專利名稱：一種研究作物根際氧化亞氮排放機理的根箱培養裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于作物根系測量培育領域，更具體涉及一種研究作物根際氧化亞氮排放機理的根箱培養裝置，適用于研究水稻根部不同范圍內氧化亞氮排放。
背景技術：
氧化亞氮(N2O)是重要的溫室氣體，近年來備受關注。據估計，N2O的全球增溫潛勢值為310 (CH4為21)，Imol N2O的增溫效應是CO2的150-200倍，它在大氣中的濃度以每年0.2% 0.3%的速度增加，預計到2050年其濃度將從目前的3.12 X 10-4 mL L-1增加到
3.5 4.0X10-4 mL L-10大氣中N2O濃度的增加不僅加劇了全球的溫室效應，而且間接地破壞臭氧層，導致到達地球表面的紫外輻射強度增加，使人類的生存健康受到影響。據估計大氣中90%的N2O來自地表生物源。土壤特別是農田土壤和熱帶地區的土壤，是全球最主要的N2O排放源，貢獻率高達70% 90%。因此近些年來，農田土壤N2O的排放研究已成為焦點。大量研究表明，農田土壤種植作物時的N2O釋放量一般大于不種植作物時的N2O釋放量，并指出這可能是作物根系活動所致。然而，由于試驗技術和方法的限制性，作物根際對土壤N2O釋放的影響機理目前還不清楚。為了獲取根際不同范圍的土壤樣品，人們設計了多種根箱裝置，但以往的根箱裝置常采用分室法或根墊法使根系形成垂直根面或水平根面，而自然條件下正常發育的根系構型常為圓錐型，這樣就過度限制了作物根系的自然生長狀況。其次，長形或方形的分室根箱裝置適用范圍較小，不適用于土壤根際釋放的N2O等氣體的采集。此外，分室根箱裝置體積較大，搬運不便，拆散比較麻煩，材料再利用率低，制作成本較高。
發明內容
本發明的目的是在于針對現有技術存在的上述問題，提供一種研究作物根際氧化亞氮排放機理的根箱培養裝置，能夠方便、準確地采集根際不同范圍N2O排放和離根表不同距離的土壤樣品。為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案:
一種研究作物根際氧化亞氮排放機理的根箱培養裝置，包括底座，還包括根系距離控制板、圓柱形箱體、根袋和氣體采集裝置，圓柱形箱體底端設置在底板上，根系距離控制板設置在底板上且位于圓柱形箱體內，根系距離控制板上同中心點的各個預設直徑的圓周上分別均勻設置有不銹鋼柱，不銹鋼柱垂直于底座，
根袋設置在同預設直徑的不銹鋼柱之間，根袋包括不銹鋼環、尼龍網套筒和不銹鋼固定柱，不銹鋼環至少為2個 ，各個不銹鋼環同中心線依次從上至下放置，不銹鋼固定柱至少為2個，每個不銹鋼固定柱分別與各個不銹鋼環連接，尼龍網套筒一端封口，另一端開口，尼龍網套筒套設在由不銹鋼環和不銹鋼固定柱構成的不銹鋼支架上，
氣體采集裝置包括蓄電池、注射器、三通閥、硅膠管、風扇和采氣箱體，采氣箱體底端開口且頂端封口，蓄電池與風扇連接，風扇設置在采氣箱體上部的內壁，硅膠管一端穿過采氣箱體頂端，另一端與三通閥的第一出口連接，三通閥的第二出口與注射器連接，三通閥的第三出口與采集瓶連接，氣體采集裝置套設在圓柱形箱體上。一種研究作物根際氧化亞氮排放機理的根箱培養裝置，還包括氣體隔離套筒，氣體隔離套筒套設在同預設直徑的不銹鋼柱上，氣體隔離套筒包括不銹鋼筒，不銹鋼筒底端開口，頂端通過PVC圓板密封，PVC圓板上設置有排氣孔。如上所述的圓柱形箱體由2個半圓形PVC管組成，2個半圓形PVC管連接處填充有硅膠墊，圓柱形箱體上箍設有不銹鋼箍。本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果:
1、本裝置可通過控制根系距離控制板上圓孔與圓心之間的距離，可方便獲取離根際不同距離土壤及土壤N2O氣體排放狀況。2、根袋由于采用了將尼龍網事先套在不銹鋼的支架上，解決了因尼龍網袋易變形而引起的與網面接觸的根際土壤表面凹凸不平的問題，便于對尼龍網外的不同距離根際土壤的界定，提高了根際土壤取樣的精度。同時圓形根袋更加符合作物根系的自然發育狀況，避免了以往平面根系所帶來的實驗誤差。3、圓柱形箱體由兩個半圓PVC管組成，可在采集土壤樣品時拆卸，便于準確對離根際不同距離的土壤樣品采集，同時材料還可重復利用，降低了材料成本。
圖1是本發明側視結構示意 圖2是本發明俯視結構示意 圖3是根袋的結構示意 圖4是圓柱形箱體的結構示意 圖5是氣體采集裝置示意 圖6是氣體隔離套筒示意圖。圖中:1_圓柱形箱體；2_不銹鋼柱；3_不銹鋼支架；4_尼龍網套筒；5-底座；6-插孔；7_根系距離控制板；8_不銹鋼環；9_半圓形PVC管；10_硅膠墊；11_不銹鋼箍；12_蓄電池；13-注射器；14-三通閥；15-硅膠管；16_風扇；17-采氣箱體；18_PVC圓板；19_排氣孔；20-不銹鋼筒。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述:
實施例1:
如圖f圖4所示，一種研究作物根際氧化亞氮排放機理的根箱培養裝置，包括底座5，還包括根系距離控制板7、圓柱形箱體1、根袋和氣體采集裝置，圓柱形箱體I底端設置在底板5上，根系距離控制板7設置在底板5上且位于圓柱形箱體I內，根系距離控制板7上同中心點的各個預設直徑的圓周上 分別均勻設置有插孔6，插孔6內插有不銹鋼柱2，不銹鋼柱2垂直于底座5，
根袋包括不銹鋼環8、尼龍網套筒4和不銹鋼固定柱，不銹鋼環8至少為2個，各個不銹鋼環8同中心線依次從上至下放置，不銹鋼固定柱至少為2個，每個不銹鋼固定柱分別與各個不銹鋼環8連接，尼龍網套筒4 一端封口，另一端開口，尼龍網套筒4套設在由不銹鋼環8和不銹鋼固定柱構成的不銹鋼支架上，根袋放置在圓柱形箱體I內，
如圖5所示，氣體采集裝置包括蓄電池12、注射器13、三通閥14、硅膠管15、風扇16和采氣箱體17，采氣箱體17底端開口且頂端封口，蓄電池12與風扇16連接，風扇16設置在米氣箱體17上部的內壁，娃膠管15 —端穿過米氣箱體17頂端,另一端與三通閥14的第一出口連接，三通閥14的第二出口與注射器13連接，三通閥14的第三出口與采集瓶連接。如圖6所示，一種研究作物根際氧化亞氮排放機理的根箱培養裝置，還包括氣體隔離套筒，氣體隔離套筒包括不銹鋼筒20，不銹鋼筒20 —端開口，另一端通過PVC圓板18密封，PVC圓板18上設置有排氣孔19，不銹鋼筒20的內徑與根系距離控制板7上同中心點的各個預設直徑的圓的直徑適配。圓柱形箱體I由2個半圓形PVC管9組成，2個半圓形PVC管9連接處填充有硅膠墊10，圓柱形箱體I上箍設有不銹鋼箍11。實施例2:
圓柱形箱體I由直徑為15cm的PVC管截成，高為19cm，焊接在由PVC板制成的邊長為18cm的方形的底座5上。根系距離控制板7由壁厚為2cm的PVC板制成,直徑為14cm,內置于圓柱形箱體I底部。在根系距離控制板7上等距離打直徑為3mm的插孔6，插孔6與根系距離控制板7中心的距離分別為2、3和4cm，同一距離的插孔6為4個，每兩相隔90°。在每一插孔6上垂直插入外徑與插孔6適配且高為17cm的不銹鋼柱2。不銹鋼支架3由三個不銹鋼環8和三根不銹鋼柱焊接而成，不銹鋼支架3為三個規格，可分別卡設在不同預設直徑的圓周上分布的不銹鋼柱2內，不銹鋼支架3外套200目的尼龍網套筒4，尼龍網套筒4底端封口。整個根袋高為15cm。根袋垂直內置于箱體中心，如圖2所示。
作為另一種優選方案，圓柱形箱體I由兩個半圓形的PVC管9制成,直徑為15cm,高為19cm。兩個不銹鋼箍11使兩個半圓形PVC管9緊密連接在一起，在兩個半圓形PVC管9接口處放置硅膠墊，確保連接處緊密性。氣體采集裝置的采氣箱體17同為圓形的PVC管，套設在圓柱形箱體I上，高度根據作物長勢選擇。采氣箱體17頂端由的PVC圓板密封。風扇16內置在采氣箱體17頂的內面，風扇16的電源線伸出采氣箱體17與蓄電池12 (6-DZM-20)連接，蓄電池12為風扇16提供動力，風扇16攪拌采氣箱體17內的氣體使氣體混合均勻。硅膠管15(內徑0.5cm)穿過采氣箱體17頂面，一部分插入采氣箱體17，一部分留在采氣箱體17外，硅膠管15將采氣箱體17內的氣體導出采氣箱體17外；采氣箱體17外那部分硅橡膠管15末端連接上三通閥14 (CT III型)的一個出口，三通閥14其它兩個出口分別連接注射器13 (50ml)和采氣瓶，通過改變三通閥14的方位改變氣體流向，方便氣體收集。氣體隔離套筒由不銹鋼管20制成(管壁厚度為1mm)，高為16cm，氣體隔離套筒為三種規格，可分別套設在根系距離控制板7上不同預設直徑的圓周上分布的不銹鋼柱2上。不銹鋼管20的頂端由PVC圓板18密封，并在PVC圓板18上鉆一排氣孔19，以便氣體排除，使用時可沿不同距離的不銹鋼柱2垂直插到土壤中，再用膠帶封閉排氣孔19，方便不同范圍內氣體的采集。本發明的用于研究作物根際對氧化亞氮排放影響的根箱裝置。實際使用過程如下:
首先，根據農田土壤實際情況計算相同裝土高度時，根袋和用作作物培養的圓柱形箱體I內所需用土量，按照相應的用土量將土壤分別裝到根袋和圓柱形箱體I內，為防止根袋上的尼龍網被土擠壓變形，土壤應分層裝入。裝土高度以與根袋頂部一致為宜，且根袋內外土壤高度應保持一致。裝土完畢后，在根袋內播入供試植物種子或栽入幼苗，并根據土量計算施肥量和加水量。需要采集氣體時，將氣體采集裝置套設在作為作物培養裝置的圓柱形箱體I上(箱體內有植物時，氣體采集裝置的箱體高度可根據植株高度制定)，對齊，用膠帶密封周緣以防氣體逸出。采集氣體之前將風扇16與蓄電池12用風扇自帶導線連接，風扇運轉使箱體內密閉體系的氣體混合均勻，然后在不同時間段用注射器通過連接在硅膠管上的三通閥14抽取氣體，并轉移到氣體采樣瓶備測。當需要采集根際不同距離土壤N2O時，先把根袋取出，再把氣體隔離筒套設在預設直徑為4的圓周上分布的不銹鋼柱2上，并將氣體隔離筒用力壓到根箱底部，用膠帶密封氣體隔離筒上的排氣孔，再把氣體采集裝置套設在圓柱形箱體I上好進行采氣。采氣完畢取出氣體隔離筒，再依次把氣體隔離筒套套設在預設直徑為6、8的圓周上分布的不銹鋼柱2上，沿相應不銹鋼柱垂直下壓到土壤中，并依次進行采氣。當需要進行根際土壤取樣時，取下作為根際土壤采集的圓柱形箱體I的不銹鋼箍11，用刀片把粘合半圓形PVC管9與底座5的玻璃膠割開，取下一個半圓形PVC管9，移走硅膠墊，以另一半圓柱形箱體的邊緣與裝置中心為一邊，用剖面刀由上而下垂直切出一 45°寬的立體V型切口，使圓柱形箱體I中心的根袋外層部分露出，觀察作物根系在垂直方向上的分布情況。根袋內的土壤視為根際土，根袋外的土壤可根據研究需要進行不同距離的采集。本文中所描述的具體實施例僅僅是 對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
權利要求
1.一種研究作物根際氧化亞氮排放機理的根箱培養裝置，包括底座(5)，其特征在于:還包括根系距離控制板(7)、圓柱形箱體(I)、根袋和氣體采集裝置，圓柱形箱體(I)底端設置在底板(5)上，根系距離控制板(7)設置在底板(5)上且位于圓柱形箱體(I)內，根系距離控制板(7)上同中心點的各個預設直徑的圓周上分別均勻設置有不銹鋼柱(2)，不銹鋼柱(2)垂直于底座(5)， 根袋設置在同預設直徑的不銹鋼柱(2)之間，根袋包括不銹鋼環(8)、尼龍網套筒(4)和不銹鋼固定柱，不銹鋼環(8)至少為2個，各個不銹鋼環(8)同中心線依次從上至下放置，不銹鋼固定柱至少為2個，每個不銹鋼固定柱分別與各個不銹鋼環(8)連接，尼龍網套筒(4)一端封口，另一端開口，尼龍網套筒(4)套設在由不銹鋼環(8)和不銹鋼固定柱構成的不銹鋼支架上， 氣體采集裝置包括蓄電池(12)、注射器(13)、三通閥(14)、硅膠管(15)、風扇(16)和采氣箱體(17 )，采氣箱體(17 )底端開口且頂端封口，蓄電池(12 )與風扇(16 )連接，風扇(16 )設置在采氣箱體(17)上部的內壁，硅膠管(15)—端穿過采氣箱體(17)頂端，另一端與三通閥(14)的第一出口連接，三通閥(14)的第二出口與注射器(13)連接，三通閥(14)的第三出口與采集瓶連接，氣體采集裝置套設在圓柱形箱體(I)上。
2.根據權利要求1所述的一種研究作物根際氧化亞氮排放機理的根箱培養裝置，其特征在于:還包括氣體隔離套筒，氣體隔離套筒套設在同預設直徑的不銹鋼柱(2)上，氣體隔離套筒包括不銹鋼筒(20)，不銹鋼筒(20)底端開口，頂端通過PVC圓板(18)密封，PVC圓板(18)上設置有排氣孔(19)。
3.根據權利要求1所述的一種研究作物根際氧化亞氮排放機理的根箱培養裝置，其特征在于:所述的圓柱形箱體(I)由2個半圓形PVC管(9)組成，2個半圓形PVC管(9)連接處填充有硅膠墊(10 )，圓柱形箱體(I)上箍設有不銹鋼箍(11)。
全文摘要
本發明公開了一種研究作物根際氧化亞氮排放機理的根箱培養裝置，包括底座，還包括根系距離控制板、圓柱形箱體、根袋和氣體采集裝置，圓柱形箱體底端設置在底板上，根系距離控制板設置在底板上且位于圓柱形箱體內，根系距離控制板上同中心點的各個預設直徑的圓周上分別均勻設置有插孔，插孔內插有不銹鋼柱，不銹鋼柱垂直于底座，圓柱形箱體由2個半圓形PVC管組成，2個半圓形PVC管連接處填充有硅膠墊，圓柱形箱體上箍設有不銹鋼箍。本發明可方便獲取離根際不同距離土壤及土壤N2O氣體排放狀況。
文檔編號A01G9/02GK103081746SQ20131005469
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月20日 優先權日2013年2月20日
發明者張振興, 張文釗, 魏文學 申請人:中國科學院亞熱帶農業生態研究所