[实用新型]模拟植物根、根际生态模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种植物器官模拟结构及装置，特别是涉及一种模拟植物根与一种根际生态模拟装置，属于实验机械领域。

背景技术

根是植物重要的营养器官，在负责吸收土壤里面的水分及无机盐的同时，也向土壤分泌一部分来自光合作用的产物(即根系分泌物)。其功能发挥是植物生命结构与过程的基础，也是植物学、土壤学、生态学等学科的基础性研究领域。1904年，德国微生物学家Lorenz Hiltner提出根际概念，他将根际定义为根系周围、受根系生长影响的土体。此后，相关研究逐渐揭示，根际是土壤-植物进行物质交换的活跃界面。植物通过光合作用同化大气中的CO₂，将部分光合产物通过根系释放到根际，激发土壤微生物的新陈代谢；而土壤微生物则利用这些光合产物作为能源物质将有机态养分转化成无机形态，以利于植物吸收利用。根际的许多化学条件和生物化学过程不同于土体土壤，其中最明显的就是根际pH值、氧化还原电位和微生物活性的变化等。尽管根际土壤占土壤总体积的比例相对极小(一般距离根轴表面数毫米之内)，但根际过程是陆地碳和养分循环的重要组成部分，根际是陆地地下生态过程研究的重要内容。但是围绕根系开展实地研究存在诸多困难。例如，受限于分外复杂的野外环境，研究者对根际土样品的采集不够理想；此外，如果要探究单一组分或不同化学计量学根系分泌物诱导的“根际”时，野外环境更是无法满足这样的条件。因此，采用人工结构模拟，设计一款普遍适用的模拟植物根结构及根际模拟装置显得极为必要。

现有技术中公开了一种根际模拟装置(Keiluweit et al.2015)，该装置采用蠕动泵将根系分泌物溶液泵入根际盒中，根际盒里包含有一根模拟根。该装置在使用时存在以下3点缺陷：(1)成本高，蠕动泵价格昂贵；(2)只有一根模拟根，其所长生的根际土严重不能满足测试需求；(3)添加根系分泌物时，会导致不均匀情况发生且操作时不够简便。

Keiluweit et al.(2015).Mineral protection of soil carbon counteracted by root exudates.Nature Climate Change 5(6):588-595.

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种模拟植物根与一种根际生态模拟装置。该产品能够有效模拟植物根分泌功能与根际生态环境，且加工成本低、使用方便。

为实现上述目的，本实用新型首先提供一种模拟植物根，其技术方案如下：

一种模拟植物根，其特征在于：是细长管状结构；所述细长管状结构前段是渗透段，由多孔亲水性滤膜加工成的前端封闭的管件，中段是延长管，是PE管或PVC管，末段是进样口。

上述模拟植物根整体是一种前端头封闭的细长管状结构，有效模拟了根的外部形态与整体结构。细长管状结构分为前、中、末三段。前段是渗透段，采用多孔亲水性滤膜加工成，模拟根的根尖，能够完成向土壤中分泌有机物质的功能。中段延长管采用PE管或PVC管，模拟根的导管结构，实现物质输送功能。末段进样口用于向模拟植物根中注入模拟根系分泌物。

进一步地，渗透段、延长管、进样口间粘接。或者，渗透段与延长管间通过连接管粘接，连接管是PE管或PVC管，延长管与进样口间粘接。

进一步地，细长管状结构内部有不锈钢钢丝，不锈钢钢丝长度大于渗透段长度、小于渗透段长度与延长管长度之和。不锈钢钢丝作用是提供机械支持，防止细长管折弯，并方便手持延长管段时将模拟植物根插入土壤中。

在优选条件下，上述模拟植物根的规格是：渗透段平均孔径0.13μm～0.18μm。该参数设计是为有效模拟根的表皮结构且同时阻止微生物进入根内。

为将上述模拟植物根有效地应用于植物根际研究，本实用新型进一步提供一种使用上述模拟植物根实现的根际生态模拟装置，其技术方案如下：

一种利用上述模拟植物根实现的根际生态模拟装置，其特征在于：包括模拟植物根、培育仓、进样件、进样口塞；所述培育仓包括仓体与盖板，仓体与盖板是可拆卸联接；所述模拟植物根穿过培育仓仓体上顶条的定位孔伸入培育仓内，进样口在培育仓外；所述进样件、进样口塞是独立件。