[发明专利]一种同时进行植物光合作用和根系泌氧能力检测的装置及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种植物根系泌氧能力的检测装置及方法，具体地，涉及一种同时进行植物光合作用和根系泌氧能力检测的装置及应用。

背景技术

湿地植物是人工湿地中的重要组成部分，它可以通过直接吸收利用污水中可利用态的营养物质、吸附和富集重金属及一些有毒有害物质，从而达到净化水质的作用。湿地植物根部泌氧能力发达，能在根区形成好氧、微好氧和厌氧区，为微生物提供各种适宜的微环境，进而加强人工湿地对污水的净化能力。因此，湿地植物的根系泌氧能力是评价其污水净化能力的一个重要指标。

目前，测定湿地植物泌氧能力的方法主要有圆口状金属铂电极法和柠檬酸钛比色法，前者通过测量根不同位置的泌氧量来反映植物的泌氧能力，后者通过测量整株植物的根系泌氧总量，能更直观的反映出植物间泌氧能力的差异。柠檬酸钛是一种强还原剂，能与O₂反应，并在 527nm波长下对可见光有吸收峰。将植物培养于注入柠檬酸钛检测液的营养液中，由于根系的泌氧作用，部分柠檬酸钛被根部释放的氧气所氧化，使得柠檬酸钛的浓度降低。用分光光度计测定营养液吸光度为A₁，同时设一空白试验，即培养液中不放置植物，测得其吸光度为A ₀，(A ₀ - A ₁ ) 反映了植物根部释放的氧气量。

但是，由于柠檬酸钛极易被氧化，所以利用柠檬酸钛比色法检测植物根系泌氧能力的所有操作均需要在无氧的惰性气体手套操作箱中进行。目前常用的是在充满氮气的厌氧箱中进行。市场上的手套箱主要用于需要隔绝空气的实验，广泛应用于无水、无氧、无尘的超纯环境，有些反应需要在惰性气体如氩气环境中进行。对于惰性气体手套操作箱，目前市场上主要有两种，一种是原装进口德国产厌氧箱，价格约14万元人民币，该设备不论是否应用，均要求通入大量氮气且不能间断，所以日常维护费用较高；国内产品为南京大学生产的厌氧箱，价格约6万元人民币，该设备要求不能接触水。由于上述厌氧箱实际为密封厌氧环境，即在实验操作之前将箱内充入氮气然后密封，所有操作均在箱内完成。一方面，该类厌氧箱未设置光照层，不能自由调节光照强度，而光照对于植物的光合作用至关重要，直接影响植物的根系泌氧状况；另一方面，将植物置于充满氮气等惰性气体的环境中，本身就会对植物的生长产生影响，因此，无法真实的反映植物根系的泌氧能力。此外，上述厌氧箱体积庞大，搬运不便，且成本很大，并且需要多个真空泵进行抽气过程，不适合小型实验室的使用。

因此，开发新的监测湿地植物根系泌氧能力的试验设备具有非常重要的现实意义。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种结构简单、操作方便，并可以同时进行植物光合作用和根系泌氧能力检测的装置，所述装置能同时原位进行多株、不同大小规格的植物的光合-泌氧反应，进而实现同时检测多株、不同大小规格的植物的根系泌氧能力的目的。

本发明的另一目的在于提供一种利用上述装置进行原位实时检测不同植物根系泌氧能力的方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案予以实现的：

一种同时进行植物光合作用和根系泌氧能力检测的装置，包括由上至下的光照系统单元、多通道植物光合-泌氧单元和泌氧检测单元；所述光照系统单元通过支架固定于多通道植物光合-泌氧单元上方；

所述多通道植物光合-泌氧单元包括多通道板、以及与多通道板配合使用的若干个玻璃管、塞子和密封圈；所述多通道板上设有若干个板孔；所述玻璃管的管口有向外凸出的边沿，玻璃管通过密封圈固定在板孔上；所述玻璃管管身上设有取样口，取样管通过取样口与玻璃管密封连接；取样管的一端插入玻璃管的底部，另一端在玻璃管外连接有取样装置；

所述泌氧检测单元为以多通道板为顶部的无氧操作单元。

本发明所述装置利用多通道植物光合-泌氧单元将光照系统单元和泌氧检测单元结合起来，实现了不同植物在同一时间进行光合作用和根系泌氧的检测，不同于以往传统的根系泌氧检测装置。

优选地，所述光照系统单元包括若干个光源，若干个光源之间并联；所述并联是每个光源通过独立的控制开关进行独立控制。优选地，所述光源由多个日光灯灯管组成，各灯管分别由独立的开关控制。

优选地，所述玻璃管的管口外径小于板孔的孔径，能够保证密封圈有一定的厚度，这样不仅可以保证玻璃管通过密封圈更好的固定在板孔上，而且还可以保证玻璃管可以轻微摇动（取样前需要轻晃玻璃管摇匀）。