一種可移動型植物根系分泌物分類收集裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于植物、土壤、農(nóng)業(yè)及環(huán)境科學技術領域，涉及一種植物根系分泌物收集裝置和收集方法，特別涉及一種可移動型植物根系分泌物分類收集裝置。
【背景技術】
[0002]植物根系分泌物是指植物在生長過程中通過根系向周圍土壤釋放的一系列極性和非極性有機物質，包括有機酸、氨基酸、糖類、酚類和脂肪酸等。根系分泌物不僅能反映植物自身的生理狀況，同時還能夠活化土壤礦物質養(yǎng)分、產(chǎn)生植物間化感效應、刺激根際微生物活性以及去除土壤中重金屬及有機污染物，是維持根際微生態(tài)系統(tǒng)活力的關鍵因素，因此，近年來其成為了植物、土壤、農(nóng)業(yè)及環(huán)境科學領域研宄者的關注熱點，而根系分泌物收集裝置和收集方法的技術開發(fā)是其中的研宄重點。
[0003]按照培養(yǎng)基質的不同，常用的根系分泌物收集方法包括水培法、固體基質培養(yǎng)法和土培法，上述方法均有各自的優(yōu)缺點，但所涉及的收集過程基本一致，即將植物根系以及種植過植物的營養(yǎng)液、固體基質或土壤用處理溶液進行萃取或淋洗，所得萃取液或淋洗液作為根系分泌物。但是，這些根系分泌物收集方法都存在如下問題:干擾植物的正常生長，無法反映植物原位生長時根系的分泌情況，且收集到的溶液中包含根系本身的內(nèi)含物。1982年，Tang和Young設計了根系分泌物連續(xù)收集裝置，將培養(yǎng)植物的營養(yǎng)液不斷循環(huán)，并利用大孔吸附樹脂富集其中的根系分泌物，從而在不干擾根系生長的基礎上實現(xiàn)植物原位生長時根系分泌物的收集。目前，許多新型根系分泌物收集裝置也均是基于該裝置設計的，但是，這些新型收集裝置及相應收集方法仍然存在:無法原位分類收集不同極性根系分泌物組分，收集系統(tǒng)的一體化程度不高、移動不靈活，營養(yǎng)液循環(huán)流速無法嚴格控制，系統(tǒng)密封性不強、易受外界環(huán)境干擾，根系分泌物收集周期較短、收集量不大等問題，從而限制了這一系列收集裝置和收集方法的進一步應用。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于解決基于上述根系分泌物連續(xù)收集裝置而設計的現(xiàn)有根系分泌物收集裝置和收集方法中存在的問題，提供一種可移動型植物根系分泌物分類收集裝置，其具有可原位分類收集不同組分根系分泌物、外界環(huán)境隔絕良好、一體化程度高、移動靈活、根系生長擾動小等特點。
[0005]本實用新型的目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的:
[0006]一種可移動型植物根系分泌物分類收集裝置，它包括植物培養(yǎng)桶、根系分泌物連續(xù)收集部分和移動式平臺支架；
[0007]所述植物培養(yǎng)桶由不透明材料制成，上部呈圓柱狀，下部呈漏斗狀，內(nèi)壁鋪有一層粗過濾網(wǎng)；植物培養(yǎng)桶內(nèi)由下到上依次填充有細砂過濾層、固體培養(yǎng)基質層、玻璃棉板和陶粒層；玻璃棉板上均勻分布有定植孔；定植孔內(nèi)種有植物；植物培養(yǎng)桶外壁一側裝有玻璃管液位計，另一側設有插入植物培養(yǎng)桶內(nèi)的滲液管；植物培養(yǎng)桶底部中心孔用玻璃棉堵塞并用細過濾網(wǎng)包扎；底部中心孔通過三通閥與兩根玻璃收集管連接；底部中心孔附近另有一帶閥門的排水孔；
[0008]所述根系分泌物連續(xù)收集部分包括兩根收集管、樹脂柱、保溫罩、輸氧泵、營養(yǎng)液罐、蠕動泵、回流管和滲液管；兩根收集管、回流管均為透明硬管；兩根收集管上端各帶一個閥門，其中一根收集管中間安裝有樹脂柱；所述樹脂柱為一根極性樹脂柱，或一根非極性樹脂柱，或一根極性樹脂柱和另一根非極性樹脂柱兩根串聯(lián)起來的樹脂柱；所述樹脂柱的頂端填充有雙親性濾膜，樹脂柱的底部用細過濾網(wǎng)包扎，且在樹脂柱外圍安裝有保溫罩；兩根收集管底部與三通閥連接，三通閥另一端與T型管相連，T型管下部是一根帶閥門的硬管，硬管下段穿過營養(yǎng)液罐頂部橡膠塞插入營養(yǎng)液罐中，T型管另一端通過軟管與蠕動泵進水端相連；與輸氧泵相連的另一根硬管也穿過營養(yǎng)液罐頂部橡膠塞插入營養(yǎng)液罐中，輸氧泵進氣端裝有微生物過濾膜；蠕動泵出水端通過軟管與回流管相連；回流管另一端通過液體流量計與插入培養(yǎng)桶內(nèi)的滲液管相連；滲液管末端密封，長度與培養(yǎng)桶內(nèi)徑一致，管壁開有一系列小孔，管身包裹有紗布；
[0009]所述移動式平臺支架底部為一平臺，平臺底部裝有輪子；平臺上設有能固定植物培養(yǎng)桶的支架，支架的長撐腳下端固定安裝在平臺上；輸氧泵、營養(yǎng)液罐和蠕動泵均置于平臺上，固定植物培養(yǎng)桶、收集管、樹脂柱均設于營養(yǎng)液罐上方。
[0010]所述固體培養(yǎng)基質層為石英砂、蛭石或砂土。
[0011]所述粗過濾網(wǎng)是網(wǎng)格孔徑為0.1?0.5mm的粗尼龍過濾網(wǎng)；所述細過濾網(wǎng)是網(wǎng)格孔徑為0.01?0.05mm的細尼龍過濾網(wǎng)。
[0012]一種可移動型植物根系分泌物分類收集方法，包括下述步驟:
[0013](I)植物的預培養(yǎng):向植物培養(yǎng)桶中由下到上依次填充洗凈和滅菌后的細砂過濾層、固體培養(yǎng)基質層(石英砂、蛭石或砂土)、起隔絕作用的玻璃棉板和起固定作用的陶粒層，其中細砂過濾層厚度為2?7cm，細砂粒徑為0.5?1.5mm，固體培養(yǎng)基質層厚度為10?50cm，玻璃棉板厚度為I?5cm，玻璃棉板上均勾分布有孔徑為I?3cm的定植孔，陶粒層厚度為2?5cm ;將前期培育好的待測植物幼苗洗凈、滅菌處理后定植于均勻分布有定植孔的玻璃棉板中，關閉培植桶底部中心孔和排水孔閥門，加入營養(yǎng)液直至液位計液面與固體培養(yǎng)基質層高度一致，維持該狀態(tài)5?7天，使植物適應生長環(huán)境；之后打開不接樹脂柱的收集管閥門，開啟蠕動泵，使系統(tǒng)中的營養(yǎng)液能夠封閉地循環(huán)流動，以最大程度地模擬實際環(huán)境中土壤溶液的動態(tài)迀移；可通過觀察液體流量計的讀數(shù)變化，調節(jié)蠕動泵流量，使系統(tǒng)中液體的流速維持穩(wěn)定，蠕動泵流量調節(jié)范圍為0.05?1500ml/min ;當培養(yǎng)桶中營養(yǎng)液減少時，可用蠕動泵從營養(yǎng)液罐中吸取營養(yǎng)液補充，并可通過輸氧泵補充植物根系生長所需氧氣。
[0014](2)根系分泌物的收集:根據(jù)后續(xù)研宄目的，可在植物不同生長階段收集根系分泌物。開始收集根系分泌物時，關閉不接樹脂柱的收集管閥門，打開接樹脂柱的收集管閥門，使含有根系分泌物的營養(yǎng)液經(jīng)接樹脂柱的收集管進行封閉循環(huán)，封閉循環(huán)系統(tǒng)的運行方式與植物預培養(yǎng)過程中的運行方式相同；植物根系分泌物中極性和非極性組分依次通過極性和非極性樹脂柱吸附而被分類收集；所述極性樹脂柱可裝填NKA-9、ADS-21和ADS-F8型等大孔吸附樹脂，非極性樹脂柱可裝填Amberlite XAD-4、XAD-16HP和DlOl型等大孔吸附樹脂，樹脂柱的填充高度為10?30cm，樹脂柱直徑為2?5cm ;同時，在樹脂柱外圍安裝橡塑海綿保溫罩，內(nèi)部填充冰袋，以保證收集過程中吸附于樹脂上的根系分泌物的性質穩(wěn)定；根系分泌物的收集周期一般為3?10天，過短的收集時間會導致收集量不足，而過長的收集時間會導致根系分泌物的降解和成分的變化；
[0015](3)根系分泌物的分離:取下吸附有根系分泌物的樹脂柱，用去離子水和甲醇分別淋洗極性和非極性樹脂，洗脫液過0.22 μ m濾膜后冷凍干燥，得到極性和非極性的根系分泌物組分；淋洗過的樹脂柱可重新裝回收集裝置中繼續(xù)用于吸附根系分泌物。
[0016]本實用新型的有益效果:
[0017]本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點:
[0018](I)同時安裝不同極性的樹脂柱，可實現(xiàn)動態(tài)原位分類收集不同極性根系分泌物組分，避免后續(xù)人工分離造成的污染和損失；
[0019](2)配備移動式平臺支架，提高了植物培養(yǎng)部分和根系分泌物收集部分的一體化程度，同時增強了設備的可操作性