[發明專利]一種用于研究植物種內或種間相互作用的裝置及其應用

有效

• 申請號: 201410613751.0
• 申請日: 2014-11-04
• 公開（公告）號: CN104396607B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 李隆;章芳芳;劉屹湘
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: A01G9/02
• 分類號: A01G9/02;A01C23/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王文君

技術領域

本發明涉及植物栽培技術領域，具體涉及了一種研究植物種內或種間相互作用的裝置及體系。

背景技術

植物種內或種間相互作用是植物栽培領域的研究熱點。傳統研究種內或種間相互作用的裝置一般為花盆或者根箱，植物一般生長在土壤或石英砂介質中，每天以營養液或水澆灌來維持植物正常生長。這種傳統裝置存在的問題是每天澆灌水或者營養液無法像田間土壤環境那樣提供持續不間斷的養分供給，可能會對根系的生長產生計劃外的影響；同時，常規方法進行營養液澆灌會不可避免的導致根系分泌物隨澆水而損失，進而對一些試驗研究的結果產生影響。相反，如果不進行頻繁澆灌，養分得不到不及時供應，可能導致植物生長不正常，則很難得到可靠的實驗數據。此外，眾多科研工作者使用容器中加入營養液進行純液體栽培進行根系互作試驗，然而純液體栽培無法還原植物的自然生長狀態，不利于對植物種內或種間相互作用的研究。

在現有的種內及種間根系互作研究體系中，植物所占的生長空間并不一致，這將導致植物可占據的生長體積、養分含量不同，并且這些效應很難去計算，難以還原田間現象。即使通過添加分隔層區分生長空間，現有的分隔技術會將植物地下部分的相互作用完全阻隔，不利于對植物種內或種間相互作用的綜合研究。

發明內容

本發明旨在克服現有技術中存在的缺陷，提供一種用于研究植物種內或種間相互作用的簡易裝置。

本發明提供了一種用于研究植物種內或種內或種間相互作用的裝置，該裝置包括以下部分：頂部開口的柱狀種植區，營養區，營養液區和避光包裹層；其中，種植區位于裝置的上部，營養區位于裝置的中部，營養液區位于裝置的下部，三個部分緊密連接；避光包裹層覆蓋裝置側表面。

所述種植區為種植植物的區域，植物的生長范圍限于該區域。該區域填充植物生長所需的培養基質，所述培養基質為固體，包括土壤、石英砂、蛭石等。所述培養基質中間存在的縫隙可以形成毛細作用，將下方的營養液向上吸引至植物根系生長區域。

所述種植區側面為非透明結構，其頂部開放，底部覆蓋一層厚度均勻的可以使液體通過的隔離層。為了便于實驗室研究，種植區的橫截面直徑優選為8～10cm。種植區開放的頂部可以使植物自由生長，并發生地上部分的相互作用。底部隔離層的作用為防止植物根系進入下方區域并防止固態培養基質流失，同時保證來自下方的營養液可以順利通過，到達種植區；所述隔離層的材料選自可以實現上述作用的任意材料，優選為脫脂棉。

所述種植區可以不包含分隔層，也可以包含部分分隔層或完全分隔層；其中，部分分隔層為孔隙直徑小于植物根系直徑的均勻網狀結構，其材料可選用硬質尼龍網；完全分隔層為無孔隙結構，其材料可選用塑料膜。

所述分隔層應垂直貫穿種植區和營養區，并將種植區分隔成擁有相等空間的多個分隔區；在研究植物種內相互作用時，將同種植物等量、均勻種植于不同的分隔區中；在研究植物種間相互作用時，將不同種植物分別均勻種植于不同的分隔區中。分隔層的作用在于將同種或不同種植物的生長區域均勻分隔開，以便于對植物種內或種間相互作用進行研究；同時還可以為植物提供大小相同的生長空間，從而排除因空間不同造成的植物生長差異為研究植物間相互作用帶來的干擾。

所述分隔層的設置可以根據對植物種內或種間相互作用研究的需要進行選擇，具體而言：當不設置分隔層時，植物的地下部分自由延伸，發生直接接觸，且營養物質和植物的分泌物會自由擴散，因此，不設置分隔層的裝置可用于研究同種或不同種植物之間的地上部分相互作用和地下部分直接相互作用；當設置部分分隔層時，植物的地下部分不會發生直接接觸，且生長空間相同，但是營養物質和植物的分泌物可以穿過網狀結構的孔隙自由擴散，從而對另外一個分隔區中的植物產生間接的影響，因此，設置部分分隔層的裝置可用于研究同種或不同種植物之間的地上部分相互作用和地下部分的間接相互作用；當設置完全分隔層時，植物的地下部分無法直接接觸，生長空間相同，且營養物質和分泌物也無法通過分隔層，不會對異種植物造成間接影響，因此，設置完全分隔層的裝置可以用于研究同種或不同種植物之間的地上部分相互作用。

所述營養區的作用為：通過該區域對營養液的直接吸收作用，為植物提供持續不間斷的養分供給。此外，位于種植區的培養基質之間的縫隙形成許多毛細管，這些毛細管通過毛細作用為營養液由下至上運輸提供動力，保證營養液的持續供應。本發明將營養液由下向上轉移，可以確保為植物持續提供充足養分供應的同時，使植物根系避免接受到水流由上而下的沖刷，從而保持與自然種植相似的形態參數，同時避免了因水流沖刷導致的植物分泌物流失為研究植物種內或種間相互作用帶來的干擾。