专利名称：测定植物根系和菌丝呼吸速率的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及土壤学研究技术领域，具体涉及测定植物根系和菌丝呼吸速率的方法和装置。
背景技术：
土壤是陆地生态系统的重要组成部分，是地球最大的碳库之一。土壤呼吸是陆地生态系统向大气释放CO2的主要途径之一。众所周知，大气中CO2仅通过单一途径一光合作用进入到陆地生 态系统，然而，生态系统中CO2则通过多个过程返回到大气。其中，生态系统呼吸是主要途径；土壤呼吸则是生态系统呼吸的重要部分，每年通过土壤呼吸输入到大气CO2的量就占大气CO2总输入量的20 40%。菌根是植物根系和土壤真菌的共生体，陆地上超过90%的高等植物具有菌根，而菌根的外部菌丝网络非常丰富，菌丝的生物量和呼吸作用对土壤碳汇和土壤碳循环具有重要影响。研究发现，储存在森林土壤中的碳很大比例是通过根和它们相关的菌根真菌起作用。土壤中的碳有50% 70%是来自树根及周围生长的真菌。因此，土壤呼吸很微小的变化就会导致大气CO 2浓度的显著增加或降低，从而影响到全球气候变化。虽然菌根对土壤呼吸的影响很早就被研究人员意识到，但现有的测定植物根系呼吸方法如"原位法"、"切根法"和"环割法"等，虽然能够测定野外条件下土壤中植物根系的呼吸速率，但却无法把植物的纯根系呼吸和根外菌丝呼吸分离出来，无法了解菌丝呼吸在在土壤呼吸中的贡献大小。
发明内容
本发明要解诀的技术问题是提供可将纯根系呼吸和根外菌丝的呼吸从土壤呼吸中分离出来的测定植物根系和菌丝呼吸速率的方法和装置。本发明所述的测定植物根系和菌丝呼吸速率的装置，其特征在于:包括埋入地下的根系室、囷丝室、土壤室和无干扰对照室，其中:所述的根系室包括一竖向放置且上方开口的容器，在容器的壁面上开设有小孔，所述容器的外壁面上设置有一层不锈钢筛网；其中，所述容器上小孔的孔径为2 4cm，相邻两小孔的中心距为4 7cm;所述不锈钢筛网的孔径为小于或等于2_;所述的菌丝室包括一竖向放置且上方开口的容器，在容器的壁面上开设有小孔，所述容器的外壁面粘接有一层尼龙筛网，在容器外壁面的尼龙筛网上还设置有一层不锈钢筛网；其中，所述容器上小孔的孔径为2 4cm，相邻两小孔的中心距为4 7cm;所述尼龙筛网的孔径为20 45 μ m;所述不锈钢筛网的孔径为小于或等于2mm;所述的土壤室包括一竖向放置且上方开口的容器，在容器的壁面上开设有小孔，所述容器的外壁面粘接有一层尼龙筛网，在容器外壁面的尼龙筛网上还设置有一层不锈钢筛网；其中，所述容器上小孔的孔径为2 4cm，相邻两小孔的中心距为4 7cm;所述尼龙筛网的孔径为小于或等于5 μ m;所述不锈钢筛网的孔径为小于或等于2mm;
所述的无干扰对照室为一竖向放置且方方和底部均开口的容器；所述构成根系室、菌丝室和土壤室的容器的体积和形状完全相同；构成无干扰对照室的容器的形状与构成根系室、菌丝室和土壤室的容器的形状相同。上述技术方案中:所述的容器可以是柱形或方形等其它形状，优选为圆柱形。所述构成根系室、菌丝室和土壤室的容器的高度可以根据菌根、菌丝在分布地表下的深度来确定，优选高度为20 40cm;至于容器的口径不宜太大也不宜过小(容器口径过大，会对周围土壤环境产生大的扰动，在将其放入地下后，周围的菌丝需要较长的时间才能生长至装置内；容器过小，测定呼吸速率时，装置外部的土壤气体可能干扰到测定精确度)，通常口径的选取范围为15 25cm;构成无干扰对照室的容器的高度为4 IOcm, 口径通常为15 25cm。所述容器可以是采用聚氯乙烯(PVC)材质、金属材质、泡沫或其它材质制成容器。所述构成根系室、菌丝室和土壤室的容器上小孔的孔径优选为3cm。所述构成根系室、菌丝室和土壤室的不锈钢筛网的孔径为1.5 2 _。所述构成菌丝室的尼龙筛网的孔径优选为30 40μ m。所述构成土壤室的尼龙筛网的孔径优选为I 3 μ m。利用上述装置测定植物根系和菌丝呼吸速率的方法，包括以下步骤:I)在试验区内，选中一棵植物，在植物周边挖出至少四个坑，所述的这些坑的大小分别与根系室、囷丝室、土壤室和无干扰对照室的大小相吻合，在将所述的根系室、囷丝室、土壤室和无干扰对照室放入各坑内时，构成根系室、菌丝室、土壤室和无干扰对照室的容器的顶端与地面齐平或露出地面少许，并将挖出的土壤分别填入根系室、菌丝室、土壤室以及无干扰对照 室；2 )在将上述各室埋入地下一定时间后，分别测定根系室、菌丝室、土壤室和无干扰对照室的呼吸速率，用根系室R表示测得的根系室呼吸速率，菌丝室1 表示测得的菌丝室呼吸速率，土壤室1 表示测得的土壤室呼吸速率，R,6表示测得的无干扰对照室的呼吸速率，然后根据下式计算出植物根系、菌丝和土壤其它微生物呼吸在根系室呼吸中的比例；
权利要求
1.测定植物根系和菌丝呼吸速率的装置，其特征在于:包括埋入地下的根系室(I)、菌丝室(5)、土壤室(6)和无干扰对照室(7),其中: 所述的根系室(I)包括一竖向放置且上方开口的容器(2)，在容器(2)的壁面上开设有小孔(2-1)，所述容器(2)的外壁面上设置有一层不锈钢筛网(3);其中，所述容器(2)上小孔(2-1)的孔径为2 4cm，相邻两小孔(2-1)的中心距为4 7cm;所述不锈钢筛网(3)的孔径为小于或等于2mm; 所述的菌丝室(5)包括一竖向放置且上方开口的容器(2)，在容器(2)的壁面上开设有小孔(2-1)，所述容器(2)的外壁面粘接有一层尼龙筛网(4)，在容器(2)外壁面的尼龙筛网(4)上还设置有一层不锈钢筛网(3 );其中，所述容器(2)上小孔(2-1)的孔径为2 4cm,相邻两小孔(2-1)的中心距为4 7cm;所述尼龙筛网(4)的孔径为20 45 μ m;所述不锈钢筛网⑶的孔径为小于或等于2mm; 所述的土壤室(6)包括一竖向放置且上方开口的容器(2)，在容器(2)的壁面上开设有小孔(2-1)，所述容器⑵的外壁面粘接有一层尼龙筛网(4)，在容器(2)外壁面的尼龙筛网(4)上还设置有一层不锈钢筛网(3 );其中，所述容器(2)上小孔(2-1)的孔径为2 4cm，相邻两小孔(2-1)的中心距为4 7cm;所述尼龙筛网(4)的孔径为小于或等于5 μ m;所述不锈钢筛网(3)的孔径为小于或等于2mm; 所述的无干扰对照室(7 )为一竖向放置且上方和底部均开口的容器(2 ); 所述构成根系室(I )、菌丝室(5)和土壤室(6 )的容器(2 )的体积和形状完全相同；构成无干扰对照室(7)的容器(2)的形状与构成根系室(I)、菌丝室(5)和土壤室(6)的容器(2)的形状相同。
2.根据权利要求1所述的用于测定植物根系和菌丝呼吸速率的装置，其特征在于:所述的容器(2)为柱形或方形。
3.根据权利要求2所述的用于测定植物根系和菌丝呼吸速率的装置，其特征在于:所述构成根系室(I)、菌丝室(5)和土壤室(6)的容器(2)的高度为20 40cm，口径为15 25cm;构成无干扰对照室(7)的容器(2)的高度为4 IOcm, 口径为I 5 25cm。
4.采用权利要求1 3中任一项所述装置测定植物根系和菌丝呼吸速率的方法，包括以下步骤: 1)在试验区内，选中一棵植物，在植物周边挖出至少四个坑，所述的这些坑的大小分别与根系室(I)、菌丝室(5)、土壤室(6)和无干扰对照室(7)的大小相吻合，在将所述的根系室(I )、菌丝室(5)、土壤室(6)和无干扰对照室(7)放入各坑内时，构成根系室(I )、菌丝室(5)、土壤室(6)和无干扰对照室(7)的容器(2)的顶端与地面齐平或露出地面少许，并将挖出的土壤分别填入根系室(I)、菌丝室(5)、土壤室(6)以及无干扰对照室(7); 2)在将上述各室埋入地下一定时间后，分别测定根系室(I)、菌丝室(5)、土壤室(6)和无干扰对照室(7)的呼吸速率，用根系室κ表示测得的根系室(^呼吸速率’菌丝室^表示测得的菌丝室(5)呼吸速率，土壤室!^表示测得的土壤室(6)呼吸速率，R,6表示测得的无干扰对照室(7)的呼吸速率，然后根据下式计算出植物根系、菌丝和土壤其它微生物呼吸在根系室(I)呼吸中的比例；
5.根据权利要求4所述的测定植物根系和菌丝呼吸速率的方法，其特征在于:步骤I)中，所述的植物周边是指在以植物的树干为中心，半径为3 5m的圆的范围内。
6.根据权利要求4所述的测定植物根系和菌丝呼吸速率的方法，其特征在于:步骤I)中，在将所述的根系室(I )、菌丝室(5)、土壤室(6)和无干扰对照室(7)放入各坑内时，构成根系室(I)、菌丝室(5)、土壤室(6)和无干扰对照室(7)的容器(2)露出地面的部分小于或等于3cm。
7.根据权利要求4所述的测定植物根系和菌丝呼吸速率的方法，其特征在于:步骤2)中，是在将各室埋入地下4 6个月后，对各室的呼吸速率进行测定。
全文摘要
本发明公开了一种测定植物根系和菌丝呼吸速率的方法和装置。所述的装置包括埋入地下的根系室、菌丝室、土壤室和无干扰对照室。所述的方法是在试验区内，选中一棵植物，在植物周边挖出至少四个坑，将所述的各室放入各坑内时，构成各室的容器的顶端与地面齐平或露出地面少许，并将挖出的土壤分别填回各室;在各室埋入地下一定时间后，分别测定根系室、菌丝室、土壤室和无干扰对照室的呼吸速率，根据公式计算出植物根系、菌丝和土壤其它微生物呼吸在根系室呼吸中的比例;再按公式计算出植物根系、菌丝和土壤其它微生物呼吸速率。采用木发明所述方法和装置，可将纯根系呼吸和根外菌丝的呼吸从土壤呼吸中分离出来。
文档编号G01N33/48GK103235102SQ20131012073
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月9日 优先权日2013年4月9日
发明者张中峰, 黄玉清, 何成新 申请人:广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所