用于人工濕地植物的根系測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及生態工程技術領域，具體涉及一種用于人工濕地植物的根系測量
目.0
【背景技術】
[0002]人工濕地污水處理技術出現于20世紀70年代。人工濕地具有良好的污水凈化效果，其建造和運行費用較傳統的污水處理方法低。因而，自20世紀90年代以來，其應用得到了極快的發展。可是，目前對人工濕地中植物、微生物、土壤基質、污染物的復雜的相互作用過程和機理仍然很不清楚。目前特別缺少對濕地中植物根系的研宄，如濕地中植物根系的生長、分布和生物量，根系在濕地污水處理中的作用等。研宄認為，濕地植物根際是植物、微生物、基質和污染物相互作用的活躍區域，因而也是污水凈化最活躍的區域。根的密度和分布與濕地基質的物理、化學和生物特性有關，根的生長被認為是評價濕地植物應用于污水處理潛力的決定性因素之一。但目前對人工濕地根的了解不多，人工濕地根區仍被當作是一個“黑箱” (black box) ο
[0003]濕地植物的凈化功能與其根系的發達程度相關，根系發達，根系較長的植物能夠大大擴展人工濕地凈化污水的空間，有利于微生物特別是好氧細菌向濕地深部分布，提高其凈化污水的能力，因此在濕地植物的選擇時，要充分考慮其根系的生長情況。成水平等研宄認為香蒲和燈心草的根系主要分布在25cm的區域，濕地植物的根系主要分布在25cm以內的區域，為人工濕地的建設提供了參考。
[0004]在土壤基質中，根系的生物量常用土壤鉆鉆取土壤樣品或用挖掘法挖出一定體積的土壤樣品，分離并測定土壤樣品中的根量而獲得。土壤基質中根的生長量通常采用埋入土柱法，定期取出埋入的土柱，分離并測定土柱中的根量而獲得。埋入土柱法I年中幾次測定的根的生物量之和當作生長量的估計值。3次測定的根的生物量可看作根生長量的估計值。但它很可能是較低的估計值，因為在3次測定之間，可能有少量的根死亡了而沒包括在測定中。Tanner估計污水處理人工濕地根的壽命可能大約4個月。對植物根系的研宄還可以采用挖掘法、土鉆法等，但這些方法也無法及時了解植物根系的變化情況。
[0005]潛流人工濕地一般比表面流濕地具有較大的負荷能力和較好的凈化效果，因而具有廣泛的應用。因此，采用合適的方法，研宄潛流人工濕地的根系分布、生物量和生長量，對探討和提高潛流濕地植物根系在污水凈化中的作用是非常必要的。
【實用新型內容】
[0006]為了及時了解人工濕地基質中植物根系的變化情況并能定期測定人工濕地基質中植物根系的生物量，本實用新型提供了一種用于測量人工濕地植物根系的裝置。
[0007]本實用新型的技術方案如下:
[0008]用于人工濕地植物的根系測量裝置，其特征在于，所述裝置為具有頂端開口的柱體，所述柱體的側壁和底面上均勻設置有多個通孔，所述根系測量裝置采用透明材料。
[0009]所述柱體為圓柱體。
[0010]所述柱體為棱柱體。
[0011]所述柱體為四棱柱體，所述通孔的孔徑5cm，在每個側面上所述通孔被排成多個縱列，列距為7cm ;每列中通孔之間的孔距為4cm ;在底面上所述通孔被排列成多行，行距和孔距為4cm。
[0012]在每個側面上所述通孔以每列3個被排成3個縱列；每列中通孔之間的孔距為4cm ;在底面上所述通孔被排列成3行。
[0013]本實用新型提供了用于測量人工濕地植物根系的根系測量裝置。所述裝置為頂端開口的柱體，且底面和側面均設有通孔，該裝置采用透明材料支持。
[0014]本實用新型中，該裝置的柱體形狀是可選的。由于根的生長是向周圍輻射狀生長，所以，所述裝置采用優選對稱棱柱體或圓柱體結構和透明材料，便于從各個角度觀測根系。其中通孔的作用一方面是為裝置內濕地基質和外部基質之間形成連接通道，有利于養分，水，氧氣等物質交換，減少裝置內的植物的根系生長與人工濕地區域內其它位置的植物的根系生長環境之間的差異，從而最大可能地獲得可信的測量值。另一方面，也是為了在測量根系長度和粗細過程中便于剪斷取樣。
[0015]在用所述裝置監測人工濕地植物根系時，將所述裝置垂直安放在人工濕地基質中，上部達基質表面或比基質表面略低，安放平穩。不用于現有技術中的常規裝置，本實用新型所述的裝置，最大的特點是將濕地植物栽植到所述裝置內。測量根系時，把所述裝置取出，便可觀察根系生長和分布、測定根的生物量。相隔一定時間測定的生物量，可作為生產量的估計值，一年中多次測定的生物量之和，可作為年生產量的估計值。
[0016]現有技術“埋入土柱法”在I年中幾次測定的根的生物量之和當作生長量的估計值。3次測定的根的生物量可看作根生長量的估計值。但它很可能是較低的估計值，因為在3次測定之間，可能有少量的根死亡了而沒包括在測定中。Tanner估計污水處理人工濕地根的壽命可能大約4個月。另外，也可能對柱外的根有一定的損傷而影響它們的生長速度。當然，這種情況在埋入土柱法中也同樣存在。
[0017]本實用新型的所述根系測量裝置能夠在不損傷植物根系的情況下對根系定期觀察，及時了解植物整個根系的變化情況。
[0018]與常規的土壤基質中采用的埋入土柱法相比，較易于取出根系的生長基質，更易于把根與生長基質分離，測定的體積更固定和準確。此外，能清楚地觀察每條根的分布和生長狀況，而在埋入土柱法是做不到的。與土壤鉆取樣相比，有以下優點:使用更方便和省力；由于它的位置是完全固定的，因而測定更為準確；由于它是固定的，因而可以測定一定時間根的生長量。總的看來，利用本實用新型所述監測人工濕地植物根系的裝置是一種能有效研宄人工濕地植物根系生長、分布、生物量和生產量的裝置。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型實施例1所述根系測量裝置的底面結構示意圖
[0020]圖2為本實用新型實施例1中所述根系測量裝置的側面結構示意圖
[0021]圖3為本實用新型所述根系測量裝置的優選實施方案的立體結構示意圖
[0022]圖4為本實用新型所述根系測量裝置的優選實施方案的立體結構示意圖
【具體實施方式】
[0023]下面結合【具體實施方式】對本實用新型進行進一步的詳細描述，但并不以此來限制本實用新型的范圍。
[0024]實施例1本實用新型所述根系測量裝置的優選方案
[0025]所述裝置為有機玻璃制成的頂端開口的柱體，其底面和側面均設有孔，其高度小于或等于所述人工濕地基質的高度。所述裝置的具體結構為:長31cm ;寬31cm，高度43cm，厚度5mm。
[0026]如圖1所示，所述裝置的底面具體結構為:3行(橫軸)3列(縱軸)，每排3個小孔，縱橫軸間隔4cm。
[0027]如圖2、圖3和圖4所示，在所述裝置的4個側面，鑿開多個圓孔，以便根系生長。側面結構的具體參數為:每個側面3行(橫軸)3列(縱軸)，每排3個小孔，縱軸間隔7cm ;橫軸間隔4cm。所述裝置的底面和側面分布的孔的孔徑為5cm。
[0028]實施例2采用植物根系測量裝置監測香蒲和黃花鳶植物根系
[0029](I)在人工濕地區域內選取測量點，在測量點外出人工濕地基質，在挖好的坑中埋入實施例1的根系測量裝置，裝置上部達基質表面或比基質表面略低，安放平穩；
[0030](2)將香蒲或黃花鳶栽植到所述裝置中，然后采用挖出的人工濕地基質填滿所述裝置并沒過所述裝置的上沿；
[0031](3)分別于7月，9月和11月3次進行采樣并對根系生長觀察和生物量測定，香蒲和黃花鳶尾在人工濕地中的栽植時長為2月，4月，6月。每次采樣3株數，共計9株數。
[0032]觀察根系的分布情況:測定時，從基質表面往下按0-5cm，5_15cm和>15cm分層，觀察根系的分布情況，并把裝置內的活根剪出，放在不透氣的塑料袋內。裝在塑料袋的根帶回實驗室，并把全部根樣品在80烘箱中烘至恒重后稱干重。
[0033]測定濕地植物地上部分生物量:測定時，在近地表處把植物割下，稱取每種植物的枯死部分和活的植物鮮重，并稱取每種植物不同器官鮮重樣品100-200g，在800C烘箱中烘至恒重后稱干重。用自來水沖洗干凈并用吸水紙吸干根表面的水，按直徑〈1_，I?3mm和>3mm分開，用電子天平(上海天平儀器廠，FAl 104型)稱鮮重，并把全部根樣品在80°C烘箱中烘至恒重后稱干重。
[0034]測定根系的根數、根長、根生物量和根系表面積:根數、根長每周測量一次。根數的測定是對每株植物的根數進行計數，根長是測量每株植物最長的根。在根莖交界處剪開，并通過游標卡尺根據根的直徑對根進行分組(直徑d〈lmm，lmm<d<3mm, d>3mm，根狀莖)，以清水(自來水)沖洗干凈，用吸水紙吸干表面的水，分別稱鮮重，每組根各取10g左右的樣品烘干(80°C，48h)，用電子天平(上海天平儀器廠，FA1104型)稱干重。用排水法測量各組根的體積，利用公式S = 4V/d求出根系表面積。對所得數據進行統計分析。
[0035]實驗結果表明，所述裝置的孔徑是合適的，但其高度最好按照選用植物的不同適當調整高度，雖然在本實驗中，根系分布不超過30cm，他人的研宄也認為，很少根分布在30cm以下。在連續生長多年的人工濕地，其根系分布很可能會深一些。
【主權項】
1.用于人工濕地植物的根系測量裝置，其特征在于，所述裝置為具有頂端開口的柱體，所述柱體的側壁和底面上均勻設置有多個通孔，所述根系測量裝置采用透明材料。
2.根據權利要求1所述的根系測量裝置，其特征在于，所述柱體為圓柱體。
3.根據權利要求1所述的根系測量裝置，其特征在于，所述柱體為棱柱體。
4.根據權利要求1所述的根系測量裝置，其特征在于，所述柱體為四棱柱體，所述通孔的孔徑5cm，在每個側面上所述通孔被排成多個縱列，列距為7cm ;每列中通孔之間的孔距為4cm ;在底面上所述通孔被排列成多行，行距和孔距為4cm。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，在每個側面上所述通孔以每列3個被排成3個縱列；每列中通孔之間的孔距為4cm ;在底面上所述通孔被排列成3行。
【專利摘要】本實用新型“用于人工濕地植物的根系測量裝置”，涉及生態工程技術領域，所述裝置為具有頂端開口的柱體，所述柱體的側壁和底面上均勻設置有多個通孔，所述根系測量裝置采用透明材料。與現有技術的根系測量裝置不同，本實用新型所述的根系測量裝置是用于將濕地植物根系種植在其中，能夠在不損傷植物根系的情況下對根系定期觀察，及時了解植物整個根系的變化情況，具有方便省力、準確有效的優點。
【IPC分類】C02F3-32
【公開號】CN204529460
【申請號】CN201520068952
【發明人】李偉, 崔麗娟, 張亞瓊, 趙欣勝, 張曼胤, 雷茵茹, 康曉明, 張巖
【申請人】中國林業科學研究院林業新技術研究所
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年1月30日