專利名稱：一種原位測定植物根系呼吸的測定裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及植物根系的呼吸研究領域，尤其涉及一種原位測定植物根系呼吸的測
定裝置。
背景技術：
土壤呼吸是指土壤釋放CO2的過程，主要是由生物氧化有機物和根系呼吸產生，另有極少部分是由土壤動物和化學氧化釋放。準確測定出根系呼吸的相關數據，例如:二氧化碳濃度，濕度，溫度等，對研究土壤呼吸以及根系在土壤中代謝情況有著極大的推進作用。目前，本領域內所用的土壤CO2通量原位測定方法及裝置，如專利申請號為201210231267.2的發明專利具體公開了一種土壤栽培條件下植物根系原位動態觀測裝置和系統及觀測方法。該專利所述裝置為植物根系生長的生長室，包括設置于同一底板上的主室和若干分室，每一分室是由兩個相對豎立的透明觀察面和一個外側面構成的框體空間，所有分室之間呈放射狀接合后所形成的連通各分室的空間構成主室。所述系統包括生長室、遮光罩、水肥調控系統、圖像采集系統和根系參數分析系統。將噴濕的土壤裝入生長室中，并置入防堵出水口，于主室中栽入植株，罩上遮光罩，使用水肥調控系統調節分室內水肥狀況，利用圖像采集系統對觀察面的根系進行圖像捕獲，使用根系參數分析系統對根系參數進行測量分析，雖然該專利實現了對不同類型作物，尤其是大、中型作物根系的原位動態觀測，還適用于同時觀測不同培養條件下根系的動態生長情況。但是，由于氣體收集頭安裝在定位桿上后直接插入土中，對土壤的氣體進行采集，其所采集的氣體包括了生物氧化有機物呼吸和根系呼吸產生CO2氣體，這對單純測量根系呼吸產生了較大的影響，測定的結果無法非常貼近根系呼吸正常數值。而且上述的系統結構復雜，造價高，不利于推廣使用。因此，有必要設計一種更為實用且測定結果更準確的根系呼吸的測定系統。
發明內容
鑒于現有技術的不足，本發明的目的在于根據土壤呼吸特性，設計一種根系呼吸測定更為準確且結構簡單、造價低，便于野外使用的原位測定根系呼吸的測定裝置。本發明的技術方案在于:一種原位測定根系呼吸的測定裝置，由土壤碳通量測量系統、用于原位培養植物根系的根箱、管路系統和細沙組成，土壤碳通量測量系統和根箱之間通過管路系統中的氣體抽樣進氣軟管、氣體抽樣出氣軟管相連，細沙填充于根箱內底部至三分之一處。所述根箱為一立方形的箱型結構，上表面設置有氣密性良好且透明的箱蓋，左側壁靠近箱底處自下而上設置有根系植入孔，進氣管孔、水分補充管孔和氣體抽樣進氣軟管孔，右側壁上也對應設置有抽氣管孔、氣體抽樣出氣軟管孔。所述的管路系統由進氣管、水分補充管、氣體抽樣進氣軟管、抽氣管、氣體抽樣出氣軟管構成。進氣管穿過箱體側壁上的進氣管孔，一端開口在箱體內，另一端開口與箱體外大氣相通，管上設置有進氣閥門，關閉進氣閥門可阻斷氣體通路。抽氣管與進氣管對稱設置，一端開口在箱體內，另一端開口通過箱體外氣體緩沖瓶后與抽氣裝置相連，抽氣時首先要打開進氣管的進氣閥門，終止抽氣后關閉閥門，抽氣裝置為電動抽氣泵或大容量的針筒。水分補充管為一 “L”狀硬管，“L”狀硬管穿過箱體側壁上的水分補充管孔，“L”狀硬管的下端開口于中上部的空間內，“L”狀硬管的上端設置有水閥門和漏斗。需要時可通過水分補充管可向箱體內補充水分，在收集氣體階段要保證水閥門一致處于關閉狀態，防止氣體溢出或大氣混入箱體內。氣體抽樣進氣軟管和氣體抽樣出氣軟管分別穿過箱體側壁上的氣體抽樣進氣軟管孔和氣體抽樣出氣軟管孔，他們的一端位于箱體內，另一端與土壤碳通量測量系統相接，形成箱內氣體循環通路，用于采集并測定根系呼吸的相關氣體數據。本發明所述土壤碳通量測量系統為L1-8100系統。采用本發明所述的原位測定根系呼吸的測定裝置，測定時按以下步驟進行:
(O選定待測定根系的區域，挖設土坑并使植物的根系裸露；
(2)先將根箱放入土坑中，再將植物的根系穿過根系植入孔埋入預設根箱內的細沙中培養，保持根系的活性；
(3)測定時，關閉進氣閥門，利用土壤碳通量測量系統對根箱里的二氧化碳濃度、濕度和溫度等進行測定，獲得根系呼吸的相關數據；
(4)測定一次后，先開啟進氣閥門，再開啟抽氣裝置，對根箱內的氣體進行更換，使其與外界空氣保持一致；如果需要對測定的根系補充水分，可通過水分補充管補充適量的水分；
(5)重復上述步驟(3)和(4)，直到測定結束。本發明的有益效果在于:一是采用了根箱在原位將根系單獨隔離出來，不僅保證了根系的生命活性，還隔離了土壤中生物氧化有機物呼吸，有利于更精確地研究根系呼吸以及根系呼吸與土壤呼吸的關系等；二是將根箱做成透明的殼體，還可以對根系的生長狀況進行觀測；三是本發明的結構簡單，造價較低，便于推廣使用；四是本發明所公開的方法，操作簡單，便于實現，無需太大的技術要求就能準確測定出根系呼吸，并且可以多次重復測量，求平均值，進一步提高測定的精確度。
圖1為本發明所述的原位測定根系呼吸的測定裝置示意圖。圖2為本發明所述的原位測定根系呼吸的測定裝置使用時實施例示意圖。
具體實施例方式為詳細說明本發明的技術內容、構造特征、所實現目的及效果，結合附圖以實施方式作進一步的說明。圖1中，I是進氣管上設置有進氣閥門；2是進氣管；3是設置于根箱左側壁靠近箱底處的根系植入孔；4是立方形的根箱；5是填充于根箱4內底部至三分之一處的細沙；6是出氣管是與出氣管6相連的氣體緩沖瓶；8是抽氣裝置；9是氣體抽樣出氣軟管；10是土壤碳通量測量系統，本實施例采用的是L1-8100 土壤碳通量測量儀；11是氣體抽樣進氣軟管；12是根箱4上表面設置的透明箱蓋；13是水分補充管，為一 “L”狀硬管，“L”狀硬管的下端開口于中上部的空間內，“L”狀硬管的上端設置有水閥門和漏斗。
圖2中，I是進氣管上設置有進氣閥門；2是進氣管；4是立方形的根箱；5是填充于根箱4內底部至三分之一處的細沙；6是出氣管；7是與出氣管6相連的氣體緩沖瓶；8是抽氣裝置；9是氣體抽樣出氣軟管；10是土壤碳通量測量系統，本實施例采用的是L1-8100土壤碳通量測量儀；11是氣體抽樣進氣軟管；14是待測植物的根系。測定時，參考附圖1和附圖2，設置好本發明所述的的裝置，進行一下步驟的操作:
1、選定待測定根系14的區域，挖設土坑并使植物的根系裸露，注意在這個過程中盡量不要損傷植物根系；
2、先將根箱4放入土坑中，再將植物的根系14埋入根箱4內的細沙5中培養，蓋嚴根箱4的蓋子12，保持根系的活性；
3、測定時，關閉進氣閥門1，利用土壤碳通量測量系統10對根箱4里的二氧化碳濃度、濕度和溫度等進行測定，獲得根系呼吸的相關數據；
4、測定一次后，先開啟進氣閥門1，再開啟抽氣裝置8，對根箱4內的氣體進行更換，使其與外界空氣保持一致；
5、重復上述步驟(3)和(4)，直到測定結束。以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均包括在本發明的專利保護范圍內。
權利要求
1.一種原位測定植物根系呼吸的測定裝置，其特征在于所述的裝置由土壤碳通量測量系統、用于原位培養植物根系的根箱、管路系統和細沙組成，土壤碳通量測量系統和根箱之間通過管路系統中的氣體抽樣進氣軟管、氣體抽樣出氣軟管相連，細沙填充于根箱內底部至三分之一處。
2.根據權利要求1所述的原位測定植物根系呼吸的測定裝置，其特征在于所述根箱為一立方形的箱型結構，上表面設置有箱蓋，左側壁靠近箱底處自下而上設置有根系植入孔，進氣管孔、水分補充管孔和氣體抽樣進氣軟管孔，右側壁上也對應設置有抽氣管孔、氣體抽樣出氣軟管孔。
3.根據權利要求1所述的原位測定植物根系呼吸的測定裝置，其特征在于所述的管路系統由進氣管、水分補充管、氣體抽樣進氣軟管、抽氣管、氣體抽樣出氣軟管構成；進氣管穿過箱體側壁上的進氣管孔，一端開口在箱體內，另一端開口與箱體外大氣相通，管上設置有進氣閥門；抽氣管與進氣管對稱設置，一端開口在箱體內，另一端開口通過箱體外氣體緩沖瓶后與抽氣裝置相連；水分補充管為一“L”狀硬管，“L”狀硬管穿過箱體側壁上的水分補充管孔，“L”狀硬管的下端開口于中上部的空間內，“L”狀硬管的上端設置有水閥門和漏斗；氣體抽樣進氣軟管和氣體抽樣出氣軟管分別穿過箱體側壁上的氣體抽樣進氣軟管孔和氣體抽樣出氣軟管孔，他們的一端位于箱體內，另一端與土壤碳通量測量系統相接。
4.根據權利要求3所述的原位測定植物根系呼吸的測定裝置，其特征在于所述的抽氣裝置為電動抽氣泵或大容量的針筒。
全文摘要
本發明涉及一種原位測定植物根系呼吸的測定裝置。裝置由土壤碳通量測量系統、根箱、管路系統和細沙組成，土壤碳通量測量系統和根箱之間通過氣體抽樣進氣軟管、氣體抽樣出氣軟管相連，細沙填充于根箱內底部至三分之一處。根箱側壁靠近箱底處自下而上設置有根系植入孔，進氣管孔、水分補充管孔和氣體抽樣進氣軟管孔。管路系統由進氣管、水分補充管、氣體抽樣進氣軟管、抽氣管、氣體抽樣出氣軟管構成。抽氣裝置為電動抽氣泵或大容量的針筒。采用本發明所述的裝置，能將根系單獨隔離出來，保證了根系的生命活性，有利于更精確地研究根系呼吸以及根系呼吸與土壤呼吸的關系，利于觀測。本發明結構簡單，造價較低，便于推廣使用。
文檔編號G01N33/48GK103197050SQ20131008563
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月18日 優先權日2013年3月18日
發明者鐘小劍, 陳光水, 楊玉盛, 楊智杰, 黃惠 申請人:福建師范大學