本實(shí)用新型屬于植物培養(yǎng)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種植物上土下水分根培養(yǎng)裝置，該裝置適用于研究礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)調(diào)控植物土傳病害的培養(yǎng)試驗(yàn)。

背景技術(shù)：

培養(yǎng)試驗(yàn)是將生長(zhǎng)介質(zhì)置于特制容器中，于溫室、網(wǎng)室或人工氣候室等設(shè)施中在人工模擬或人為控制條件下進(jìn)行的植物栽培試驗(yàn)。由于其具有嚴(yán)格控制水分、養(yǎng)分、溫度、光照等環(huán)境條件和避免大田不可控環(huán)境因素的特點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于植物模擬栽培的生理生化機(jī)理研究和探索，是當(dāng)前植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)、植物病理學(xué)及相關(guān)植物學(xué)科等領(lǐng)域的常備試驗(yàn)方法。

目前，植物病理學(xué)科的植物土傳病害調(diào)控與防治的研究方向越來(lái)越受廣大科研工作者的青睞，常見的土傳病害有根腐病、枯萎病、灰霉病和疫病等。植物土傳病害的致病機(jī)制主要有機(jī)械堵塞和毒素作用兩種學(xué)說(shuō)，機(jī)械堵塞學(xué)說(shuō)概括為土傳病害的病原微生物侵染植物維管束系統(tǒng)進(jìn)行繁殖和植物應(yīng)急反應(yīng)產(chǎn)生的胼胝質(zhì)堵塞導(dǎo)管和維管束，進(jìn)而影響植物對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收運(yùn)輸而致?。欢舅刈饔脤W(xué)說(shuō)概括為土傳病害的病原微生物侵染植物后產(chǎn)生此生代謝病原菌毒素對(duì)植物產(chǎn)生生理生化毒性而致病。

植物病害防治方法和措施主要有植物檢疫、抗病育種、栽培防治、化學(xué)防治、物理和機(jī)械防治以及生物防治等，其中化學(xué)防治而被廣泛習(xí)慣采用，但其所帶來(lái)的藥害、殘留、污染等缺點(diǎn)危及健康、環(huán)境和生態(tài)可持續(xù)性不容樂(lè)觀。

栽培防治中的礦質(zhì)元素通過(guò)對(duì)植物養(yǎng)分供應(yīng)的調(diào)節(jié)能顯著增加植物的抗病性，其中氮素營(yíng)養(yǎng)由于可以供應(yīng)植物和病原物所需營(yíng)養(yǎng)進(jìn)而建立植物與病原物間的相互關(guān)系，因此在植物土傳病害防治中的作用被廣泛報(bào)道，如銨態(tài)氮能夠抑制番茄根腐病和甜菜冠腐病、硝態(tài)氮能抑制水稻稻瘟病和黃瓜枯萎病等。

植物根系是吸收水分和養(yǎng)分的主要器官，也是多種激素、有機(jī)酸和代謝物質(zhì)同化與合成的重要場(chǎng)所，在植物生長(zhǎng)發(fā)育、生理功能和物質(zhì)代謝過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用，是決定植物地上部營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)強(qiáng)弱的先決器官；而如何同時(shí)觀測(cè)銨硝態(tài)氮單獨(dú)或協(xié)同供應(yīng)對(duì)植物土傳病害根系生長(zhǎng)的影響與調(diào)控的試驗(yàn)裝置尚缺乏報(bào)道。

培養(yǎng)試驗(yàn)根據(jù)填充的生長(zhǎng)介質(zhì)不同又可分為土壤培養(yǎng)、砂礫培養(yǎng)和溶液培養(yǎng)等方法，由于不同方法具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，可根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康膩?lái)選用培養(yǎng)方法，其作用的切入點(diǎn)都是通過(guò)植物根系來(lái)影響整個(gè)植物。但對(duì)于綜合土壤培養(yǎng)和溶液培養(yǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)，采用上土下水聯(lián)合培養(yǎng)的培養(yǎng)措施研究根系生理特性進(jìn)而調(diào)控植物土傳病害的生長(zhǎng)反應(yīng)裝置還未見報(bào)道。

因此，設(shè)計(jì)者鑒于上述現(xiàn)狀和缺點(diǎn)，開發(fā)出一種植物上土下水分根培養(yǎng)裝置，對(duì)植物根系調(diào)控和分根試驗(yàn)研究具有重要的理論價(jià)值和應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

實(shí)用新型目的：本實(shí)用新型的目的是提供一種制作簡(jiǎn)易、使用方便，能夠協(xié)同實(shí)現(xiàn)上土下水、植物分根、更換培養(yǎng)液、計(jì)量耗水量和根系形態(tài)觀測(cè)等功能于一體的植物培養(yǎng)裝置，可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足并提供新的研究思路。

技術(shù)方案：本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：本實(shí)用新型提供了一種植物上土下水分根培養(yǎng)裝置，植物上土下水分根培養(yǎng)裝置主要包括上土桶、下水桶單元和植株；所述上土桶包括圓柱形桶壁、桶底和介質(zhì)；所述下水桶單元包括下水桶、隔板、支撐圈、注水管、水位器、水龍頭，所述隔板垂直設(shè)置在下水桶中將下水桶分隔為兩個(gè)溶液培養(yǎng)室，所述支撐圈設(shè)置在下水桶內(nèi)壁上將上土桶和下水桶固定，兩個(gè)溶液培養(yǎng)室分別設(shè)置一個(gè)注水管，隔板兩側(cè)的下水桶的外桶壁上各設(shè)置一個(gè)水位器，兩個(gè)溶液培養(yǎng)室外壁分別設(shè)置一個(gè)水龍頭；所述植株分為地上植株和地下分根；所述地上植株位于上土桶中，所述地下分根位于下水桶中。該裝置可協(xié)同實(shí)現(xiàn)土壤培養(yǎng)固定地上植株地下分根溶液培養(yǎng)。

進(jìn)一步地，所述上土桶用于盛放植物地上部生長(zhǎng)所需土壤，所述下水桶單元用于承載植物根系分根溶液。

進(jìn)一步地，所述圓柱形桶壁由高度為5-10cm PVC管制成。

進(jìn)一步地，所述桶底為不銹鋼網(wǎng)布制成。所述不銹鋼網(wǎng)布能容植物根系穿透；所述的不銹鋼網(wǎng)布桶底的孔徑大小(<1mm、1-2mm、>2mm)可根據(jù)根系類型(直根系孔徑大于須根系孔徑)和土壤介質(zhì)類型(培養(yǎng)基質(zhì)孔徑大于栽培土壤孔徑)進(jìn)行調(diào)整。

進(jìn)一步地，所述介質(zhì)為栽培土壤、土砂混合物或培養(yǎng)基質(zhì)等其他介質(zhì)。

進(jìn)一步地，所述下水桶由高度為15-30cm PVC管制成。

進(jìn)一步地，所述隔板為塑料隔板，用玻璃膠粘合固定在下水桶內(nèi)或先在下水桶內(nèi)壁開鑿凹槽后放入隔板再粘合。

進(jìn)一步地，所述溶液培養(yǎng)室中的溶液是根據(jù)需要選擇和適當(dāng)改進(jìn)的營(yíng)養(yǎng)液配方。

進(jìn)一步地，所述支撐圈為環(huán)形支撐圈，所述支撐圈設(shè)置在距離下水桶桶口2cm處。

進(jìn)一步地，所述述水位器為玻璃或樹脂材質(zhì)制成的帶有刻度的圓形管，所述水位器管底設(shè)置在距離下水桶桶底處，水位器與下水桶連通。

進(jìn)一步地，本發(fā)明中所采用的植物為水稻，小麥，玉米，黃瓜，西瓜中的一種或幾種。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的培養(yǎng)液為霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液，水稻營(yíng)養(yǎng)液等。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所采用的固體介質(zhì)為常規(guī)土壤，病原土壤，滅菌土壤等。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實(shí)用新型構(gòu)型簡(jiǎn)單，易于制作，相比現(xiàn)有的單獨(dú)土培、水培或分根裝置具有以下突出效果：

1、本實(shí)用新型在作業(yè)時(shí)，可通過(guò)往上土桶內(nèi)添加試驗(yàn)原位土壤、滅菌后土壤或其他介質(zhì)類型土壤，以實(shí)現(xiàn)不同試驗(yàn)?zāi)康牡纳贤镣巴寥捞畛洌?/p>

2、本實(shí)用新型中的上土桶底部的不銹鋼網(wǎng)布具有可根據(jù)所培養(yǎng)植物的根系類型調(diào)整不同網(wǎng)孔大小不銹鋼網(wǎng)布的特點(diǎn)。

3、本實(shí)用新型中的下水桶用隔板進(jìn)行體積均分，可實(shí)現(xiàn)下水桶根系同一溶液、不同溶液的分根培養(yǎng)觀測(cè)而不致根系混亂。

4、本實(shí)用新型中的下水桶隔板兩側(cè)均設(shè)置注水管和水龍頭，更換培養(yǎng)液時(shí)可無(wú)需打開培養(yǎng)裝置，且具有根系分泌物收集的功能。

5、本實(shí)用新型中的下水桶隔板兩側(cè)均設(shè)置可觀測(cè)的刻度水位器，便于分根試驗(yàn)中兩側(cè)溶液培養(yǎng)處理下耗水量的數(shù)據(jù)采集。

6、本實(shí)用新型裝置為研究植物根系生理生態(tài)機(jī)制以及其他生物和非生物過(guò)程影響提供了一種技術(shù)手段，可廣泛應(yīng)用于植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)、植物病理學(xué)及相關(guān)植物學(xué)科等領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，各標(biāo)記為：1、圓柱形桶壁、2、不銹鋼網(wǎng)布桶底、3、栽培土壤、4、下水桶、5、隔板、6、環(huán)形支撐圈、7、注水管、8、水位器、9、水龍頭、10、地上植株、11、地下分根。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

參見圖1，本實(shí)用新型的植物上土下水分根培養(yǎng)裝置主要包括上土桶、下水桶單元和植株；上土桶包括圓柱形桶壁1、不銹鋼網(wǎng)布桶底2和栽培土壤3；下水桶單元包括下水桶4、隔板5、環(huán)形支撐圈6、注水管7、水位器8、水龍頭9，隔板5垂直設(shè)置在下水桶4中將下水桶4分隔為兩個(gè)溶液培養(yǎng)室，為了確保上下桶之間的吻合性，支撐圈6設(shè)置在下水桶4內(nèi)壁上將上土桶和下土桶4固定，使上下桶連接緊密，且隔板5將桶內(nèi)體積均分并與環(huán)形支撐圈6位于同一高度；兩個(gè)溶液培養(yǎng)室分別設(shè)置一個(gè)注水管7，用于調(diào)控兩側(cè)分根溶液的注入，隔板5兩側(cè)的外桶壁上各設(shè)置一個(gè)玻璃材質(zhì)的帶有刻度的圓形管制成的水位器8，用于動(dòng)態(tài)檢測(cè)植物根系對(duì)水分的吸收利用能力，兩個(gè)溶液培養(yǎng)室外壁分別設(shè)置一個(gè)水龍頭9；用于分根培養(yǎng)兩側(cè)的溶液的更換或根系分泌物的收集。植株分為地上植株10和地下分根11；所述地上植株10位于上土桶中，所述地下分根11位于下水桶4中，圓柱形桶壁1由高度為10cm PVC管制成。能容植物根系穿透的網(wǎng)布桶底2為避免鐵質(zhì)網(wǎng)布易生銹的缺點(diǎn)選用適合孔徑的不銹鋼網(wǎng)布制作，固定螺栓加固，確保承載栽培土壤或其他介質(zhì)時(shí)不易脫落。下水桶4由高度為30cm PVC管制成。隔板5為塑料隔板，用玻璃膠粘合固定在下水桶4內(nèi)；用盛水防滲法評(píng)估粘合致密性環(huán)形支撐圈6設(shè)置在距離下水桶4桶口2cm處。

在作業(yè)時(shí)，上土桶填充試驗(yàn)土壤后種植植株10，待植株根系穿過(guò)不銹鋼網(wǎng)布孔穴時(shí)，再均分地下根系11至下水桶分根隔板兩側(cè)的溶液培養(yǎng)室，然后通過(guò)注水管7向兩側(cè)注入試驗(yàn)所需的培養(yǎng)溶液，透過(guò)水位器8觀測(cè)注水量和根系耗水量，確保所注水量的水面離上土桶底1cm處左右，并根據(jù)培養(yǎng)溶液的性質(zhì)和試驗(yàn)設(shè)計(jì)通過(guò)水龍頭9和注水管7進(jìn)行溶液的更換或根系分泌物的收集；

另外，本裝置下水桶兩側(cè)也可裝入所需的其他固體和液體介質(zhì)，使本裝置協(xié)同實(shí)現(xiàn)多重試驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

本實(shí)施例中所采用的植物為水稻、小麥、玉米、黃瓜、西瓜等中任意一種均可。本實(shí)施例中的培養(yǎng)液為霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液、水稻營(yíng)養(yǎng)液等中的任意一種均可。

實(shí)施例2

與實(shí)施例1的裝置基本相同，所不同的在于，本實(shí)施例圓柱形桶壁1由高度為7cm PVC管制成，網(wǎng)布桶底2由孔徑<1mm的不銹鋼網(wǎng)布制成，其填充介質(zhì)3為滅菌土壤。下水桶4由高度為15cm PVC管制成，直接在下水桶4內(nèi)壁粘合隔板5，在下水桶4兩側(cè)注入同一溶液；水位器8為樹脂材質(zhì)材料的帶有刻度的圓形管制成的水位器。培養(yǎng)液為霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液。本實(shí)施例的植物為小麥。

實(shí)施例3

與實(shí)施例1基本相同，所不同的在于，本實(shí)施例圓柱形桶壁1由高度為5cm PVC管制成，網(wǎng)布桶底2由孔徑為1-2mm的不銹鋼網(wǎng)布制成，其填充介質(zhì)3為土砂混合物。下水桶4由高度為20cm PVC管制成，先在下水桶4內(nèi)壁開鑿凹槽后放入隔板5再粘合，在下水桶4兩側(cè)分別注入不同氮素形態(tài)的水稻營(yíng)養(yǎng)液。本實(shí)施例的植物為水稻。

實(shí)施例4

與實(shí)施例1基本相同，所不同的在于，本實(shí)施例上土桶1的網(wǎng)布桶底2由孔徑為>2mm的不銹鋼網(wǎng)布制成，其填充介質(zhì)3為栽培基質(zhì)。在下水桶4兩側(cè)分別注入對(duì)照和添加毒素或病原菌的霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液。本實(shí)施例的植物為易發(fā)生土傳病害的黃瓜、西瓜等。