CN109392511B - 根际土培养装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及植物根际土研究设备领域，具体地涉及根际土培养装置及方法。一种根际土培养装置，包括容纳土壤和植物根系的壳体，所述壳体的顶面开口，所述壳体的底面靠近侧面A处设置有供植物根系向下生长到培养液池中的缝隙；所述根际土培养装置还包括植物根系不能穿过的透水性薄膜，所述透水性薄膜设置在所述壳体内，将所述壳体的内部空间分隔为容纳土壤部分和容纳植物根系部分；同时公布了一种适配本设备的根际土培养方法。使用本装置及方法能够获得大量完整的根际土，同时获得的根际土能够表现植物根系对土壤的梯度影响。

Description

根际土培养装置及方法
技术领域
本发明涉及植物根际土培养领域，具体地涉及根际土培养装置及方法。
背景技术
目前，根际分泌物的收集主要集中在水培，也有基质培收集法和土培法。水培法和基质培法与植物实际生长的土壤栽培条件下的根际环境和植物生理状况有较大的差异。传统土培法均是将植物根系取出后用蒸馏水淋洗，将淋洗液作为根际分泌物，整个操作过程中，根系极易受到损伤，根系本身内含物和伤流液会对植物本身根际分泌物造成影响。根据研究目的和研究对象不同，一些研究者设计了特殊装置来收集根际分泌物。由于植物的根际分泌物，在不同的位置和生理时期存在差异，分泌后进入土壤环境并受根际环境的生物和非生物因素的影响。这些装置与植物实际的根际分泌物特征均存在一定的差异。
植物根际环境研究，首先要获得根际土样品，但实际区分根际与非根际较为困难，因为根系性质存在梯度变化。在一般条件下精确区分根—土界面，采集土壤样品，存在着技术上的困难。目前获取根际土的方法主要包括田间根际土壤采集方法和室内模拟培育法，前者区分根际土和根面土太粗糙，难以表明根际土和根系真正的状况。后者应用较多，但每次所得到的土壤样品少，对根际土梯度变化表现力有限。
综上，现有技术存在一定的局限性，不能大量获取根际土，同时研究植物根系对土壤的梯度影响。
同时在使用根际土培养装置时需要植物具有较长且直的根系，在现有的植物催芽方法中，随着植物根系的生长，根系会自然弯曲或者受到培养器皿的限制而弯曲，无法获得长直的根系。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的根际土获取困难，无法有效获取梯度根际土的问题，提供了根际土培养装置及方法。该根际土培养装置具有获取根际土数量多，获取的根际土能够清晰表现植物根系对土壤的梯度影响。同时为了克服在现有技术中的根际土培养方法中难以获得具有长直根系的幼苗配合根际土培养装置使用，提供的方法具有能够获取长势一致具有长而且直根系的幼苗的优点。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种根际土培养装置，其中，包括容纳土壤和植物根系的壳体1，所述壳体1的顶面开口，所述壳体1的底面靠近侧面A2处设置有供植物根系向下生长到培养液池3中的缝隙5；所述根际土培养装置还包括植物根系不能穿过的透水性薄膜4，所述透水性薄膜4设置在所述壳体1内，将所述壳体1的内部空间分隔为容纳土壤部分和容纳植物根系部分。
优选地，所述侧面A2为透明，所述侧面A2外设置可拆卸的遮光层。
优选地，所述壳体1的一个侧面与所述壳体1可拆卸连接。
优选地，所述缝隙5的宽度可调节，宽度范围为2mm-5mm。
本发明第二方面一种根际土培养方法，包括以下步骤：
a)将多个须根类植物种子进行消毒，再用去离子水冲洗干净；
b)将步骤a)得到的干净种子用饱和CaSO4溶液浸泡，并避光通气吸胀；然后保持湿润进行恒温避光催芽；
c)将步骤b)得到的带有根系的萌发种子进行卷种，然后转移至培养液中进行培养，得到幼苗；
d)将所述幼苗移至本发明的根际土培养装置中进行根际土培养，得到根际土。
优选地，步骤a)中，所述须根类植物种子通过称重法选取；所述消毒的方法为采用浓度为10重量％的双氧水溶液进行浸泡20-30min。
优选地，步骤b)中，所述饱和CaSO4溶液浸泡的时间至少为10h；所述通气吸胀的时间至少为12h；所述避光催芽的时间至少为24h。
优选地，步骤c)的过程包括：将所述萌发种子放置于筒状滤纸中，所述萌发种子的根系方向与所述筒状滤纸的轴线方向平行；然后将装有所述萌发种子的所述筒状滤纸垂直放置，使所述筒状滤纸的末端浸泡在所述培养液中；步骤c)中所述萌发种子的根系的长度为1cm以上；经过所述卷种后，所述根系的长度达到15cm以上。
优选地，步骤d)中所述根际土培养的过程包括：将所述幼苗放置在所述根际土培养装置的壳体中，所述幼苗的根系穿过所述根际土培养装置的缝隙浸泡在所述根际土培养装置的培养液池所盛放的培养液中；用所述根际土培养装置的透水性薄膜分隔所述幼苗的根系与所述根际土培养装置中的湿润的土壤，所述幼苗的根系透过所述透水性薄膜影响所述土壤，培养得到所述根际土。
优选地，步骤c)中，所述培养的时间至少为10天；步骤d)中，所述根际土培养的时间至少为40天。
通过上述技术方案，将植物根系和土壤盛放在壳体中，约束土壤和根系不会随意散开；在壳体顶部开口不妨碍植物生长，壳体下设置培养液池植物根系能够穿过缝隙自然生长直培养液中；植物生长过程中根系会形成一个根垫，利用透水薄膜将土壤与根系隔开，植物根系的分泌物能够穿过薄膜影响土壤形成根际土。根系与土壤被薄膜隔开利于根际土与土壤分离，获得的根际土与土壤的接触面保存完整便于对根际土的观察研究。
附图说明
图1是本发明的根际土培养装置的立体图；
图2是本发明的根际土培养装置的正视图；
图3是本发明图2中A-A方向的剖面图；
图4是本发明的根际土培养装置使用时的剖面图；
图5是本发明的根际土培养方法的流程图。
附图标记说明
1-壳体 2-侧面A
3-培养液池 4-薄膜
5-缝隙
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指装置正常使用时相对地面的上下关系“内、外”是指装置本身轮廓的内外。
在本发明中，第一方面提供了一种根际土培养装置，如图1至图4所示，该根际土培养装置包括容纳土壤和植物根系的壳体1，所述壳体1的顶面开口，所述壳体1的底面靠近侧面A2处设置有供植物根系向下生长到培养液池3中的缝隙5；所述根际土培养装置还包括植物根系不能穿过的透水性薄膜4，所述透水性薄膜4设置在所述壳体1内，将所述壳体1的内部空间分隔为容纳土壤部分和容纳植物根系部分。
在本发明根际土培养装置中，容纳土壤和根系的壳体1可以为棱柱形，优选的采用长方体形。壳体1顶部开口或不设顶面，植物放置于壳体1中生长时从上方开口处向上生长，在底面一边设置有所述缝隙5，缝隙5下方设置有培养液池3，植物根系从缝隙5处自然垂下能够落入到培养液池3中，培养液池3到缝隙5的距离应当小于50mm。在本发明的具体使用过程中，为了将植物根系与土壤分割开，同时又需要不影响根系分泌物渗入到土壤中，所以在根系与土壤中间设置一层根系不能穿过的透水薄膜4，优选的选用300微米-500微米直径的滤网作为所述薄膜4；将薄膜4紧贴侧面A 2与底边设置并与侧面A2同宽。同时在本发明根际土培养装置中还包括有支撑整个结构的框架，所述壳体1与所述培养液池3都固定安装在所述框架上。所述缝隙5宽度设置为2mm-5mm在研究不同植物时，缝隙5可设置为不同宽度例如使用玉米为研究植物时宽度设置为2mm，在使用大豆类植物作为研究对象时宽度设置为5mm。同时将缝隙5宽度设置为可调以适应不同的植物类型，在壳体1靠近侧面A2的两个侧面开设有安装底面的凹槽，底面在凹槽中可前后滑动，以此调节缝隙5的宽度。
通过以上设置，将植物根系和土壤盛放在壳体1中，约束土壤和根系不会随意散开；在壳体1顶部开口不妨碍植物生长，壳体1下设置培养液池3植物根系能够穿过缝隙5自然生长直培养液中；植物生长过程中根系会形成一个根垫，利用透水薄膜4将土壤与根系隔开，植物根系的分泌物能够穿过薄膜4影响土壤形成根际土。根系与土壤被薄膜4隔开利于根际土与土壤分离，获得的根际土与土壤的接触面保存完整便于对根际土的观察研究。
在本发明的一种实施方式中，为了方便观察植物根系的生长情况，将靠近植物根系的侧面A2设置为透明材料，优选的可采用亚克力塑料、有机玻璃或者玻璃材质。同时植物根系在生长时应当做避光处理，故而在透明的侧面A2外设置可拆卸的遮光层，可采用硬质不透明材料覆盖整个侧面A2的方法，也可采用黑布或锡纸包裹壳体1来遮盖侧面A2的方法。
在本发明具体实施过程中，根际土培养完成后为方便取出完整的根际土，将所述壳体1的至少一面设置为可拆卸连接。为考虑结构强度优选的采用一面可拆卸的方法；侧面A2与其他三面的材质有所区别，同时侧面A2贴近植物根系，优选的可将侧面A2设置为可拆卸面便于取出植物根系，同时降低加工难度。如图1所示的一种实施方式中，壳体1的侧面A2通过卡接的方式与壳体1可拆卸连接。
本发明第二方面提供一种根际土培养方法，如图5所示，包括以下步骤：
a)将多个须根类植物种子进行消毒，再用去离子水冲洗干净；
b)将步骤a)得到的干净种子用饱和CaSO4溶液浸泡，并避光通气吸胀；然后保持湿润进行恒温避光催芽；
c)将步骤b)得到的带有根系的萌发种子进行卷种，然后转移至培养液中进行培养，得到幼苗；
d)将所述幼苗移至本发明的根际土培养装置中进行根际土培养，得到根际土。
本发明中，优选地，步骤a)中，所述须根类植物种子通过称重法选取；所述消毒的方法为采用浓度为10重量％的双氧水溶液进行浸泡20-30min。所述须根类植物种子可以是玉米种子。可以选取质量偏差小于±1重量％的种子。
本发明中，优选地，步骤b)中，所述饱和CaSO4溶液浸泡的时间至少为10h；所述通气吸胀的时间至少为12h；所述避光催芽的时间至少为24h。
本发明中，优选地，步骤c)的过程包括：将所述萌发种子放置于筒状滤纸中，所述萌发种子的根系方向与所述筒状滤纸的轴线方向平行；然后将装有所述萌发种子的所述筒状滤纸垂直放置，使所述筒状滤纸的末端浸泡在所述培养液中；步骤c)中所述萌发种子的根系的长度为1cm以上；经过所述卷种后，所述根系的长度达到15cm以上。
本发明中，优选地，步骤d)中所述根际土培养的过程包括：将所述幼苗放置在所述根际土培养装置的壳体中，所述幼苗的根系穿过所述根际土培养装置的缝隙浸泡在所述根际土培养装置的培养液池所盛放的培养液中；用所述根际土培养装置的透水性薄膜分隔所述幼苗的根系与所述根际土培养装置中的湿润的土壤，所述幼苗的根系透过所述透水性薄膜影响所述土壤，培养得到所述根际土。所述幼苗选取长势一致的。
本发明中，优选地，步骤c)中，所述培养的时间至少为10天；步骤d)中，所述根际土培养的时间至少为40天。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
在以下实施例中，在没有特别说明的情况下，所使用的各种原料均来自商购。
实施例
a)使用称重法选取重量一致的多个玉米种子，使用浓度为10重量％的H2O2浸泡20min进行消毒，再用去离子水反复冲洗至干净；
b)将步骤a)得到的干净种子用饱和CaSO4溶液浸泡10h，并避光通气吸胀12h；然后保持湿润进行恒温避光催芽24h；
c)将步骤b)得到的带有1cm根系的萌发种子进行卷种，卷种方法为将萌发种子放置于筒状滤纸中，萌发种子的根系方向与筒状滤纸的轴线方向平行；然后将装有萌发种子的筒状滤纸垂直放置，使筒状滤纸的末端浸泡在培养液中，在纸筒中植物根系生长到15cm；然后将植物转移至培养液中进行培养10天，得到带有根系的幼苗；
d)将4株步骤c)得到的幼苗移至根际土培养装置中的侧面A2和薄膜4中间，并沿侧面A2等距排开，幼苗的根系穿过根际土培养装置的缝隙5浸泡在根际土培养装置的培养液池3中的培养液内；对根系进行遮光并保持土壤湿润进行40天根际土培养，得到根际土。
实施例2
a)使用称重法选取重量一致的多个玉米种子，使用浓度为10重量％的H2O2浸泡30min进行消毒，再用去离子水反复冲洗至干净；
b)将步骤a)得到的干净种子用饱和CaSO4溶液浸泡12h，并避光通气吸胀20h；然后保持湿润进行恒温避光催芽35h；
c)将步骤b)得到的带有3cm根系的萌发种子进行卷种，卷种方法为将萌发种子放置于筒状滤纸中，萌发种子的根系方向与筒状滤纸的轴线方向平行；然后将装有萌发种子的筒状滤纸垂直放置，使筒状滤纸的末端浸泡在培养液中，在纸筒中植物根系生长到20cm；然后将植物转移至培养液中进行培养15天，得到带有根系的幼苗；
d)将4株步骤c)得到的幼苗移至根际土培养装置中的侧面A2和薄膜4中间，并沿侧面A2等距排开，幼苗的根系穿过根际土培养装置的缝隙5浸泡在根际土培养装置的培养液池3中的培养液内；对根系进行遮光并保持土壤湿润进行60天根际土培养，得到根际土。
实施例3
a)使用称重法选取重量一致的多个玉米种子，使用浓度为10重量％的H2O2浸泡25min进行消毒，再用去离子水反复冲洗至干净；
b)将步骤a)得到的干净种子用饱和CaSO4溶液浸泡11h，并避光通气吸胀15h；然后保持湿润进行恒温避光催芽30h；
c)将步骤b)得到的带有2cm根系的萌发种子进行卷种，卷种方法为将萌发种子放置于筒状滤纸中，萌发种子的根系方向与筒状滤纸的轴线方向平行；然后将装有萌发种子的筒状滤纸垂直放置，使筒状滤纸的末端浸泡在培养液中，在纸筒中植物根系生长到18cm；然后将植物转移至培养液中进行培养13天，得到带有根系的幼苗；
d)将4株步骤c)得到的幼苗移至根际土培养装置中的侧面A2和薄膜4中间，并沿侧面A2等距排开，幼苗的根系所述根际土培养装置的缝隙5在所述根际土培养装置的培养液池3中的培养液内；对根系进行遮光并保持土壤湿润进行50天根际土培养，得到根际土。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种根际土培养方法，包括以下步骤：
a)将多个须根类植物种子进行消毒，再用去离子水冲洗干净；
b)将步骤a）得到的干净种子用饱和CaSO4溶液浸泡，并避光通气吸胀；然后保持湿润进行恒温避光催芽；
c)将步骤b）得到的带有根系的萌发种子进行卷种，然后转移至培养液中进行培养，得到幼苗；
(d)将所述幼苗移至根际土培养装置中进行根际土培养，得到根际土；所述根际土培养装置包括容纳土壤和植物根系的壳体（1），所述壳体（1）的顶面开口，所述壳体（1）的底面靠近侧面Ａ（2）处设置有供植物根系向下生长到培养液池（3）中的缝隙（5）；
所述根际土培养装置还包括植物根系不能穿过的透水性薄膜（4），所述透水性薄膜（4）设置在所述壳体（1）内，将所述壳体（1）的内部空间分隔为容纳土壤部分和容纳植物根系部分；
所述侧面Ａ（2）为透明，所述侧面Ａ（2）外设置可拆卸的遮光层；
所述壳体（1）的一个侧面与所述壳体（1）可拆卸连接；
所述缝隙（5）的宽度可调节，宽度范围为2mm-5mm；
其中，步骤a）中，所述须根类植物种子通过称重法选取；所述消毒的方法为采用浓度为10 %的双氧水溶液进行浸泡20-30min；
步骤b）中，所述饱和CaSO4溶液浸泡的时间至少为10h；所述通气吸胀的时间至少为12h；所述避光催芽的时间至少为24h；
步骤c）的过程包括：将所述萌发种子放置于筒状滤纸中，所述萌发种子的根系方向与所述筒状滤纸的轴线方向平行；然后将装有所述萌发种子的所述筒状滤纸垂直放置，使所述筒状滤纸的末端浸泡在所述培养液中；
步骤c）中所述萌发种子的根系的长度为1cm以上；经过所述卷种后，所述根系的长度达到15cm以上；
步骤d）中所述根际土培养的过程包括：将所述幼苗放置在所述根际土培养装置的壳体（1）中，所述幼苗的根系穿过所述根际土培养装置的缝隙（5）浸泡在所述根际土培养装置的培养液池（3）所盛放的培养液中；
用所述根际土培养装置的透水性薄膜（4）分隔所述幼苗的根系与所述根际土培养装置中的湿润的土壤，所述幼苗的根系透过所述透水性薄膜（4）影响所述土壤，培养得到所述根际土。
2.根据权利要求1中所述的根际土培养方法，其特征在于，步骤c）中，所述培养的时间至少为10天；步骤d）中，所述根际土培养的时间至少为40天。
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