[發明專利]一種用于研究根系競爭策略的試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201410232847.2
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN103960038B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 吳鵬飛;馬祥慶;鄒顯花;侯曉龍;蔡麗平;劉愛琴;周垂帆
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: A01G1/00
• 分類號: A01G1/00;A01G9/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及植物根系競爭行為的研究領域，主要涉及土壤資源斑塊異質分布環境中，不同植物或同種植物根系競爭行為方面的研究，具體的說是一種用于研究根系競爭策略的試驗裝置及方法。

背景技術

由于植物在自然環境中無法像動物一樣自由移動，在整個生命周期內持續不斷遭受種內和種間對共有環境資源的競爭。因此，競爭存在于一切植物群落中，是決定植物形態、生活史以及植物群落結構和動態的主要動力之一。與地上部分只對光競爭相比，地下部分的競爭涉及到水分、礦物質等土壤資源，植物間的競爭主要發生于地下根系之間。植物對土壤水分和養分的競爭能力取決于其根系所占據的土壤空間、根系的形態和生理可塑性、根系在土壤中的空間分布格局等。然而，由于根系生長在地下，生長規律變化復雜，且土壤水分和養分資源的分布時空上呈現出高度異質性，傳統科學研究過程中根系觀察及取樣比較困難，難以行之有效地研究揭示出植物根系在土壤中的競爭策略。

發明內容

本發明對上述問題進行了改進，即本發明要解決的技術問題是傳統科學研究過程中根系觀察及取樣比較困難，難以行之有效地研究揭示出植物根系在土壤中的競爭策略。

本發明的技術方案在于：一種用于研究根系競爭策略的試驗裝置，其特征在于，包括用于模擬植物根系競爭區域的中心圓筒和同心套置在中心圓筒外側的同心圓筒，所述中心圓筒與外層同心圓筒之間的區域沿徑向方向均勻布設有若干個豎直隔層，以分隔出若干個用于放置養分的扇形區域，所述中心圓筒和同心圓筒的底部設置有底板。

進一步的，所述中心圓筒、同心圓筒和豎直隔層均采用透光不透水的硬質材料制成，以阻隔不同供養區域內根系互穿及養分的流動。

進一步的，所述同心圓筒被分隔出來的若干個扇形區域的外側壁上均開設有測試窗，所述同心圓筒被分隔出來的若干個扇形區域的內壁上側設置有播種槽。

本發明的另一技術方案在于：一種用于研究根系競爭策略的試驗方法，包括如權利要求3所述的一種用于研究根系競爭策略的試驗裝置，其特征在于，按以下步驟進行：

（1）取一定數量品質優良的植物種子，將植物種子播種于上述試驗裝置的播種槽內，并在每個試驗裝置的中心圓筒和扇形區域內分別放置有不同養分的培養基質，其中每個扇形區域供養相同；

（2）將上述放置有植物種子和養分斑塊的試驗裝置分成若干批；

（3）定期通過測試窗測定每個試驗裝置不同供養區域的水勢后，采用錫紙將測試窗封住，以防止水分的流失；

（4）定期取出一批的試驗裝置進行觀測：取每個供養區域內的根系進行形態及生理學指標的測定，重點觀測每個試驗裝置中心圓筒內不同植物或同種植物根系的競爭策略；

（5）記錄試驗數據：不同時間段各供養區域內根系的分布及生長情況。

進一步的，所述步驟（3）中，利用水勢測定儀通過所述方筒測試窗測量每個供養區域的水勢后，及時向供養區域內補充水分或營養液，直至不同供養區域具相同水勢。

進一步的，所述步驟（4）中，取每個供養區域的根系，通過數字化掃描儀掃描各根系圖像，應用圖像分析軟件對各供養區域生長的根系進行定量分析；利用高效液相色譜儀等儀器對養分競爭區域的根系分泌有機酸等生理學指標進行測定分析。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：本發明的試驗裝置可以在模擬自然的狀態下，研究植物根系隨著對土壤水肥資源競爭強度不斷加大，其根系感知環境變化并啟動競爭策略的能力，尤其是試驗植物根系拓展占領空間的能力。其整體結構簡單，造價低廉，取材和制作方便。

附圖說明

圖1是本發明的試驗裝置的結構示意圖。

圖中： 1—中心圓筒，2—同心圓筒，3—豎直隔層，4—扇形區域，5—底板，6—播種槽，7—測試窗。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步詳細的說明。

如圖1所示為本發明的一種實施例,包括用于模擬植物根系競爭區域的中心圓筒和同心套置在中心圓筒1外側的同心圓筒2，中心圓筒1與外層同心圓筒2之間的區域沿徑向方向均勻布設有若干個豎直隔層3，以分隔出若干個用于放置相同養分（或不同水分，以下均以放置不同養分為例）的養分斑塊的扇形區域4，中心圓筒1和同心圓筒2的底部設置有底板5，所述中心圓筒1、同心圓筒2和豎直隔3層均采用透光不透水的硬質材料制成，本實施例中硬質材料為玻璃，以阻隔不同供養區域內根系互穿及養分的流動。