用于原位收集根系挥发物的试验装置及方法与流程

本发明涉及一种用于原位收集根系挥发物的试验装置及方法。

背景技术：

植物挥发性有机物（volatile organic compounds；VOCs）是通过植物体内的次生代谢途径合成的低沸点、易挥发的小分子化合物，含量低，化学活性高，在生态系统中是重要的化学信息传递物质，可由植物的地上部分（如，花、果、叶）和根等不同器官释放产生。目前已从90多种不同科、属植物中鉴定出1700多种挥发性有机物，其组成成分主要包括萜类、烷烃、烯烃、醇类、醛类、酯类、含羧基和羧基类等化合物。其中萜类物质是构成植物VOCs组分的重要成分。这些VOCs广泛存在于空气中，较大程度地影响空气质量和人体健康；在森林生态系统中，VOCs是植物发育和繁衍、介导植物与植物之间通讯以及抵抗生物和非生物胁迫逆境等重要手段。

与地上部分相比，植物根系释放的挥发物含量较少，原位收集困难，导致对其含量和成分等生物生理学功能的研究进展较慢。可见，如何便捷、准确、及时地收集根系挥发物，对其定性和定量研究具重要意义。

技术实现要素：

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于原位收集根系挥发物的试验装置及方法，不仅结构设计合理，而且高效便捷。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种用于原位收集根系挥发物的试验装置，包括用以植物苗木生长的箱体，所述箱体的四个侧壁与底部封闭，所述箱体的顶部设置有可启闭的左顶盖与右顶盖，所述左顶盖与右顶盖之间设置有用以植物苗木贯穿的种植槽，所述箱体的底部经进气孔顺序外接进气管道、气体流量计、空气净化器以及空气压缩机，所述箱体的顶部经出气孔顺序外接出气管道以及气体收集袋。

优选的，所述左顶盖与右顶盖大小相等。

优选的，所述左顶盖、右顶盖与箱体的两侧壁滑动连接或铰接。

优选的，所述箱体的内腔底部盘绕有辅助管道，所述辅助管道经进气孔接入进气管道，所述辅助管道上布置有若干朝上的通气孔。

一种用于原位收集根系挥发物的试验方法，包括上述任意一种用于原位收集根系挥发物的试验装置，包含以下步骤：

（1）取一定数量植物幼苗，取一定数量箱体，打开每个箱体的左顶盖与右顶盖，在每个箱体内放置不同养分浓度的培养基质；

（2）每个箱体均分配有等数量的植物幼苗，合扰左顶盖与右顶盖，植物幼苗的根基部刚好处于左顶盖与右顶盖之间的种植槽，当种植槽与植物幼苗的根基部之间留有空隙，在植物幼苗的根基部处包裹一层棉花以填充种植槽与植物幼苗的根基部之间空隙；

（3）将气体收集袋、出气管道顺序接入出气孔，将空气压缩机、气体流量计与进气管道顺序连接；

（4）启动空气压缩机，将气体流量计读数调至预设的气流量，通气一定时间，排尽进气管道中的原有空气后，将进气管道顺序接入进气孔，打开气体收集袋的开关，经预定时间，待气体收集袋充满气体，先关闭气体收集袋开关，再关闭空气压缩机；

（5）试验结束，取气体收集袋中的气样进行定性和定量测定。

优选的，在合扰所述左顶盖与右顶盖后，利用保鲜膜沿着左顶盖与右顶盖的接合线方向缠绕数圈。

优选的，所述箱体的内腔底部盘绕有辅助管道，所述辅助管道经进气孔接入进气管道，所述辅助管道上布置有若干朝上的通气孔，所述通气孔的直径为1~2mm。

优选的，利用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）检测每一个气体收集袋中根系释放的挥发物，进行定性和定量分析。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明其整体结构简单，造价低廉，取材和制作方便，尤其是能在现实栽培条件下进行无损根系、实时、连续、准确收集和分析根系挥发物的数量、种类等特性指标。

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。

附图说明

图1为本发明实施例的整体构造示意图。

图2为本发明实施例左顶盖与右顶盖的构造示意图。

图中：1-箱体，11-左顶盖，12-右顶盖，13-种植槽，2-进气孔，3-进气管道，4-气体流量计，5-空气净化器，6-空气压缩机，7-出气孔，8-出气管道，9-气体收集袋，10-辅助管道，101-通气孔。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1~2所示，一种用于原位收集根系挥发物的试验装置，包括用以植物苗木生长的箱体1，所述箱体1的四个侧壁与底部封闭，所述箱体1的顶部设置有可启闭的左顶盖11与右顶盖12，所述左顶盖11与右顶盖12之间设置有用以植物苗木贯穿的种植槽13，所述箱体1的底部经进气孔2顺序外接进气管道3、气体流量计4、空气净化器5以及空气压缩机6，所述箱体1的顶部经出气孔7顺序外接出气管道8以及气体收集袋9；优选的，所述箱体1的四个侧壁、底部以及左顶盖11与右顶盖12均为5 mm厚的亚克力材料或玻璃制成，箱体接缝处宜采用热熔工艺，禁用工业胶水，以防胶水释放的化学挥发物影响研究效果，亚克力或玻璃无味，密闭性好；优选的，所述空气净化器5采用活性炭柱，所述活性炭柱为亚克力或玻璃材料柱体外壳，内填粒状活性炭，充满整个柱体，以保证空气洁净不含杂质。

在本发明实施例中，所述左顶盖11与右顶盖12大小相等。

在本发明实施例中，所述左顶盖11、右顶盖12与箱体1的两侧壁滑动连接或铰接。

在本发明实施例中，所述箱体1的内腔底部盘绕有辅助管道10，所述辅助管道10经进气孔2接入进气管道3，所述辅助管道10上布置有若干朝上的通气孔101，以保证由进气孔2进入箱体1的气体能够均匀分布，且从箱体1的底部将所有根系释放的挥发物赶至出气孔7。

在本发明实施例中，一种用于原位收集根系挥发物的试验方法，包括上述任意一种用于原位收集根系挥发物的试验装置，包含以下步骤：

（1）取一定数量植物幼苗，取一定数量箱体1，打开每个箱体1的左顶盖11与右顶盖12，在每个箱体1内放置不同养分浓度的培养基质，所述培养基质为沙土与水晶泥以3:1的体积比混合，混合前先用清水洗净沙土至水清，无浑浊，风干待用，水晶泥分别浸泡于全营养液和缺磷营养液中2天；

（2）每个箱体1均分配有等数量的植物幼苗，合扰左顶盖11与右顶盖12，植物幼苗伸入培养基质，植物幼苗的根基部刚好处于左顶盖11与右顶盖12之间的种植槽13，种植槽13位于左顶盖11与右顶盖12接合线的中央处，植物幼苗也刚好位于箱体1的中央处，当种植槽13与植物幼苗的根基部之间留有空隙，在植物幼苗的根基部处包裹一层棉花以填充种植槽13与植物幼苗的根基部之间空隙，既能保护幼苗的根基部免受左顶盖11与右顶盖12的挤压损伤，也可在一定空气压力内防止根系释放挥发物的流失；

（3）将气体收集袋9和出气管道8顺序接入出气孔7，将空气压缩机6和气体流量计4顺序接入进气管道3；

（4）启动空气压缩机6，将气体流量计4读数调至预设的气流量，通气一定时间，优选2分钟以上，排尽进气管道3中的原有空气后，将进气管道顺序3接入进气孔2，打开气体收集袋9的开关，经预定时间，待气体收集袋9充满气体，先关闭气体收集袋9开关，再关闭空气压缩机6；

（5）试验结束，取气体收集袋9中的气样进行定性和定量测定。

在本发明实施例中，为了更好地进行定性和定量测定，设置对照组，对照组中箱体上不培养植物幼苗，箱体内放置与步骤（1）相同的培养基质，其余各个部件与操作步骤均与上述一致。

在本发明实施例中，为了保证接缝紧密不漏水，在合扰所述左顶盖11与右顶盖12后，利用保鲜膜沿着左顶盖11与右顶盖12的接合线方向缠绕数圈。

在本发明实施例中，所述箱体1的内腔底部盘绕有辅助管道10，所述辅助管道10经进气孔2接入进气管道3，所述辅助管道10上布置有若干朝上的通气孔101，所述通气孔101的直径为1~2mm。

在本发明实施例中，试验期间，气体收集袋9、箱体1、气体流量计4、空气净化器5以及空气压缩机6之间接通良好，均无漏气。

在本发明实施例中，利用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）检测每一个气体收集袋9中根系释放的挥发物，进行定性和定量分析。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的用于原位收集根系挥发物的试验装置及方法。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。