CN205623390U - 一种混合基质体系中培养植物的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种混合基质体系中培养植物的装置，该装置包括蓄积液相基质的外部容器(1)和至少1个位于外部容器(1)内用于放置固相基质的活动内胆(2)，活动内胆(2)的侧面及底面为栅网，活动内胆(2)的上部通过支撑架(21)架设于外部容器(1)顶部边沿，活动内胆(2)和外部容器(1)之间设有空隙。与现有技术相比，本实用新型结构简单，操作方便，在混合基质体系中满足植物基本生长条件的同时，可以维持外部环境条件参数的相对稳定，以便获取同一植物在可变环境条件下植物根系的变化参数，以及植物吸收、转运、生长情况；可避免实验中由于植物根系自身或外界理化环境因素的干扰，增强了实验的可操作性并提高了实验的准确性。

Description

一种混合基质体系中培养植物的装置

技术领域

本实用新型涉及植物培养领域，具体涉及一种混合基质体系中培养植物的装置。

背景技术

有土栽培和无土栽培(以水培、固体基质栽培为主)为现有植物培养的常用方式，在园艺、农业、科学研究实验中普遍应用，大多以单一方式进行。有土栽培由土壤向植物根部提供生长条件，无土栽培则是采取人工供给水和营养元素栽培植物的栽培模式，其中固体基质栽培是将根系固定在基质中，水培则将植物根系直接浸没于液体基质中。

植物根际是植物根部与基质环境相互作用的活跃区域，植物-固相基质-液相基质之间的关系非常复杂，涉及土壤学、化学、环境化学、生态学、植物生理学等多学科研究领域。实验环境中多个可控、不可控变量往往协同变化，而难以达到实验的针对性，为单过程研究增添了障碍。

为研究植物在不同基质容重、不同基质水分含量、不同营养元素浓度、或不同浓度的各种污染物等各种可变环境条件下植物的生理状况，成功的植物培养实验的关键在于保证基质理化性质的相对恒定。因而为避免由植物根系吸收和分泌所引起的介质中物质浓度及pH等参数改变，无土栽培(尤其是水培)因其体系相对简单、较易管理的优点在实验中常为优选方法，但实验过程中往往需提供大量营养液、或经常校正、更换营养液来保证实验的准确性；然而，由于土壤具有空间的异质性和时间的易变性，其基质组分过于复杂，土培体系中较多因素难以调控，若要实现外部环境条件参数的相对稳定而研究单因素变量对于植物的影响，土培方式操作性不强，往往难成为实验的首选方式。使用传统土培开展的盆栽试验，其环境误差、人为误差难以控制，且相当费工费时也难以保证测试数据的准确性、代表性和可比性。但不可否认的是，以植物土培体系开展科学实验具有更大的研究与现实意义， 因而设计优化植物有土栽培实验成为了科学研究中的关键。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、操作方便、易于管理的混合基质体系中培养植物的装置，该装置能将一种甚至多种固相基质和液相基质共存于一个体系中，集无土、有土两类植物培养方式于一身，以液相基质的单向流动或循环流动来保证实验中基质理化条件参数的相对恒定。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种混合基质体系中培养植物的装置，该装置包括蓄积液相基质的外部容器和至少1个位于外部容器内部用于放置固相基质的活动内胆，活动内胆数量优选为3个，所述活动内胆的侧面及底面为栅网，活动内胆的上部设有支撑架，所述支撑架架设于外部容器顶部边沿，所述的活动内胆和外部容器之间设有空隙。

所述外部容器液相基质的单向流动或循环流动及流动速度取决于实验周期长短和实验过程中液相基质的理化参数变化(pH、营养元素浓度、暴露污染物浓度等)，以保障环境因素稳定为宜，若参数波动较大应采取单向流动方式或提高流速。

本装置以优化植物实验为导向，针对目前植物培养实验中不可控/难控外部环境多因素对实验产生影响的问题，以液相基质流动通路所形成的外部流动场为核心，通过固相基质与流动的液相基质的充分接触、固相基质间隙水与液相基质的不断交换，从理论上将装置内的区域环境无限扩大，达到保持基质理化条件参数相对恒定的实验需求。

所述的外部容器和活动内胆的尺寸按需而定，为尽可能使内部容器中的固相基质与外部容器中单向/循环流动的液体基质充分接触，使固相基质间隙与流动的液体基质完成充分交换，内胆高度应尽量接近外部容器高度，不低于外部容器高度3.0cm为宜。

所述栅网的网格大小不小于300目。

所述栅网的材质为不锈钢、金属丝、塑料或合成纤维。

所述外部容器的两个相对侧面上分别设有进液口和排液口，进液口和排液口的孔径按需而定，优选0.5～2.0cm。进液口和排液口连接软管，用以使液相基质单向或循环流动，完成流动的液体基质与固相基质间隙水的充分交换，保障植物根际环 境的相对稳定。所述排液口的高度高于进液口的高度。优选的，所述外部容器的进液口位置距容器底部1.0～4.0cm，排液口位置距容器顶部2.0～5.0cm。

所述活动内胆和外部容器之间的空隙中设有气体发生装置，用来保持溶液中的氧饱和状态，满足植物根部气体交换的需要。

所述气体发生装置包括气泡石或导气管，所述导气管上开设小孔，导气管的一端与气泵连接。

所述气泡石放置于活动内胆(2)底部和外部容器(1)底部之间的空隙内；

所述导气管上开设的小孔位于活动内胆(2)底部和外部容器(1)底部之间的空隙内。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在以下几方面：

(1)在混合基质体系中满足植物基本生长条件的同时，可以维持外部环境条件参数的相对稳定，研究各单因素变量对植物生理、生长的影响，以便获取同一植物在不同基质容重、不同基质水分含量、不同营养元素浓度、或不同浓度的各种污染物等可变环境条件下植物根系的变化参数，以及植物吸收、转运、生长情况；

(2)可避免实验中由于植物根系自身或外界理化环境因素的干扰，增强了实验的可操作性并提高了实验的准确性，尤其为开展植物土培实验、研究及阐明实际土壤环境中植物的生理、生长变化过程提供了技术支持。

附图说明

图1为本实用新型装置的结构示意图；

图2为本实用新型装置的剖面图；

图3为本实用新型装置在培养植物后的剖面示意图；

图4为实施例2中装置的俯视图。

其中，1为外部容器，2为活动内胆，3为软管，4为导气管，5为气泵，6为液泵，7为贮液池，8为固相基质，9为液相基质，10为水稻秧苗，11为进液口，12为排液口，21为支撑架，箭头为液体流动方向。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护 范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种混合基质体系中培养植物的装置，其结构如图1所示，该装置外部容器1和活动内胆2，外部容器1和活动内胆2套合而成，活动内胆2底面及四周以400目不锈钢筛网制成，活动内胆2顶部边沿延伸部分作为支撑架21，架于外部容1的顶部边沿，构成透水活动内胆，外部容器1和活动内胆之间留有一定的间隙。外部容器1的两个侧面分别设有进液口11和排液口12，且进液口11与排液口12均与软管3连接。

在使用时，在外部容器1和活动内胆2之间的空隙中，可放置导气管4，该导气管4上开设小孔，并与气泵5相连，其具体位置结构如图2所示。

将固相基质8置于活动内胆2中，本实施例采用的固相基质8为肥力较低的砂土，将液相基质9置于外部容器1内，且液相基质9可在外部容器1和活动内胆2之间的空隙中流动，液相基质9液没过固相基质8约1.5cm，本实施例采用的液相基质9为十分之一强度的霍氏营养液。选取水稻秧苗10作为受试植物，并将其根系固定于固相基质8中，用以测定植物根系对某种环境污染物的吸收，供试污染物提前施加并达到固液吸附平衡，实验时，插入导气管4，外接气泵5，保证植物根部供氧。进料口11和排料口12均通过软管与液泵6连接，通过液泵6控制进出口液流速度100mL/h，采取单向流动方式。同时，打开气泵5，通过导气管4为水稻秧苗10的根部供氧。

本实施例中，实验周期为14天，并以传统水培和土培作为对照。传统水培对照组自实验开始24小时起营养液便出现了明显的pH下降、营养液各元素浓度的变化和目标污染物浓度的降低；土培对照组则主要表现为植物根际区域土壤中目标污染物浓度的降低以及有机、无机组分的变化。然而，利用本实用新型在营养液-土壤混合基质体系中培养水稻，在实验周期内植物生长良好，期间定时监测固相基质与出水口液相基质的各理化指标和污染物浓度，均未发生显著变化，达到预期效果。

应当注意的是，本实施例中，利用本实用新型进行小试实验，内外容器均为敞口长方体容器，外部容器尺寸定为30*20*12cm，内部容器尺寸定为28*18*11cm，但并不局限与此，本实用新型视实验目的和规模需要可制成任意形状和尺寸。

应当注意的是，本实施例中，选取水稻秧苗作为受试植物。但由于不同植物对 水分需求不同，液相基质与固相基质的相对高度可作调整。尤其对于抗涝性较差的植物，在过于紧实的固相基质中可发生涝害，可降低外部液体基质的水位或定期排水透气。

实施例2

采用与实施例1类似的混合基质体系中培养植物的装置，不同之处在于：

(1)在一个外部容器1中同时放置多个活动内胆2，如本实施例放置3个活动内胆2，以便获得同一植物在不同固体基质中生长时其根系的生理参数。

(2)本实施例采取液相循环流动的方式，液相基质经排水口12排入下方贮液池7，再经由液泵6通过连接软管3循环流入进水口11，通过监测贮液池7中液相基质各理化指标的变化可对液相基质进行校正，其具体结构如图4所示。

本实施操作简单，易于管理，在保证实验质量、达到实验目的的同时，节省了人力和物力资源。

以上所述仅是本实用新型的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型构思的前提下，依然可以做出若干改进或者对其中部分技术特征进行等同替换，这些修改、等同替换、改进也应视为本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种混合基质体系中培养植物的装置，其特征在于，该装置包括蓄积液相基质的外部容器(1)和至少1个位于外部容器(1)内部用于放置固相基质的活动内胆(2)，所述活动内胆(2)的侧面及底面为栅网，活动内胆(2)的上部设有支撑架(21)，所述支撑架(21)架设于外部容器(1)顶部边沿，所述的活动内胆(2)和外部容器(1)设有空隙。

2.根据权利要求1所述的一种混合基质体系中培养植物的装置，其特征在于，所述活动内胆的个数为3个。

3.根据权利要求1所述的一种混合基质体系中培养植物的装置，其特征在于，所述栅网的网格大于等于300目。

4.根据权利要求1所述的一种混合基质体系中培养植物的装置，其特征在于，所述栅网的材质为不锈钢、金属丝、塑料或合成纤维。

5.根据权利要求1所述的一种混合基质体系中培养植物的装置，其特征在于，所述外部容器(1)的两个相对侧面上分别设有进液口(11)和排液口(12)，所述排液口(12)的高度高于进液口(11)的高度。

6.根据权利要求1所述的一种混合基质体系中培养植物的装置，其特征在于，所述活动内胆(2)和外部容器(1)之间的空隙中设有气体发生装置。

7.根据权利要求6所述的一种混合基质体系中培养植物的装置，其特征在于，所述气体发生装置包括气泡石或导气管，所述导气管上开设小孔，导气管的一端与气泵连接。

8.根据权利要求7所述的一种混合基质体系中培养植物的装置，其特征在于，所述气泡石放置于活动内胆(2)底部和外部容器(1)底部之间的空隙内；

所述导气管上开设的小孔位于活动内胆(2)底部和外部容器(1)底部之间的空隙内。