一種森林樹木根系分泌物長期原位收集方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土壤生態(tài)與植物科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，提供一種特別適用于森林樹木根系分泌物長期原位收集方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]根系分泌物是植物代謝的產(chǎn)物，是植物根系有機碳的釋放。根系分泌物主要是由根尖分泌的，分泌物中的高分子粘膠物質(zhì)從根尖部位分泌出來后，就包裹在根尖細(xì)胞表面，能防止幼嫩細(xì)胞脫水，同時起潤滑劑的作用。根系分泌物作為植物與土壤進(jìn)行物質(zhì)交換和信息傳遞的重要物質(zhì)，是植物響應(yīng)外界脅迫的重要途徑，構(gòu)成了植物不同根際微生態(tài)特征的關(guān)鍵因素。植物根系分泌對植物體生理生態(tài)特征、土壤環(huán)境物質(zhì)形態(tài)及周轉(zhuǎn)、土壤微生物分布及代謝等均有不同形式的影響。根系分泌物對于生物地球化學(xué)循環(huán)、根際生態(tài)過程調(diào)控、植物生長發(fā)育等均具有重要意義，尤其是在調(diào)控根際微環(huán)境結(jié)構(gòu)與功能方面發(fā)揮重要作用。
[0003]不同的研究方法對植物根系分泌物的研究結(jié)果有直接的影響，研究方法的科學(xué)性直接影響研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。森林樹木根系分泌物的研究更適宜采用原位收集方法，在自然狀態(tài)下收集根系分泌物，有利于與大尺度的研究工作整合，能夠更好的與土壤呼吸、土壤固碳等土壤物理化學(xué)過程耦合。針對于我國北方的溫帶森林樹木，由于樹木根系分泌物代謝相對較慢，森林地表土壤溫濕度相對較低，更適宜采用根系分泌物長期的原位收集裝置和方法。
[0004]現(xiàn)有的根系分泌物的原位收集研究方法多集中于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，森林生態(tài)系統(tǒng)較少。已有的一種森林根系分泌物原位收集方法(Phillips RP et al，2008)，該方法采用無碳無機鹽營養(yǎng)液沖洗健康生長的樹木根系的細(xì)根，將其表面附著的泥土和雜質(zhì)清洗干凈后，置于裝有無菌玻璃珠和無碳無機鹽營養(yǎng)液的裝置內(nèi)培養(yǎng)收集，培養(yǎng)結(jié)束后用真空栗抽濾沖洗，收集沖洗出的根系分泌物。該收集方法對于森林樹木根系分泌物長期的原位收集還存在以下缺陷:(1)該裝置上端采用的楔形橡膠凹槽隔片封頂，并外加封口膜。短期的分泌物培養(yǎng)收集，此凹槽和封口膜的封閉性較好，但不便于野外收集的快速操作，對于長期的原位收集培養(yǎng)，此裝置缺少換氣通道，顯著影響根系正常呼吸和生長；(2)裝置內(nèi)的玻璃珠直徑應(yīng)保持在0.7-1.0_范圍內(nèi)，以模擬土壤顆粒的大小及其對根系的壓力；(3)裝置內(nèi)部下端采用了網(wǎng)格漏斗以防止玻璃珠堵塞出口，長期收集時網(wǎng)格漏斗會對根系生長產(chǎn)生一定機械阻力；(4)裝置下端出口處采用的類似三通結(jié)構(gòu)，收集過程中易受到土壤或生物的污染，不利于裝置的一體化和快捷操作；(5)裝置最外層包裹一層鋁箔，埋進(jìn)凋落物里培養(yǎng)，可能改變根系生存環(huán)境；(6)收集分泌物耗時冗長且易污染樣品。國內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)中，諸如ZL201120557060.5、ZL201120434501.2、ZL200910026388.1 等公開的不同根系分泌物原位收集裝置和系統(tǒng)也都存在類似的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明在現(xiàn)有的根系分泌物收集方法的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，目的在于提供一種森林樹木根系分泌物長期原位收集方法及其裝置。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種森林樹木根系分泌物長期原位收集方法，將樹木根系放入原位收集裝置中，加入無機鹽營養(yǎng)液并通入空氣，進(jìn)而對樹木根系分泌物進(jìn)行長期原位收集。
[0008]將沖洗干凈的樹木根系放入注射器針筒內(nèi)，并在針筒底端塞入紗布網(wǎng)，然后填充玻璃珠，插入PU進(jìn)樣管，進(jìn)樣管與空氣過濾裝置連接，然后在玻璃珠層上部放置紗布網(wǎng)，用封口膜封緊針筒上端，漏出根系和PU進(jìn)樣管，用硬塑料固定板對封口膜進(jìn)行固定與保護(hù)，注射器針筒下端與PU出樣管相連，向針筒內(nèi)注入無機鹽營養(yǎng)液，將針筒斜埋于土壤中，使注射器上端距離地表5-lOcm，并將PU進(jìn)樣管和空氣過濾裝置露出地面，PU出樣管末端設(shè)有閥門并與取樣瓶相連。
[0009]將樹木根系表面附著的泥土用無菌蒸餾水沖洗干凈，再用無機鹽營養(yǎng)液沖洗3-5次。
[0010]所述玻璃珠直徑為0.7-1_，經(jīng)酸浸泡并用無機鹽營養(yǎng)液沖洗過。所述紗布網(wǎng)經(jīng)氯仿浸提去熒光后，用無機鹽營養(yǎng)液潤洗。
[0011]用注射器將無機鹽營養(yǎng)液經(jīng)進(jìn)樣管注入針筒內(nèi)，同時在出樣管末端用真空栗以0.8-1.0L/min的流速將裝置內(nèi)的液體排除，重復(fù)三次，再將無機鹽營養(yǎng)液注入針筒內(nèi)，使無機鹽營養(yǎng)液高度在針筒的1/2-2/3。
[0012]所述無機鹽營養(yǎng)液的組成為:NH4N03，0.5mmol/L ;ΚΗ2Ρ04，0.lmmol/L ;K2S04，
0.2mmol/L ;MgS04，0.2mmol/L ;CaCl2，0.3mmol/L。
[0013]—種用于森林樹木根系分泌物長期原位收集的裝置，包括注射器針筒、空氣過濾裝置和PU出樣管；所述注射器針筒底部鋪上紗布網(wǎng)，并用玻璃珠填充，玻璃珠頂部放置紗布網(wǎng)，PU進(jìn)樣管插到玻璃珠中，另一端與空氣過濾裝置相連，注射器針筒的上端用Parafilm封口膜密封包裹，并用硬塑料固定板對封口膜進(jìn)行固定與保護(hù)，注射器針筒的下端與PU出樣管相連，PU出樣管的末端設(shè)有閥門，PU出樣管與取樣瓶相連。
[0014]所述玻璃珠經(jīng)過酸浸泡并用無機鹽營養(yǎng)液沖洗，直徑為0.7-lmm，。
[0015]所述進(jìn)樣管上設(shè)有通氣閥和進(jìn)樣閥。所述紗布網(wǎng)經(jīng)氯仿浸提去熒光后，用無機鹽營養(yǎng)液潤洗。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0017]本發(fā)明的有益效果是:(1)采用了耐折疊，伸縮性強的PU管為進(jìn)出樣管，此材質(zhì)相對于其它PE、PVC等材質(zhì)，具有伸縮密封性好，使空氣過濾裝置、注射器針筒底端的針座以及與樣品收集瓶的橡膠塞能夠方便安裝拆卸且不易脫落，能夠反復(fù)利用，而不易斷裂、老化、粘結(jié)、硬化、粉化等，該管具有一定的強度與厚度，避免在地下遭到原生動物及蟲類的撕咬與腐蝕，可防止根系分泌物樣品污染，能夠進(jìn)行反復(fù)利用，成本低廉，降低了裝置的成本，提尚裝置的環(huán)保性；
[0018](2)經(jīng)氯仿浸提去熒光的紗布網(wǎng)經(jīng)多層折疊使用，可以很好地阻隔玻璃珠，不會對實驗樣品的成分造成影響，其柔軟性，也便于實驗的操作，避免傷到樹木根系，保證試驗中無堵塞現(xiàn)象發(fā)生。
[0019](3)PU進(jìn)樣管連接空氣過濾裝置、控制玻璃珠直徑、以及特定無機鹽營養(yǎng)液可以使根在裝置內(nèi)長時間的處于接近自然的狀態(tài)，注入無機鹽營養(yǎng)液高度在1/2左右，可增加裝置的通透性；與外界大氣進(jìn)行交換，而又不使大氣中的雜物進(jìn)入裝置內(nèi)，一定程度上減少蒸發(fā)量，為根的延伸和生長提供空間，使根系處于接近自然的狀態(tài)；根系可以較長時間在裝置內(nèi)進(jìn)行正常呼吸與生長代謝，最大限度的減少人為因素對根系的干擾與損傷；可以利用此裝置對根系分泌物進(jìn)行長期的原位收集。特別適用于北方生長代謝能力相對較慢的樹木。
[0020](4)收集裝置與系統(tǒng)使用易于操作，節(jié)約時間，提高效率，且基本不損傷不擾動裝置中的根系，也杜絕污染物的引入；收集裝置采用組裝式結(jié)構(gòu)，便于安裝，也便于裝置功能的擴(kuò)展；DC12V微型真空栗體積小，質(zhì)量輕，便于攜帶，不受電源的限制，同時也能滿足本裝置的使用要求，適用于野外森林實驗作業(yè)。
[0021](5)可以長時間采樣，降低根系分泌物的采集誤差；適用于單根根系分泌物的采集，研究更準(zhǔn)確。
[0022](6)封口膜可緊密包圍根和進(jìn)樣管，可以增加裝置密閉性，避免裝置外土壤中的雜物進(jìn)入裝置內(nèi)，裝置內(nèi)的營養(yǎng)液滲到裝置外；外加保護(hù)塑料板，可以使膜和根系保持穩(wěn)定的狀態(tài)，阻止土壤中的原生動物等對膜和裝置的破壞。
[0023](7)取樣軟管的末端設(shè)有閥門，可以減少長時間收集分泌物時的損失，開關(guān)自如，
便于通放氣。
[0024](8)將針筒斜置45°埋于土壤中，注射器最上端距離地面5-lOcm，這樣可以使根能夠吸收到無機鹽營養(yǎng)液又能夠較充分的和裝置內(nèi)空氣接觸，埋置地面5cm以下，可以減小外界環(huán)境日照、溫度等因素對樣品的影響，且更接近于根系的自然生長深度
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明的收集裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為圖1中硬塑料固定板(1)的俯視平面圖；
[0027]圖3為根系原位采集以及回收示意圖；
[0028]圖4為不同處理樣地6月到9月份紅松根系單位面積分泌物TC平均含量；
[0029]圖5為不同處理樣地7月到9月份蒙古櫟根系單位面積分泌物TC平均含量；
[0030]圖6為生長季時期不同處理樣地的紅松和蒙古櫟根系單位面積分泌物TC平均含量。
[0031]其中:1、硬塑料固定板，2、根系，3、注射器針筒，4、玻璃珠，5、紗布網(wǎng)，6、PU出樣管，7、閥門，8、通氣閥，9、進(jìn)樣閥，10、Parafilm封口膜，11、空氣過濾裝置，12、PU進(jìn)樣管，13、硬塑料固定板缺口，14、雙孔橡膠塞，15、連接真空栗軟管，16、微型真空栗，17、收集瓶。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的森林樹木根系分