[發明專利]一種研究微塑料在植物根際遷移規律及影響根際微域的分層箱

在審

• 申請號: 202210511073.1
• 申請日: 2022-05-11
• 公開（公告）號: CN114679979A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 魏芳;向曾;施宇馳;姚童駿;徐立恒
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: A01G9/02
• 分類號: A01G9/02;A01G7/04;A01G27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種研究不同粒徑微塑料在植物根際區遷移規律及探索微塑料對根際微生態系統影響的植物根際分層箱。所述分層箱包括主箱體和分層隔板組成的遷移箱，所述主箱體內部空間由根際縱向隔板插片間隔為根際區和非根區兩個不同的根際微域分區，上部設置有布水單元、發光單元；主箱體的底部設有排水裝置；主箱體內部還設有土質分析單元、溫濕傳感器，所述相關單元皆受到控制中心調控，控制中心則根據智能終端對實驗參數進行設定、對實驗數據進行存儲與分析。所述橫向分層隔板有三類不同孔徑的鋼制篩網組成，由上到下依次為大孔徑，中孔徑和小孔徑，篩網側面配有不同孔徑的抽屜，將微塑料的遷移范圍局限于橫向分層篩網內。本裝置具有模擬植物生長的自然環境的功能，方便采樣的分層設計，利于在不破壞植物根際的前提下采樣分析微塑料在植物根際區的遷移對微生態系統的影響。同時可實時監測土壤中土樣成分檢測功能和土壤溫濕度功能，在植物根際微域的研究方面具有廣泛地應用前景。

技術領域

本發明涉及微塑料在根際土壤中遷移擴散技術及對植物根際微生態效應的影響領域，特別涉及微塑料在植物根際的遷移及探索其對根際微生物系統影響的模擬裝置。

背景技術

微塑料作為一種新型污染物，普遍存在于水和土壤生態系統中，目前微塑料的檢測、表征及毒理研究主要集中在海洋和淡水生態系統。而實際上，每年微塑料釋放進入陸地生態系統的微塑料可能是海洋的4-23倍，微塑料通過地膜、污水污泥處理、大氣沉降等方式在土壤中積累，主要包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)聚苯乙烯(PS)等難降解有機成分。微塑料作為非均勻的塑料顆粒混合體，其粒徑范圍從幾微米到幾毫米，形狀多種多樣。當微塑料在土壤中積累到一定程度，對土壤乃至整個陸地生態系統功能及生物多樣性產生影響。

微塑料對土壤理化性質、微生物學特性及植物的影響。微塑料進入土壤后參與土壤團聚體的形成，不斷影響土壤的容重、滲透性、持水量以及水穩定性等土壤理化性質。土壤的團聚體的形成主要有微生物的作用下推動，團聚體任何變化反過來影響微生物結構和功能。微塑料攜帶外源微生物及釋放添加劑都會對土壤微生物產生脅迫。土壤酶是表征土壤微生物活性和土壤環境質量的重要指標，微塑料的存在影響多種土壤酶的活性，并且微塑料的種類、大小及類型對其影響存在較大差異。其相關作用機制需要進一步研究。

微塑料對植物根際微生物的影響。植物根際-土壤生態系統直接影響植物的生長和發育，目前還沒有關于微塑料影響植物根際微生物機制的探討，但是根據微塑料對土壤-微生物生態效應可以推測，微塑料對植物生長和生理的影響以及對植物根際環境土壤理化性質的改變，都可能影響到根際微生物的結構和功能。微塑料可能改變植物根性生長、阻礙水分和養分的吸收，延緩種子萌發而直接對植物生長質量產生不良影響。也可能通過被植物吸收產生生理毒性和遺傳毒性。微塑料通過改變土壤特性，進而影響植物的生長。目前，微塑料對植物的影響并沒有形成一致的結論，需要進一步驗證。

目前，對植物根際微生態系統的研究，主要采用根際箱模擬植物根系近根區，遠根區及非根區，以期分析植物不同根際微生物生物學特性。

通過檢索發現如下與本申請相關的專利文獻，具體公開內容如下：

1、專利文獻CN211531978U公開一種分層多隔根際箱，具體為用豎直隔板將植物根系位置的土壤進行區分，用水平隔板區分不同耕層，用于研究植物根際不同距離和不同耕層的土壤環境變化特征。

2、專利文獻CN106688666B公開了一種植物根際箱及其在濕地植物根際微域研究方面的應用。

3、專利文獻CN110133200A公開了一種研究植物根際微環境的多功能根際箱裝置。具體為內根際箱內設有十字布水架，內根際箱分為三層結構，依次為根區、近根區和遠根區，可實現原位精準采集根際土壤。

通過技術及應用特征的對比，上述公開專利文獻主要涉及植物根際微域研究。本專利技術的創新點在于，結合植物根際箱的優勢，考慮微塑料特性，創新一種全新植物根際分層箱系統，將微塑料對植物根際微域的影響及其遷移擴散技術同時考察，提高了研究效率及成本。

發明內容