CN205249917U - 一种土壤即时根际模拟培养装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种土壤即时根际模拟培养装置，由种苗槽、陶粒柱、聚乙烯网、聚乙烯桶、支撑点组成，种苗槽位于陶粒柱上部中间位置，支撑点放置于陶粒柱下部，聚乙烯桶底部，起到支撑的作用，陶粒柱内部存在诸多连通的孔隙，可以允许根系自由穿过及生长，支撑点的高度根据陶粒柱与聚乙烯桶的间距而调整。本实用新型设计合理，制作简便成本低。采用该装置用营养液培养一段时间后，剪除聚乙烯网，通过控制陶粒柱与聚乙烯桶的间距，就可以即时模拟根际环境。该装置操作简单，可以克服传统根际模拟方法时间长、误差大的缺点，根系对根际土壤的作用时间可以准确测定，可以有效的研究根际土壤理化性质对根系吸收代谢的影响。
Description
技术领域
本实用新型属于土壤科学领域，涉及一种土壤培养装置，具体涉及一种一种土壤即时根际模拟培养装置及其应用。
背景技术
根际是指受植物根系活动对土壤的影响，在物理、化学和生物学性质上不同于土体的那部分微域土区。根际的范围很小，一般指离跟轴表面数毫米之内。根际是植物、土壤和微生物及其环境相互作用的中心，是植物和土壤环境之间物质和能量交换最剧烈的区域，是各种养分和有害物质从无机环境进入生命系统参与食物链物质循环的必经通道和瓶颈。环境胁迫下的根际动态是植物对环境刺激响应的集中表现，植物根系释放的分泌物强烈地改变了根际的生物学和化学过程，不仅可以活化土壤养分、提高土壤养分资源的利用效率，而且还可以钝化根际中的有毒物质，免遭植物毒害，减少对食物链的污染。此外，通过根际调控利用植物的超累积作用，能有效地对土壤环境污染进行生物修复。正因为如此，有关根际的研究一直是国内外环境生物学、植物学、植物生理学、土壤学、微生物学、生态学、遗传学和分子生物学联合研究的热点，是国际研究的前沿领域。
传统的根际土壤的取样方法一般为抖动法，简而言之就是将粘附于根系上的土壤抖动下来，这种方法在不同植物种类、土壤类型、土壤含水量的环境下，存在着取样量不一致的问题，且易导致少数根系组织尤其是根毛的残留，影响试验的准确性。现在研究根际的方法主要为根箱或根袋法，即采用方形窄箱或者孔径小于根系的根袋将根系限制在一定的生长范围内，此范围内的土壤认定为根际土壤。根袋一般体积较小且埋于土壤中易变形，严重限制了根系的生长。为保证根箱内根系的密集度，大多数根箱都设计的较小，难以完成植物整个生育期的研究，且这类根箱根系并非均匀分布，在隔层土壤中不可避免的存在非根际土壤，因此无法精确地研究根系的作用部位，同时也受作物种类的限制。根箱窄小的隔间，同时也限制了根系的横向生长，不利于研究自然状态下根际的变化。
在申请号为200910077078.9的专利中公开了一种根际微生物的培养装置，采用尼龙网将培养箱分割为三个长方体。在申请号为201010533303.1的专利中公开了一种根际土壤模拟培养装置，可以采集离根际不同距离的土壤。现有的模拟根际环境的根箱均采用植物生长一段时间后根系充满装置的方法，但这种模拟方法存在三大问题：1.植物根系生长需要经历从小到大，从无到有的过程，且根系在土体中生长并不均匀，且何时充满土体难以准确确定，即土壤与根系的准确接触时间难以确定；2.在植物生长的过程中，土壤中各物质发生着复杂的转化、吸收、吸附等一系列过程，易混淆根系与土壤培养的作用；3.若研究土壤特定因子对植物根系吸收、代谢的影响，土壤特定因子会因为长期培养而发生变化，难以确定为根系的作用。例如研究根际土壤酸度对小白菜吸收氮源的影响，采用传统模拟方法培养一段时间后，土壤酸度会发生较大变化，难以准确确定根际酸度的效应。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的缺陷，提供一种土壤即时根际模拟装置，主要由种苗槽、陶粒柱、聚乙烯网，聚乙烯桶，支撑点组成，陶粒柱内部存在诸多连通的孔隙，可以允许根系自由穿过及生长，陶粒柱外包裹一层孔径为24微米的聚乙烯网，聚乙烯网紧贴聚乙烯桶内壁，种苗槽位于陶粒柱上部中间位置，支撑点放置于聚乙烯网底部，起到支撑的作用。
陶粒柱与聚乙烯桶的边缘间距及底部间距均为0.3-1.0cm，支撑点的高度根据陶粒柱与聚乙烯桶的间距而调整。
利用本实用新型提供的土壤即时根际模拟培养装置在研究土壤理化性质对根系吸收代谢的影响中的应用。
本实用新型装置的应用通过以下步骤实现：
(1)种子在清水中浸泡24h后，放于培养皿中发芽，第三天后，选取胚芽已经萌动的种子放置于种苗槽中，将包裹着聚乙烯网的陶粒柱放置于底部放有支撑点的聚乙烯桶中；
(2)向聚乙烯桶中添加营养液至刚刚漫过玉米种子，营养液中含8mmolL-1NaNO3、1mmolL-1Glycine、4mmolL-1CaCl2、2mmolL-1K2SO4、2mmolL-1KH2PO4、1.4mmolL-1MgSO4·7H2O、0.1mmolL-1NaMoO4·2H20、0.4mmolL-1CuSO4·5H2O、1mmolL-1ZnSO4·7H2O、8mmolL-1H3BO3、10mmolL-1MnCl2、5mmolL-1Na2EDTA、18.3mmolL-1FeSO4·7H2O，每三天更换一次营养液；
(3)培养15-25天后，将陶粒柱从聚乙烯桶中取出，用剪刀小心的将聚乙烯网减掉，此时陶粒柱被根系紧紧地包裹，采用纯净水多次清洗陶粒柱及根系，最后用吸水纸将陶粒柱中的水分吸干；
(4)在聚乙烯桶底部添加一层0.5cm厚的过2mm筛、含水量15-40％的土壤，将陶粒柱放置于底部放有支撑点的聚乙烯桶中，陶粒柱与聚乙烯桶间距同样为0.5cm，过2mm筛、含水量15-40％的土壤添加到陶粒柱与聚乙烯桶的缝隙中，轻微震荡使其填充均匀；
(5)向土壤中添加一定量的水分，若研究植物根际养分的吸收，也可添加特定物质，培养特定时间后，采集土壤及根系样品测定。
本实用新型装置设计合理，制作简单成本低。利用本实用新型装置，可以克服传统根际模拟方法时间长、误差大的缺点，只需添加土壤到装置中就可以模拟根际环境，根系对根际土壤的作用时间可以准确测定，短期内土壤的特定理化性质也不会发生较大变化，可以有效的研究土壤理化性质对根系吸收代谢的影响。
附图说明
图1是本实用新型装置结构示意图。
图2是土壤pH对玉米根际氨基酸吸收量的影响。
图3是土壤pH对小白菜根际氨基酸吸收量的影响。
具体实施方式
本实用新型结合附图和实施例作进一步的说明。
实施例1
参见图1，一种土壤即时根际模拟装置，主要由种苗槽1、陶粒柱2、聚乙烯网3,聚乙烯桶4，支撑点5组成，陶粒柱2内部存在诸多连通的孔隙，可以允许根系自由穿过及生长，陶粒柱2外包裹一层孔径为24微米的聚乙烯网3，聚乙烯网3紧贴聚乙烯桶4内壁，种苗槽1位于陶粒柱2上部中间位置，支撑点5放置于聚乙烯网3底部，起到支撑的作用。
陶粒柱2与聚乙烯桶4的边缘间距及底部间距均为0.3-1.0cm，支撑点5的高度根据陶粒柱2与聚乙烯桶4的间距而调整。
实施例2
(1)玉米种子在清水中浸泡24h后，放于培养皿中发芽，第三天后，选取胚芽已经萌动的玉米种子放置于种苗槽中，将包裹着聚乙烯网的陶粒柱放置于底部放有支撑点的聚乙烯桶中；
(2)向聚乙烯桶中添加营养液至刚刚漫过玉米种子，营养液中含8mmolL-1NaNO3、1mmolL-1Glycine、4mmolL-1CaCl2、2mmolL-1K2SO4、2mmolL-1KH2PO4、1.4mmolL-1MgSO4·7H2O、0.1mmolL-1NaMoO4·2H20、0.4mmolL-1CuSO4·5H2O、1mmolL-1ZnSO4·7H2O、8mmolL-1H3BO3、10mmolL-1MnCl2、5mmolL-1Na2EDTA、18.3mmolL-1FeSO4·7H2O，每三天更换一次营养液；
(3)培养20天后，将陶粒柱从聚乙烯桶中取出，用剪刀小心的将聚乙烯网减掉，此时陶粒柱被根系紧紧地包裹，采用纯净水多次清洗陶粒柱及根系，最后用吸水纸将陶粒柱中的水分吸干；
(4)将采集于浙江大学紫金港西区的土壤过2mm筛、使其含水量为30％，测得其pH为5.22，采用添加0.1molL-1硫酸使其pH降为4.22，添加0.1molL-1氢氧化钠使其pH升为6.22，将三种pH土壤室温黑暗条件下放置10天后，备用
5)分别在聚乙烯桶底部添加一层0.5cm厚的上述处理过土壤，将陶粒柱(2)放置于底部放有支撑点的聚乙烯桶中，陶粒柱与聚乙烯桶间距同样为0.5cm，取上述土壤添加到陶粒柱与聚乙烯桶的缝隙中，轻微震荡使其填充均匀；
(5)向不同pH土壤中添加10ml丰度为99.8％、浓度为0.01molL-1的13C,15N-Gly溶液，培养4h后，采集土壤及根系样品测定，研究根际pH对玉米吸收分子态氨基酸的影响。
从图2可以看出，根际pH对玉米吸收根际氨基酸具有显著的影响，低pH条件下，氨基酸的吸收量显著降低，而在pH为6.22条件下氨基酸的吸收量显著提高。表明根际酸度是影响植物吸收氨基酸的重要因素，因此在以后的研究及生产实践中应该注意调节土壤酸度。采用该装置，可以即时的研究根际环境对植物吸收氨基酸的影响，避免了传统方法中长期培养可能产生的一系列误差。
实施例3
(1)小白菜种子在清水中浸泡24h后，放于培养皿中发芽，第三天后，选取胚芽已经萌动的小白菜种子放置于种苗槽中，将包裹着聚乙烯网的陶粒柱放置于底部放有支撑点的聚乙烯桶中；
(2)向聚乙烯桶中添加营养液至刚刚漫过小白菜种子，营养液中含8mmolL-1NaNO3、1mmolL-1Glycine、4mmolL-1CaCl2、2mmolL-1K2SO4、2mmolL-1KH2PO4、1.4mmolL-1MgSO4·7H2O、0.1mmolL-1NaMoO4·2H20、0.4mmolL-1CuSO4·5H2O、1mmolL-1ZnSO4·7H2O、8mmolL-1H3BO3、10mmolL-1MnCl2、5mmolL-1Na2EDTA、18.3mmolL-1FeSO4·7H2O，每三天更换一次营养液；
(3)培养25天后，将陶粒柱从聚乙烯桶中取出，用剪刀小心的将聚乙烯网减掉，此时陶粒柱被根系紧紧地包裹，采用纯净水多次清洗陶粒柱及根系，最后用吸水纸将陶粒柱中的水分吸干；
(4)将采集于浙江大学紫金港西区的土壤过2mm筛、使其含水量为30％，测得其pH为5.22，采用添加0.1molL-1硫酸使其pH降为4.22，添加0.1molL-1氢氧化钠使其pH升为6.22，将三种pH土壤室温黑暗条件下放置10天后，备用
5)分别在聚乙烯桶底部添加一层0.3cm厚的上述处理过土壤，将陶粒柱(2)放置于底部放有支撑点的聚乙烯桶中，陶粒柱与聚乙烯桶间距同样为0.3cm，取上述土壤添加到陶粒柱与聚乙烯桶的缝隙中，轻微震荡使其填充均匀；
(5)向不同pH土壤中添加10ml丰度为99.8％、浓度为0.01molL-1的13C,15N-Gly溶液，培养4h后，采集土壤及根系样品测定，研究根际pH对小白菜吸收分子态氨基酸的影响。
从图3可以看出，与玉米的吸收规律相似，小白菜在酸度为6.22条件下吸收氨基酸量最大，然而其吸收能力要低于玉米。因为玉米根系强壮，根系分泌物较多，因此我们设定0.5cm间距，而小白菜根系生长较慢且娇嫩，故采用0.3cm的间距。在使用该装置的过程中，应根据植物根系的生长能力、根系分泌物的多少、根系穿透力来确定陶粒柱与聚乙烯桶的间距。
Claims (4)
1.一种土壤即时根际模拟培养装置，其特征在于，由种苗槽(1)、陶粒柱(2)、聚乙烯网(3),聚乙烯桶(4)，支撑点(5)组成，陶粒柱(2)外包裹一层孔径为24微米的聚乙烯网(3)并放入聚乙烯桶(4)内，种苗槽(1)位于陶粒柱(2)上部中间位置，支撑点(5)放置于聚乙烯网(3)底部。
2.根据权利要求1所述的一种土壤即时根际模拟培养装置，其特征在于，陶粒柱(2)与聚乙烯桶(4)的边缘间距及底部间距均为0.3-1.0cm。
3.根据权利要求1所述的一种土壤即时根际模拟培养装置，其特征在于，支撑点(5)的高度根据陶粒柱(2)与聚乙烯桶(4)的间距而调整。
4.根据权利要求1所述的一种土壤即时根际模拟培养装置，其特征在于，聚乙烯网(3)孔径为24微米。
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2015
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