一种克隆植物独立分株的碳同位素标记装置的制作方法

本发明涉及植物同位素标记技术领域，尤其涉及一种克隆植物独立分株的碳同位素标记装置。

背景技术：

同位素是具有相同原子序数的同一化学元素的两种或多种原子之一，在元素周期表上占有同一位置，化学行为几乎相同，但原子量或质量数不同,可分为稳定性同位素和放射性同位素。作为一种高效能的示踪物，碳同位素(¹¹co2、¹³c和¹⁴c)在植物生态系统碳循环研究中得到广泛应用。

克隆植物的构件性为实现社会分工提供了必要条件，能灵活的调节不同构件获取不同资源的相对能力，使单个分株为了获取丰富的资源而发生趋富特化。同时，分株间也是互相依赖，互相合作的，通过克隆整合作用，分株间经常通过横向连接物传输交换物质。克隆植物的社会分工理论，为植物学的研究开拓了一片新领域，是现代植物学研究的热点和突破口，具有极高生态和进化意义。碳同位素标记法是一种研究这一生理过程的理想方法，但由于碳同位素标记不仅原材料价格较贵，更重要的是co2易扩散，特别是¹⁴c-co2属放射性气体，因此在进行植物碳同位素标记时存在一定的技术难度，这也是克隆植物社会分工理论研究的瓶颈。目前涉及克隆植物碳同位素标记主要授权或公开的专利包括：用稳定性碳同位素气体标记植物的装置(201020608969.4)、一种田间原位连续低丰度¹³co2同位素标记装置及方法(201310513820.6)一种碳同位素标记装置(201420736248.x)、一种碳同位素标记装置(201520633964.x)。虽然这些研究者们试图在jenkinson的装置上进行一些改进，但是在克隆植物研究方面仍然存在许多难题，尤其是实现根茎横向连接着的单个分株的独立标记，解决气体同位素标记过程中的土壤碳沉降，箱体内温度过高这些关键问题目前尚未解决。而本发明针对以上缺点，开发出来的新技术，实现全程自动控制，有效的推动克隆植物实验的发展。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种克隆植物独立分株的碳同位素标记装置，实现单个分株的独立标记，解决气体同位素标记过程中的土壤碳沉降，箱体内温度过高的关键问题。

本发明的技术方案是这样实现的，一种克隆植物独立分株的碳同位素标记装置，其特征在于：由标记箱和温控水箱两大部分构成，标记箱和温控水箱之间上部由出水管连接，下部由进水管连接；标记箱的侧壁设置温湿度计、co2浓度及气压测定计、照度计，箱底设置气体循环泵、植物茎口和进气口，标记箱采用双层充水侧壁，其顶部设置减压阀，双层充水侧壁的底端设置出水口，整个标记箱放在支墩上；标记植物的茎部设置于植物茎口位置，植物茎口内设置植物茎套，温控水箱内设置温度测定及报警装置。

所述的标记箱侧壁和顶部采用透明的膜或透明的玻璃制备；温控水箱和标记箱双层充水侧壁内充满蒸馏水，温控水箱内水量为双层充水侧壁内水量的10～15倍；进水管和出水管与水平方向的夹角大于30度，进水管和出水管直径为20～50mm，标记箱与温控水箱的垂直净距离为0.5～3.0m。

所述的温度测定及报警装置设置于温控水箱内壁，其位置高度为温控水箱高度的0.35～0.55倍；水箱的顶部设置进水口，其直径或边长为0.05～0.10m；双层充水侧壁底端的出水口直径或边长为0.04～0.08m。

所述的标记箱底部与上部为组合形成，底部留有凹槽，上部与底部组合时，双层充水侧壁的最下端放入凹槽内，同时采用密封胶密封标记箱的底部为两块板沿着拼合线拼合而成，拼合处采用密封胶密封，同时两端采用固定件固定。

所述的标记箱的底板进气口为自密封装置，标记箱底部设置的气体循环泵，两侧对称布置，每天开启4～8个小时，co2浓度及气压测定计测定时应在气体循环泵运行20min以后进行。

所述的温度测定及报警装置在温度超过室外空气温度5℃时，自动报警，报警时需更换冷水，更换的冷水温度为5～15℃，冷水为自来水经过蒸馏处理得到的蒸馏水冷却制备。

所述的减压阀在标记箱内压力大于室外大气压力的5％时，减压阀开启，在减压阀开启前，气体循环泵应停止运行5小时以上。

所述的温湿度计测定应在每日间隔2～4小时测定，在湿度低于室外湿度时，通过进气口加水增湿；照度计设置于标记箱距底部0.5～0.8倍高度位置，其测定每天早、中和晚各不少于一次。

本发明装置的积极效果是实现克隆植物独立分株的碳同位素标记实验在完全可控的条件下进行实验，实验完全模拟室外条件，实验结果准确可靠；本装置解决气体同位素标记过程中的土壤碳沉降，箱体内温度过高的关键问题；本发明装置构造简单，耗能小，可操作性强，成本低。

附图说明

图1是本发明装置的剖面图

图2是本发明装置的底平面图

图中1.标记箱，2.温控水箱，3.植物茎套，4.温湿度计，5.co2浓度及气压测定计，6.照度计，7.气体循环泵，8.进气口，9.减压阀，10.进水管，11.出水管，12.支墩，13.双层充水侧壁，14.植物茎口，15.固定件，16.拼和线，17.出水口，18.进水口，19.温度测定及报警装置，20.标记植物。

具体实施方式

本发明装置能够实现克隆植物独立分株的碳同位素标记实验，同时与现有技术相比，提高了实验结果的准确可靠性。

下面结合附图1和2对本发明技术内容作进一步说明：

发明装置制备

如图1和图2所示，制备该发明装置的标记箱1和温控水箱2，标记箱1和温控水箱2之间上部采用出水管11连接，下部采用进水管10连接，进水管10和出水管11与水平方向的夹角大于30度，进水管10和出水管11直径为20～50mm，标记箱1与温控水箱2的垂直净距离为0.5～3.0m；标记箱1侧壁和顶部采用透明的膜或透明的玻璃制备，在标记箱1的侧壁设置温湿度计4、co2浓度及气压测定计5、照度计6，箱底设置气体循环泵7、植物茎口14和进气口8，标记箱1采用双层充水侧壁13，其顶部设置减压阀9，双层充水侧壁13的底端设置出水口17，整个标记箱1放在支墩12上；植物茎口14内设置植物茎套3，温控水箱2内设置温度测定及报警装置19；温控水箱2和标记箱1双层充水侧壁13内充满蒸馏水，温控水箱2内水量为双层充水侧壁13内水量的10～15倍。

标记箱1底部与上部为组合形成，底部留有凹槽，上部与底部组合时，双层充水侧壁13的最下端放入凹槽内，同时采用密封胶密封；标记箱1的底部为两块板沿着拼合线16拼合而成，拼合处采用密封胶密封，同时采用固定件15固定；标记箱1的底板进气口8为自密封装置，标记箱1底部设置的气体循环泵7，两侧对称布置；温度测定及报警装置19设置于温控水箱2内壁，其位置高度为温控水箱2高度的0.35～0.55倍；水箱的顶部设置进水口18，其直径或边长为0.05～0.10m；双层充水侧壁13底端的出水口17直径或边长为0.04～0.08m；照度计6设置于标记箱1距底部0.5～0.8倍高度位置。

发明装置操作过程

将标记箱1底打开，把实验的植物放到标记箱1内，标记植物20的茎部位于植物茎口14位置，同时安装植物茎套3，使标记箱1处在完全密闭的情况下；通过进气口8向箱内充入碳同位素(¹¹co2、¹³c和¹⁴c)实验气体，进行实验；实验过程中，同时测定标记箱内的温度、湿度、气压、co2浓度和光照度。

操作过程控制

温度测定及报警装置19在温度超过室外空气温度5℃时，自动报警，报警时需更换冷水，更换的冷水温度为5～15℃，冷水为自来水经过蒸馏处理得到的蒸馏水冷却制备。

温控箱气体循环泵7每天开启4～8个小时，co2浓度及气压测定计5测定时应在气体循环泵7运行20min以后进行；减压阀9在标记箱1内压力大于室外大气压力的5％时，减压阀9开启，在减压阀开启前，气体循环泵7应停止运行5小时以上；温湿度计4测定应在每日间隔2～4小时测定，在湿度低于室外湿度时，通过进气口加水增湿；照度计6测定时每天早、中和晚各不少于一次。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，在不脱离本发明实质的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。