[发明专利]用于根际激发效应排放二氧化碳的气体收集装置及其方法

说明书

本发明公开了一种用于根际激发效应排放二氧化碳的气体收集装置及其方法，装置的反应室内从下到上铺设有填料和土壤，土壤顶部与顶盖之间具有气腔，土壤中种植有植物，植物上部通过顶盖上开设的孔洞伸出并与外界接触；反应室侧壁的底部和顶部分别开设有第一通孔和第二通孔，第一通孔通过管路依次连接防倒吸瓶、吸收瓶和蠕动泵，蠕动泵的另一端通过管路与第二通孔连接，反应箱体、防倒吸瓶、吸收瓶和蠕动泵通过管路共同构成连通的闭合回路。本发明的气体收集装置能对土壤‑作物‑根系系统进行CO₂气体的有效收集，反应室部件一体化程度高，组装方便，重复性好，监测周期长且连续，节省人力物力。

技术领域

本发明属于室内盆栽实验模拟装置领域，涉及一种用于根际激发效应排放二氧化碳的气体收集装置及其方法。

背景技术

土壤大量存在着影响碳分解和微生物同化平衡的因素会对大气CO₂产生显著影响，氮的添加抑制微生物活性，导致土壤碳分解减少的研究已被广泛报道；活的植物改变了根际环境，从而影响土壤有机质(Soil Organic Matter，SOM)的分解速率。这种短期的SOM分解速率(强度)变化是由激发效应引起的。在植物存在的情况下，激发效应直接发生在活的根系附近，因此这种现象称为根际激发效应(Rhizosphere Priming Effect，RPE)。RPE的产生是植物根系和微生物以及土壤有机质之间相互作用的结果，是由根系分泌物驱动，通过改变微生物量及其活性来实现的，同时受到其他生物与非生物因子的调控。然而，根系分泌物的作用强烈地受到养分利用率(如氮和磷)的影响，这是土壤碳循环的一个重要过程。在模拟室内盆栽实验的时候，往往容易出现根际激发效应排放的CO₂气体不容易采集，采集装置容易漏气，装置的搭建比较复杂，消耗大量的人力物力等问题。同时，部分装置会使得作物在培养过程中光合作用形成的¹³C光合产物运输到根际有滞后现象，根际激发效应很难准确获得，干扰因素较多，实验数据误差较大。

因此，亟需设计出一种装置，既可以有效地保证作物的正常生长，吸收根际激发效应产生的CO₂当量的准确性和精确性，同时又能够保证装置的气密性和简便、稳定化操作运行。

发明内容

本发明的目的在于克服目前测定根际激发效应的实际实验操作工作量较大，植物培养过程中环境干扰因素较多，精度低、误差大和重复性较差，且易忽视根际激发效应连续动态变化等一系列上述问题，能够提供用于根际激发效应排放二氧化碳的气体收集装置及其方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

本发明提供了一种用于根际激发效应排放二氧化碳的气体收集装置，其特征在于，包括反应箱体、防倒吸瓶、吸收瓶和蠕动泵；

所述反应箱体为具有中空内腔且顶部敞开的结构，其顶部可拆卸式封闭盖设有顶盖，反应箱体和顶盖共同构成封闭的反应室；反应室内从下到上铺设有填料和土壤，土壤顶部与所述顶盖之间具有气腔，土壤中种植有植物，植物上部通过顶盖上开设的孔洞伸出并与外界接触；反应室侧壁的底部和顶部分别开设有第一通孔和第二通孔，第一通孔通过管路依次连接防倒吸瓶、吸收瓶和蠕动泵，蠕动泵的另一端通过管路与第二通孔连接，所述反应箱体、防倒吸瓶、吸收瓶和蠕动泵通过管路共同构成连通的闭合回路；所述吸收瓶中装有用于吸收CO₂气体的碱性溶液；

与所述第一通孔连接的管路端部伸入反应室内部，位于反应室内部的管路上设有若干用于收集CO₂气体的抽气头，所有抽气头均被填料覆盖；与所述第二通气孔连接的管路端部位于土壤上方的气腔中。

作为优选，所述管路为PVC材质，反应箱体和顶盖均为UPVC材质；碱性溶液为NaOH溶液。

作为优选，所述填料为石英砂，填料的厚度刚好完全覆盖第一接头。

作为优选，与所述第一通孔连接处的管路上设有第一接头；第一接头为端部逐渐缩小的双头式空心接头，一端位于反应室的外侧，另一端位于反应室的内侧。