一种用于研究根系竞争策略的试验装置及方法
【专利摘要】本发明提供一种用于研究根系竞争策略的试验装置及方法，包括用于模拟植物根系竞争区域的中心圆筒和同心套置在中心圆筒外侧的同心圆筒，所述中心圆筒与外层同心圆筒之间的区域沿径向方向均匀布设有若干个竖直隔层，以分隔出若干个用于放置养分的扇形区域，所述中心圆筒和同心圆筒的底部设置有底板，本发明的试验装置可以在模拟自然的状态下，研究植物根系随着对土壤水肥资源竞争强度不断加大，其根系感知环境变化并启动竞争策略的能力，尤其是试验植物根系拓展占领空间的能力。其整体结构简单，造价低廉，取材和制作方便。
【专利说明】一种用于研究根系竞争策略的试验装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及植物根系竞争行为的研究领域，主要涉及土壤资源斑块异质分布环境中，不同植物或同种植物根系竞争行为方面的研究，具体的说是一种用于研究根系竞争策略的试验装置及方法。
【背景技术】
[0002]由于植物在自然环境中无法像动物一样自由移动，在整个生命周期内持续不断遭受种内和种间对共有环境资源的竞争。因此，竞争存在于一切植物群落中，是决定植物形态、生活史以及植物群落结构和动态的主要动力之一。与地上部分只对光竞争相比，地下部分的竞争涉及到水分、矿物质等土壤资源，植物间的竞争主要发生于地下根系之间。植物对土壤水分和养分的竞争能力取决于其根系所占据的土壤空间、根系的形态和生理可塑性、根系在土壤中的空间分布格局等。然而，由于根系生长在地下，生长规律变化复杂，且土壤水分和养分资源的分布时空上呈现出高度异质性，传统科学研究过程中根系观察及取样比较困难，难以行之有效地研究揭示出植物根系在土壤中的竞争策略。
【发明内容】
[0003]本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是传统科学研究过程中根系观察及取样比较困难，难以行之有效地研究揭示出植物根系在土壤中的竞争策略。
[0004]本发明的技术方案在于:一种用于研究根系竞争策略的试验装置，其特征在于，包括用于模拟植物根系 竞争区域的中心圆筒和同心套置在中心圆筒外侧的同心圆筒，所述中心圆筒与外层同心圆筒之间的区域沿径向方向均匀布设有若干个竖直隔层，以分隔出若干个用于放置养分的扇形区域，所述中心圆筒和同心圆筒的底部设置有底板。
[0005]进一步的，所述中心圆筒、同心圆筒和竖直隔层均采用透光不透水的硬质材料制成，以阻隔不同供养区域内根系互穿及养分的流动。
[0006]进一步的，所述同心圆筒被分隔出来的若干个扇形区域的外侧壁上均开设有测试窗，所述同心圆筒被分隔出来的若干个扇形区域的内壁上侧设置有播种槽。
[0007]本发明的另一技术方案在于:一种用于研究根系竞争策略的试验方法，包括如权利要求3所述的一种用于研究根系竞争策略的试验装置，其特征在于，按以下步骤进行:
(1)取一定数量品质优良的植物种子，将植物种子播种于上述试验装置的播种槽内，并在每个试验装置的中心圆筒和扇形区域内分别放置有不同养分的培养基质，其中每个扇形区域供养相同；
(2)将上述放置有植物种子和养分斑块的试验装置分成若干批；
(3)定期通过测试窗测定每个试验装置不同供养区域的水势后，采用锡纸将测试窗封住，以防止水分的流失；
(4)定期取出一批的试验装置进行观测:取每个供养区域内的根系进行形态及生理学指标的测定，重点观测每个试验装置中心圆筒内不同植物或同种植物根系的竞争策略；(5)记录试验数据:不同时间段各供养区域内根系的分布及生长情况。
[0008]进一步的，所述步骤(3)中，利用水势测定仪通过所述方筒测试窗测量每个供养区域的水势后，及时向供养区域内补充水分或营养液，直至不同供养区域具相同水势。
[0009]进一步的，所述步骤(4)中，取每个供养区域的根系，通过数字化扫描仪扫描各根系图像，应用图像分析软件对各供养区域生长的根系进行定量分析；利用高效液相色谱仪等仪器对养分竞争区域的根系分泌有机酸等生理学指标进行测定分析。
[0010]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:本发明的试验装置可以在模拟自然的状态下，研究植物根系随着对土壤水肥资源竞争强度不断加大，其根系感知环境变化并启动竞争策略的能力，尤其是试验植物根系拓展占领空间的能力。其整体结构简单，造价低廉，取材和制作方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明的试验装置的结构示意图。
[0012]图中:I一中心圆筒，2—同心圆筒，3—竖直隔层，4一扇形区域，5—底板，6—播种槽，7一测试窗。
【具体实施方式】 [0013]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步详细的说明。
[0014]如图1所示为本发明的一种实施例，包括用于模拟植物根系竞争区域的中心圆筒和同心套置在中心圆筒I外侧的同心圆筒2，中心圆筒I与外层同心圆筒2之间的区域沿径向方向均匀布设有若干个竖直隔层3,以分隔出若干个用于放置相同养分(或不同水分，以下均以放置不同养分为例)的养分斑块的扇形区域4，中心圆筒I和同心圆筒2的底部设置有底板5，所述中心圆筒1、同心圆筒2和竖直隔3层均采用透光不透水的硬质材料制成，本实施例中硬质材料为玻璃，以阻隔不同供养区域内根系互穿及养分的流动。
[0015]本实施例中，若干个竖直隔层为共有四个，竖直隔层将相邻两圆筒之间的区域等分成四个扇形区域。同心圆筒被分隔出来的若干个扇形区域的外侧壁上均开设有测试窗7，同心圆筒被分隔出来的若干个扇形区域的内壁上侧设置有播种槽6，即在中心圆筒的上端面设有圆形凹槽状的播种槽6。测试窗7位于每个扇形供养区域的中心位置，测试窗7上遮盖锡纸，以防止水分的流失。
[0016]本发明的另一技术方案在于:一种用于研究根系竞争策略的试验方法，包括如权利要求3所述的一种用于研究根系竞争策略的试验装置，按以下步骤进行:
(1)取一定数量品质优良的植物种子，将植物种子播种于上述试验装置的播种槽内，并在每个试验装置的中心圆筒和扇形区域内分别放置有不同养分的培养基质，其中每个扇形区域供养相同；
(2)将上述放置有植物种子和养分斑块的试验装置分成若干批；
(3)定期通过测试窗测定每个试验装置不同供养区域的水势后，采用锡纸将测试窗封住，以防止水分的流失；
(4)定期取出一批的试验装置进行观测:取每个供养区域内的根系进行形态及生理学指标的测定，重点观测每个试验装置中心圆筒内不同植物或同种植物根系的竞争策略；(5)记录试验数据:不同时间段各供养区域内根系的分布及生长情况。
[0017]在上述步骤(3)中，利用水势测定仪通过所述方筒测试窗测量每个供养区域的水势后，及时向供养区域内补充水分或营养液，直至不同供养区域具相同水势。
[0018]在上述步骤(4)中，取每个供养区域的根系，通过数字化扫描仪扫描各根系图像，应用图像分析软件对各供养区域生长的根系进行定量分析；利用高效液相色谱仪等仪器对养分竞争区域的根系分泌有机酸等生理学指标进行测定分析。
[0019]以 上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种用于研究根系竞争策略的试验装置，其特征在于，包括用于模拟植物根系竞争区域的中心圆筒和同心套置在中心圆筒外侧的同心圆筒，所述中心圆筒与外层同心圆筒之间的区域沿径向方向均匀布设有若干个竖直隔层，以分隔出若干个用于放置养分的扇形区域，所述中心圆筒和同心圆筒的底部设置有底板。
2.根据权利要求1所述的一种用于研究根系竞争策略的试验装置，所述中心圆筒、同心圆筒和竖直隔层均采用透光不透水的硬质材料制成，以阻隔不同供养区域内根系互穿及养分的流动。
3.根据权利要求2所述的一种用于研究根系竞争策略的试验装置，所述同心圆筒被分隔出来的若干个扇形区域的外侧壁上均开设有测试窗，所述同心圆筒被分隔出来的若干个扇形区域的内壁上侧设置有播种槽。
4.一种用于研究根系竞争策略的试验方法，包括如权利要求3所述的一种用于研究根系竞争策略的试验装置，其特征在于，按以下步骤进行: (1)取一定数量品质优良的植物种子，将植物种子播种于上述试验装置的播种槽内，并在每个试验装置的中心圆筒和扇形区域内分别放置有不同养分的培养基质，其中每个扇形区域供养相同； (2)将上述放置有植物种子和养分斑块的试验装置分成若干批； (3)定期通 过测试窗测定每个试验装置不同供养区域的水势后，采用锡纸将测试窗封住，以防止水分的流失； (4)定期取出一批的试验装置进行观测:取每个供养区域内的根系进行形态及生理学指标的测定，重点观测每个试验装置中心圆筒内不同植物或同种植物根系的竞争策略； (5)记录试验数据:不同时间段各供养区域内根系的分布及生长情况。
5.根据权利要求4所述的一种用于研究根系竞争策略的试验方法，所述步骤(3)中，利用水势测定仪通过所述方筒测试窗测量每个供养区域的水势后，及时向供养区域内补充水分或营养液，直至不同供养区域具相同水势。
6.根据权利要求4所述的一种用于研究根系竞争策略的试验方法，所述步骤(4)中，取每个供养区域的根系，通过数字化扫描仪扫描各根系图像，应用图像分析软件对各供养区域生长的根系进行定量分析；利用高效液相色谱仪对养分竞争区域的根系分泌有机酸生理学指标进行测定分析。
【文档编号】A01G9/02GK103960038SQ201410232847
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】吴鹏飞, 马祥庆, 邹显花, 侯晓龙, 蔡丽平, 刘爱琴, 周垂帆 申请人:福建农林大学