[发明专利]用于水田种植系统根际的土壤溶液原位采集装置及其应用

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种土壤溶液原位采集装置及其应用，该装置适用于土壤科学、植物营养科学和环境科学中对植物根际化学和土壤溶液化学的研究，特别适用于水田种植系统根际的土壤溶液原位采集。

二、背景技术

现有技术中对于土壤溶液原位采样装置，已经有很多，但由于个体大、对土体及根际扰动大等原因，很多不适合于水田根际原位溶液的采集。自从微根际土壤溶液采样器诞生以来，根际原位溶液的研究已经有很多，但这些研究至今为止仅限于旱地，对于水田种植系统来说，存在很大的问题，导致无法开展具体的研究。

相比旱地，水田种植体系中，土壤在绝大多数时间处于淹水饱和状态，将前人运用于旱地研究的装置应用于水田系统后，装置四周均出现漏水情况，这会影响到淹水土体及根际养分迁移、氧化还原等原位状况；另外，适用于旱地的装置系统箱体窄，对于水田作物如水稻这样的须根植物而言，尤其在饱和情况下，过窄的箱体不利于根际和土体间的区分，这些问题均是水田根际原位溶液相研究的重要制约因素。

三、发明内容

技术问题：本发明针对上述技术空白，提供一种特别适用于水田种植系统根际的土壤溶液原位采集装置和该装置的应用方法，该采集装置采集准确迅速，对水饱和土壤扰动小。

技术方案：一种适用于水田种植系统根际的土壤溶液原位采集装置，包括真空泵、真空控制器、压力感应器、缓冲瓶、微样品收集器和植物生长箱，所述植物生长箱上设有土壤微溶液采集器，土壤微溶液采集器通过导液管与微样品收集器的接液管相连，微样品收集器通过真空管与缓冲瓶连接，连接微样品收集器和 缓冲瓶的真空管上设有真空三通开关，压力感应器设于缓冲瓶上，缓冲瓶通过真空管与真空泵连接，真空控制器分别与真空泵和压力感应器电源连接。

上述的一种适用于水田种植系统根际的土壤溶液原位采集装置，包括土壤微溶液采集器，所述植物生长箱为上端开口的单匣箱体，箱体相对的前面板和后面板上设有一一对应的孔阵列，前面板的内侧设有密封膜，土壤微溶液采集器穿过前面板上的阵列孔和密封膜，伸入箱体内。

上述的一种适用于水田种植系统根际的土壤溶液原位采集装置，所述前面板和后面板上设有与孔阵列一一对应的座标代码。

一种适用于水田种植系统根际的土壤溶液原位采集装置的应用方法，水田植物种植于植物生长箱内一侧，植物根系会向植物生长箱的另外一侧向下延伸，将土壤微溶液采集器插入长有根系的植物生长箱上相应的阵列孔中，设定真空控制器的负压数值，待缓冲瓶内负压稳定后，打开真空三通开关进行采样。所述负压数值为-500hPa。采样时间为5分钟，采样量小于50uL。

有益效果：本发明装置部分组装与拆卸均操作简便、快捷；采样方法中采用经纬法定位准确，适用性广，可以实现水田种植体系内各种植物(如水稻)土壤原位微溶液的迅速、准确地采集；采样器体积小(直径仅有1mm)、采样点小，采样过程中获取采样点周围溶液体积极小，对水饱和土壤扰动小；不仅适用于群根根际溶液采集，更适用于单根根际土壤溶液采集，研究更贴近于大田植物生长的实际情况。样品采集到所需各种养分数据的检出的时间短可以在数分钟内完成。

四、附图说明

图1：本发明整体结构示意图。其中，1，真空控制器；2，电源线；3，真空连接管；4，玻璃导气管；5，缓冲瓶；6，真空泵；7，压力感应器；8，接液管；9，弹性橡胶封套；10，导液管；11，真空收集箱；12，微样品收集器；13，真空三通开关；14，微土壤溶液采样器；15，植物生长箱

图2：植物生长箱前面箱体组合元件。其中，16，前面箱体上小孔的列代码；17，前面箱体上的小孔；18，前面箱体上小孔的行代码；

图3：植物生长箱后面箱体组合元件。其中，19，后面箱体上小孔的列代码；20，后面箱体上的小孔；21，后面箱体上小孔的行代码；

图4：植物生长箱内部结构示意图。其中，22，植物的根；23，后面箱体；24，前面箱体；25，前面箱体内侧上的贴膜；

图5：采样过程示意图；26，土体入渗流；27，根际区横截面28，根际外渗流；29，非根际区横截面

图6：根际土壤原位溶液NH₄⁺亏缺以及Ca²⁺富集指数示意图。

图7：获取不同体积根际土壤原位溶液中NH₄⁺浓度示意图。

五、具体实施方式

实施例1：