[发明专利]植物根际箱及其在湿地植物根际微域研究方面的应用

说明书

本发明公开了一种植物根际箱及其在湿地植物根际微域研究方面的应用。所述植物根际箱包括箱体，所述箱体内部空间由若干根际隔板插片间隔为根区、近根区、远根区和非根区等不同根际微域分区，所述箱体的上部设置有布水单元，所述箱体上还设有水位调控单元；箱体的底部设有排水装置。通过调整不同根际微域分区的间隔，实现精确观察和研究离根系不同距离和/或根区土壤和/或间隙水中养分、污染物和/或微生物的差异变化。基于本发明植物根际箱，能够真实地模拟湿地植物生长的水淹生境，保持基质中水的流动状态，并可根据需要设置不同的水力停留时间和水位，在对植物尤其是湿地植物根际微域的研究方面具有广泛地应用前景。

技术领域

本发明涉及根际箱试验装置技术领域，更具体地，涉及一种植物根际箱及其在湿地植物根际微域研究方面的应用。

背景技术

人工湿地作为一种重要的污水生态处理技术，在其应用价值被人们关注的同时，湿地中植物和微生物在污染物消减过程中的作用也备受关注。植物根际是根-土界面微生态系统的核心内容与物质基础。一方面，湿地植物根对氧的分泌作用和呼吸作用使得根区有氧区域与缺氧区域同时存在，为根区的好氧、兼氧和厌氧微生物提供了各自的小环境，使不同微生物都能发挥各自的作用；另一方面，植物根系巨大的表面积为微生物提供了寄宿之处，使植物根际微生物数量明显多于周围土壤。如何还原湿地植物根际微环境以及精准的对其进行监测和采样成为焦点。

目前，对湿地微生物的研究，往往采用直接挖取湿地填料的采样方法。Fernandes等(2015)研究人工湿地对抗生素去除过程中湿地微生物的动态变化。结果显示，有无种植芦苇的湿地系统中微生物无显著性差异。但其采样时没有区分是否为根区土壤，是导致这一结果的可能性之一。Zhao等(2015)研究种植不同植物的湿地系统三氯生胁迫下的微生物群落变化，也未说明具体采集基质方法。这些传统的对人工湿地基质的研究无法区分根际土壤和非根际土壤，采样点更是难以精准定位到植物根际的微界面，导致无法辨别湿地植物对微生物的影响。

在植物根际研究领域，Reichel等(2015)研究了受不同浓度磺胺嘧啶污染的植物根际与非根际土壤微生物群落结构以及与相关酶的活性。其中根际土壤采用抖落植物根系附着土壤的方法，划分不够明确。近年来，根箱法成为一种广泛接受且比较有效的根际土收集方法。何艳等(2006)将根-土界面按不同毫米级微域范围划分，对五氯酚(PCP)的降解行为进行了细致研究。Yang等(2013)利用垂直型根际箱研究受Cd污染土壤的植物不同根区微生物差异变化。但传统的根箱大多为研究土壤根际效应的静态根际箱，不能真实模拟湿地的动态水流模式，从而无法还原湿地植物根际微域环境。

因此，开发可以原位监测和研究湿地植物根际微域环境的根际箱装置，对于研究湿地植物生理生化特征、根际微生物群落结构与功能具有非常重要的现实意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对人工湿地基质研究的传统方法无法区分根际土壤和非根际土壤；土壤采样难以精准到植物根际的微界面；传统的根际箱大多为静态根际箱的技术不足，提供一种植物根际箱。

本发明解决的另一技术问题是提供所述植物根际箱在湿地植物根际微域研究方面的应用。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

提供一种植物根际箱，包括箱体，所述箱体内部空间由若干根际隔板插片间隔为不同根际微域分区单元，所述箱体的上部设置有布水单元，所述箱体上还设有水位调控单元；箱体的底部设有排水装置。

优选地，所述根际微域分区单元为根区、近根区、远根区和非根区。

优选地，所述水位调控单元包括集水槽和水位调节管，所述集水槽设于箱体的下部并连通所述排水装置收集根际箱的出水；所述水位调节管的一端连通接集水槽，另一端为开口，可用于对根际箱的反冲洗。

优选地，集水槽采用有机玻璃材质。

优选地，水位调节管采用透明的有机玻璃管。