CN109406244B - 一种水生植物根系分泌物原位收集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水生植物根系分泌物原位收集装置，包括依次螺纹连接的储水管、阻隔管和根系生长管；储水管的顶部设置有出水管、底部设置有进水管；阻隔管的中部设置有第一圆环，根系生长管靠近阻隔管的一端与阻隔管夹设有第二圆环，第二圆环的内径小于第一圆环的内径，第二圆环的底部固设有与第二圆环的内环相通的根袋，根袋位于根系生长管中；根系生长管的底端封闭，且根系生长管的底面中央设置有底部通孔，根系生长管的侧壁上设置有上通孔和下通孔，底部通孔、上通孔和下通孔中分别设置有快接插口。本发明水生植物根系分泌物原位收集装置结构简单，实现了水生植物根系分泌物的原位收集。

Description

一种水生植物根系分泌物原位收集装置

技术领域

本发明涉及收集设备技术领域，特别是涉及一种水生植物根系分泌物原位收集装置。

背景技术

水生植物能够显著改善水环境质量和恢复水体生态功能，在众多修复技术研究和工程实践中水生植物均扮演重要作用。根系是水生植物其吸收矿物营养、水分和污染物等物质最主要器官，随着根系活动增加会影响根-沉积物附近微区即根际的物理、化学和生物特性。大量研究已经证实根际发生的各种生物地球化学过程是调控水体和沉积物污染物迁移转化的核心区域。因此，长期以来对水生植物根际过程研究一直是国内外植物营养学、环境学、农学、生态学和地球化学等多学科研究的焦点之一。

当前对于植物根际过程和根系分泌特征的研究多围绕陆生植物，对于水生植物，尤其是沉水植物的相关研究还鲜有报道，而缺少简便可行的水生植物根际培养和根系分泌物收集装置是阻碍水生植物相关研究最大的瓶颈。与陆生植物生长环境不同的是，水生植物长期生长在有水淹没环境，该性质决定了传统的陆生植物根际研究手段无法适用于水生植物相关过程研究。因此，亟需一种能够用于供水生植物生长的且能够原位收集水生植物根系分泌物的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种水生植物根系分泌物原位收集装置，以解决上述现有技术存在的问题，实现水生植物根系分泌物的原位收集。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种水生植物根系分泌物原位收集装置，包括依次螺纹连接的储水管、阻隔管和根系生长管；所述储水管的顶部设置有出水管、底部设置有进水管；所述阻隔管的中部设置有第一圆环，所述根系生长管靠近所述阻隔管的一端与所述阻隔管夹设有第二圆环，所述第二圆环的内径小于所述第一圆环的内径，所述第二圆环的底部固设有与所述第二圆环的内环相通的根袋，所述根袋位于所述根系生长管中；所述根系生长管的底端封闭，且所述根系生长管的底面中央设置有底部通孔，所述根系生长管的侧壁上设置有上通孔和下通孔，所述底部通孔、所述上通孔和所述下通孔中分别设置有快接插口。

优选地，所述储水管的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，所述第一圆环和所述第二圆环的材料为聚氯乙烯。

优选地，所述根袋为尼龙网袋，所述尼龙网袋的材料为玻璃纤维增强尼龙，所述玻璃纤维增强尼龙的成分包括5～20份玻璃纤维、10～50份尼龙树脂、3～10份苄基萘磺酸甲醛缩合物、5～20份麻纤维、1～6份竹油、0.2～1份硼酸盐、0.1～0.3份扩链剂、0.2～1.4份增韧剂、0.1～0.2份酚醛树脂固化剂、0.1～1份润滑助剂、0.02～0.1份生物杀灭剂、0.01～1份抗氧剂。

优选地，所述根袋通过环形卡环紧固于所述第二圆环上。

优选地，所述进水管和所述出水管连接有蠕动泵。

优选地，水生植物穿过所述第一圆环的内环和所述第二圆环的内环，所述第一圆环、所述第二圆环及所述水生植物之间的缝隙内填充有阻隔层，实现对所述水生植物的定植，所述阻隔层的材料为软性油泥和石英砂。

优选地，所述软性油泥的成分组成包括62份的滑石粉，30份的凡士林和8份的工业用蜡。

优选地，所述储水管的直径与所述阻隔管的直径相等，所述根系生长管的直径小于所述阻隔管的直径。

优选地，还包括支撑架，所述支撑架上由上至下依次设置有第一支撑板、第二支撑板和第三支撑板，所述第一支撑板上设置有第一通孔，所述第二支撑板上设置有第二通孔，所述第三支撑板上设置有第三通孔，所述第一通孔、第二通孔及第三通孔一一对应；所述第一通孔和所述第二通孔的直径与所述储水管的直径相等，所述第三通孔的直径大于所述根系生长管的直径且小于所述储水管的直径。

优选地，所述第一通孔、所述第二通孔及所述第三通孔均为三个。

本发明水生植物根系分泌物原位收集装置相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明水生植物根系分泌物原位收集装置结构简单，实现了水生植物根系分泌物的原位收集。本发明水生植物根系分泌物原位收集装置可自由拆卸，重复安装，能够有效阻隔上覆水体对根系生长的沉积物环境进行扰动，并可以根据实际需要调节不同组件尺寸和部件位置灵活使用。

本发明水生植物根系分泌物原位收集装置利用两个大小不同孔径的圆环形成阶梯型凹槽，并搭配软性油泥和石英砂，实现了水生植物定植和地上-地下植物组织有效隔离并可在二者互不影响条件下分别对其介导的环境过程进行研究。本发明水生植物根系分泌物原位收集装置中各部件所用材质均为无毒无害的材质，可以确保水生植物正常生长所需光需求同时对水生植物生长不会有任何危害。

本发明水生植物根系分泌物原位收集装置实现了水生植物地上组织和地下组织隔离，通过配合快插接头、软管、蠕动泵和采样器等部件使用可在极小扰动条件下获取根际和非根际沉积物间隙水，并且大大简化了水生植物根系分泌物的收集方法和步骤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明水生植物根系分泌物原位收集装置的结构示意图；

图2为本发明水生植物根系分泌物原位收集装置中支撑架的结构示意图；

其中，1-出水管，2-储水管，3-进水管，4-储水管内螺纹，5-阻隔管外螺纹，6-第一圆环，7-阻隔管内螺纹，8-第二圆环，9-根袋，10-根系生长管外螺纹，11-根系生长管，12-根际区域取样器，13-底部通孔，14-非根际区域取样器，15-上通孔，16-下通孔，17-阻隔管，18-支撑架，19-第一支撑板，20-第一通孔，21-第二支撑板，22-第二通孔，23-第三支撑板，24-第三通孔。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种水生植物根系分泌物原位收集装置，以解决现有技术存在的问题，实现水生植物根系分泌物的原位收集。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1-2，其中，图1为本发明水生植物根系分泌物原位收集装置的结构示意图；图2为本发明水生植物根系分泌物原位收集装置中支撑架的结构示意图。

如图1-2所示，本实施例水生植物根系分泌物原位收集装置包括依次螺纹连接的储水管2、阻隔管17和根系生长管11，储水管2底端设置有储水管内螺纹4，阻隔管17顶端设置有阻隔管外螺纹5、底端设置有阻隔管内螺纹7，根系生长管11顶端设置有根系生长管外螺纹10；还包括用于放置上述组合管体的支撑架18。

其中，储水管2的顶部设置有出水管1、底部设置有进水管3，进水管3和出水管1连接有蠕动泵。阻隔管17的中部设置有第一圆环6，根系生长管11靠近阻隔管17的一端与阻隔管17夹设有第二圆环8，第二圆环8的内径小于第一圆环6的内径，第二圆环8的底部固设有与第二圆环8的内环相通的根袋9，根袋9位于根系生长管11中；根系生长管11的底端封闭，且根系生长管11的底面中央设置有底部通孔13，根系生长管11的侧壁上设置有上通孔15和下通孔16，底部通孔13、上通孔15和下通孔16中分别设置有快接插口。

在本实施例中水生植物穿过第一圆环6的内环和第二圆环8的内环，第一圆环6、第二圆环8及水生植物之间的缝隙内填充有阻隔层，阻隔层的材料为软性油泥和石英砂；软性油泥的成分组成包括62份的滑石粉，30份的凡士林和8份的工业用蜡。

在本实施例中阻隔层不仅能够阻隔储水管2中的水进入根系生长管11中，还辅助实现了对水生植物的定植。

本实施例水生植物根系分泌物原位收集装置中储水管2和根系生长管11的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，阻隔管17、第一圆环6和第二圆环8的材料为聚氯乙烯；根袋9为尼龙网袋，尼龙网袋的材料为玻璃纤维增强尼龙，玻璃纤维增强尼龙的成分包括5～20份玻璃纤维、10～50份尼龙树脂、3～10份苄基萘磺酸甲醛缩合物、5～20份麻纤维、1～6份竹油、0.2～1份硼酸盐、0.1～0.3份扩链剂、0.2～1.4份增韧剂、0.1～0.2份酚醛树脂固化剂、0.1～1份润滑助剂、0.02～0.1份生物杀灭剂、0.01～1份抗氧剂。根袋9可以通过环形卡环紧固于第二圆环8上。

在本实施例中，储水管2的直径与阻隔管17的直径相等，根系生长管11的直径小于阻隔管17的直径。

支撑架18上由上至下依次设置有第一支撑板19、第二支撑板21和第三支撑板23，第一支撑板19上设置有三个第一通孔20，第二支撑板21上设置有三个第二通孔22，第三支撑板23上设置有三个第三通孔24，第一通孔20、第二通孔22及第三通孔24一一对应；第一通孔20和第二通孔22的直径与储水管2的直径相等，第三通孔24的直径大于根系生长管11的直径且小于储水管2的直径。在使用时，将储水管2、阻隔管17和根系生长管11的组合管体穿过第一通孔20、第二通孔22和第三通孔24，由于第三通孔24的直径小于阻隔管17的直径，故组合管体中的阻隔管17还被第三支撑板23支撑。

本实施例水生植物根系分泌物原位收集装置适用于水生植物根际与非根际沉积物物质迁移研究和水生植物根系分泌物的原位连续收集。

当使用本实施例水生植物根系分泌物原位收集装置研究水生植物根际与非根际沉积物物质迁移时：

将过100目筛的沉积物样品混匀后，填充到根袋9和根系生长管11中，充分摇匀后将预培养好的水生植物幼苗定植于阻隔管17中，然后将水生植物幼根小心埋于根袋9中，植物根系生长过程中根系活动被固定在圆筒形的尼龙网根袋9中；然后将储水管2、根系生长管11和阻隔管17进行紧固连接，最后将组装好的筒状根箱装置至于支撑架18，并置于温室内进行培养，培养过程中根系生长管11外侧包裹一层铝箔进行避光，同时可根据自然条件模拟天然中水体溶解氧、温度、离子强度和pH等条件调节储水管内的上覆水体环境参数，并通过进水管3和出水管1外接蠕动泵进行流动性培养。根据植物的根系生长特征，选择不同的位置和时间段，通过根系生长管11预埋根际区域取样器12和非根际区域取样器14可原位采集受试植物根际和非根际沉积物中间隙水样进行物质分析。在植物生长周期之后，可分离根系生长管11，利用切刀和切环采集根袋9内部和外侧不同位置沉积物样进行分析。

当使用本实施例水生植物根系分泌物原位收集装置原位连续收集水生植物根系分泌物时：

将水生植物定植于尼龙网筒状根袋9内，然后将未填充任何基质的根系生长管11紧固连接至阻隔管17上。将装有水生植物的根箱置于支架上，按照实施例2提供必要的光照和上覆水体，随后通过根系生长管11下通孔16泵入植物营养液进行1~2周水生植物水培培养实验，可根据水生植物生长特性，选择性通过上通孔15对营养液进行曝气以保证根系呼吸对氧气需求。

收集水生植物根系分泌物时，首先打开根系生长管11底部通孔13快速排空营养液，随即开启下通孔16泵入超纯水对根系和根系生长管充分清洗，打开底部通孔13排空，反复清洗3次；然后，按照上述操作泵入30 mg L^-1的氯霉素并浸泡2小时后排空以消除微生物对根系分泌物过程的影响；最后，将55 mg L^-1的氯化钙收集液泵入根系生长管11进行根系分泌物原位连续收集，待受试水生植物根系完成根系分泌所需时间后，可打开底部通孔13排空收集液并装入棕色高密度聚乙烯瓶中，浓缩后分析根系分泌物组成特征。

在实际操作过程中，水生植物的根部完全浸泡在营养液中，可以随时观察根部的生长状态，而在观察后需立即将根系生长管11外壁采用铝箔纸进行包裹保证植物根系生长避光。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“笫二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种水生植物根系分泌物原位收集装置，其特征在于：包括依次螺纹连接的储水管、阻隔管和根系生长管；所述储水管的顶部设置有出水管、底部设置有进水管；所述阻隔管的中部设置有第一圆环，所述根系生长管靠近所述阻隔管的一端与所述阻隔管夹设有第二圆环，所述第二圆环的内径小于所述第一圆环的内径，所述第二圆环的底部固设有与所述第二圆环的内环相通的根袋，所述根袋位于所述根系生长管中；所述根系生长管的底端封闭，且所述根系生长管的底面中央设置有底部通孔，所述根系生长管的侧壁上设置有上通孔和下通孔，所述底部通孔、所述上通孔和所述下通孔中分别设置有快接插口；所述根袋为尼龙网袋，所述尼龙网袋的材料为玻璃纤维增强尼龙，所述玻璃纤维增强尼龙的成分包括5～20份玻璃纤维、10～50份尼龙树脂、3～10份苄基萘磺酸甲醛缩合物、5～20份麻纤维、1～6份竹油、0.2～1份硼酸盐、0.1～0.3份扩链剂、0.2～1.4份增韧剂、0.1～0.2份酚醛树脂固化剂、0.1～1份润滑助剂、0.02～0.1份生物杀灭剂、0.01～1份抗氧剂；所述根袋通过环形卡环紧固于所述第二圆环上；水生植物穿过所述第一圆环的内环和所述第二圆环的内环，所述第一圆环、所述第二圆环及所述水生植物之间的缝隙内填充有阻隔层，实现对所述水生植物的定植，所述阻隔层的材料为软性油泥和石英砂。

2.根据权利要求1所述的水生植物根系分泌物原位收集装置，其特征在于：所述储水管和所述根系生长管的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，所述阻隔管、所述第一圆环和所述第二圆环的材料为聚氯乙烯。

3.根据权利要求1所述的水生植物根系分泌物原位收集装置，其特征在于：所述进水管和所述出水管连接有蠕动泵。

4.根据权利要求1所述的水生植物根系分泌物原位收集装置，其特征在于：所述软性油泥的成分组成包括62份的滑石粉，30份的凡士林和8份的工业用蜡。

5.根据权利要求1所述的水生植物根系分泌物原位收集装置，其特征在于：所述储水管的直径与所述阻隔管的直径相等，所述根系生长管的直径小于所述阻隔管的直径。

6.根据权利要求5所述的水生植物根系分泌物原位收集装置，其特征在于：还包括支撑架，所述支撑架上由上至下依次设置有第一支撑板、第二支撑板和第三支撑板，所述第一支撑板上设置有第一通孔，所述第二支撑板上设置有第二通孔，所述第三支撑板上设置有第三通孔，所述第一通孔、第二通孔及第三通孔一一对应；所述第一通孔和所述第二通孔的直径与所述储水管的直径相等，所述第三通孔的直径大于所述根系生长管的直径且小于所述储水管的直径。

7.根据权利要求6所述的水生植物根系分泌物原位收集装置，其特征在于：所述第一通孔、所述第二通孔及所述第三通孔均为三个。