一步密封，紧固螺帽309通过螺纹旋接于第二管体308上，且旋紧后第二管体308出口位于紧固螺帽309外部使薄膜密封第二管体出口。
一种利用上述装置的采集根际不同深度土壤及溶液的方法，步骤如下：
S1：将延伸取样管3旋接于取样孔2内，并将紧固螺帽309旋紧于第二管体308上。
S2将一定量的均匀拌有基肥的粒径范围为200-2000μm的土壤装填于筒体内，装填完毕后进行灌水，淹水后土壤的高度略高于第一个取样孔2顶部；将水稻幼苗移栽入筒体内的土壤中，定期加水保持水稻处于淹水状态，土壤表层上覆水最好维持在5cm左右。实际试验时，可采用多个装置同时进行试验，种植水稻的筒体视为根际环境，以未种植水稻的筒体视为非根际对照。
S3：不采样时，用防水密封薄膜将第二管体308出口处进行包裹，并紧固螺帽309旋紧于第二管体308上，防止水样流出；采样时，将紧固螺帽309拧出后，撕开防水密封薄膜，在第二管体308出口处通过蠕动泵进液管连接蠕动泵；利用蠕动泵依次对取样孔2中的第二管体308进行土壤溶液的抽取，并置于保存容器中，即取得相应深度的土壤溶液样品；土壤溶液样品采集完后，将延伸取样管3整个旋出脱离筒体1，利用取样器从取样孔2处伸进土壤中，在同一水平线上旋转挖出适量土壤样品至自封袋中保存于-20℃以下待分析，即取得相应深度的土壤样品。例如，本实施例中，三个取样孔分别代表上层土壤表层、中层距离表层土壤10 cm处、下层距离表层20 cm处的土壤。
S4：土壤和土壤溶液样品取完后，将延伸取样管3重新旋入取样孔2处，用防水密封薄膜将第二管体308出口处进行包裹，并紧固螺帽309旋紧于第二管体308上；重新向筒体1内加入去离子水，保持水稻淹水状态，不影响水稻生长发育。待下一次采样。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种采集根际不同深度土壤及溶液的方法，其特征在于，采用的试验装置包括筒体（1）、取样孔（2）和延伸取样管（3）；所述的筒体（1）底部密封，侧壁上每隔一定距离开设有取样孔（2），取样孔（2）内表面攻有固定内螺纹；
所述的延伸取样管（3）包括第一管体（301）、过滤网（302）、螺纹接头（303）、第一外套管（305）、第二外套管（306）、六棱柱螺丝（307）和第二管体（308），第一管体（301）和第二管体（308）固定连接并相通；第一管体（301）横截面上设置有过滤网（302），外壁上依次同轴嵌套固定有螺纹接头（303），第一外套管（305）通过螺纹旋接于螺纹接头（303）外壁上且第一外套管（305）的外径大于取样孔（2）内径；第二外套管（306）同轴嵌套固定于第一管体（301）和第二管体（308）的交接部分外壁上，并紧贴第一外套管（305）；所述的第二管体（308）靠近第一管体（301）的一端外壁攻有外螺纹，另一端用于与蠕动泵进液管连接，六棱柱螺丝（307）旋接于第二管体（308）带螺纹一侧的外壁上并紧贴第二外套管（306）；延伸取样管（3）通过螺纹接头（303）旋接于取样孔（2）中，且第一管体（301）伸入筒体（1）内部；所述的延伸取样管（3）上还设置有紧固螺帽（309），紧固螺帽（309）通过螺纹旋接于第二管体（308）上，且旋紧后第二管体（308）出口位于紧固螺帽（309）外部；
所述方法的步骤如下：
S1：将延伸取样管（3）旋接于取样孔（2）内，并将紧固螺帽（309）旋紧于第二管体（308）上；
S2将一定量的均匀拌有基肥的土壤装填于筒体内，装填完毕后进行灌水，淹水后土壤的高度略高于第一个取样孔（2）顶部；将水稻幼苗移栽入筒体内的土壤中，定期加水保持水稻处于淹水状态；
S3：不采样时，用防水密封薄膜将第二管体（308）出口处进行包裹，并紧固螺帽（309）旋紧于第二管体（308）上，防止水样流出；采样时，将紧固螺帽（309）拧出后，撕开防水密封薄膜，在第二管体（308）出口处通过蠕动泵进液管连接蠕动泵；利用蠕动泵依次对取样孔（2）中的第二管体（308）进行土壤溶液的抽取，并置于保存容器中，即取得相应深度的土壤溶液样品；土壤溶液样品采集完后，将延伸取样管（3）整个旋出脱离筒体（1），利用取样器从取样孔（2）处伸进土壤中，在同一水平线上旋转挖出适量土壤样品至自封袋中保存于-20℃以下待分析，即取得相应深度的土壤样品；
S4：土壤和土壤溶液样品取完后，将延伸取样管（3）重新旋入取样孔（2）处，用防水密封薄膜将第二管体（308）出口处进行包裹，并紧固螺帽（309）旋紧于第二管体（308）上；重新向筒体（1）内加入去离子水，保持水稻淹水状态，待下一次采样。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的延伸取样管（3）与筒体（1）外壁之间设置有橡皮圈（304）。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的筒体（1）底部设有底座（4）。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的筒体（1）和第一管体（301）均采用有机玻璃。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的紧固螺帽（309）旋紧于第二管体（308）上时，第二管体（308）出口处包裹有防水密封薄膜。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的过滤网（302）孔径为200目尼龙网。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的装填于筒体（1）内的土壤粒径范围为200-2000 μm。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，土壤表层上覆水维持在5 cm。
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