專利名稱：一種深根植物駱駝刺根系生長過程的觀測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在干旱區(qū)深根植物根系生長過程的觀測方法，該方法將為干旱區(qū) 深根植物根系的生長過程觀測與分析提供技術(shù)保障。從而為干旱區(qū)環(huán)境條件下深根植物的 修復提供新的途徑。
背景技術(shù)：
植物根系，特別是干旱區(qū)深根系植物的生態(tài)學過程研究是當前生態(tài)學研究領(lǐng)域的 熱點，越來越受到眾多學者的廣泛關(guān)注。但是由于實驗手段和技術(shù)方法的限制，根系生態(tài)學 過程研究中的根系生長過程觀測與分析是目前生態(tài)學研究中的“瓶頸”。因此，探索并建立 能普遍應用(特別是能適用于生長在干旱區(qū)的荒漠植物)的根系生長過程的觀測方法顯得 至關(guān)重要，以駱駝刺為例。在塔里木盆地南緣的荒漠-綠洲過渡帶分布有較大面積的駱駝刺植物。駱駝刺不 僅具有適應性強、耐干旱、耐鹽堿的特點，而且是綠洲防護體系的重要組成部分，是改善生 態(tài)與環(huán)境、保護農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的重要生態(tài)屏障。同時駱駝刺又是一種重要的植物資源，在畜牧 業(yè)生產(chǎn)中占有一定的地位、具有人工措施不可替代的作用。但是長期以來，由于人為不合理 地利用和牲畜破壞，使塔里木盆地南緣綠洲近外圍的駱駝刺植被遭到嚴重破壞。加快駱駝 刺植被的修復，既可以提供良好的飼料和牧場，促進畜牧業(yè)發(fā)展，增加群眾收入，又將為綠 洲農(nóng)田構(gòu)建安全屏障。塔里木盆地南緣是中國著名的極端干旱區(qū)和風沙危害區(qū)。風沙災害頻繁，年平均 風速1.9m/s。由于沙物質(zhì)的粒度組成偏細，在大于4m/s的風速條件下，即可起沙。每年風 速大于4m/s的日數(shù)在90天以上。春、夏季多大風天氣，每年八級以上大風3-9次。多年平 均降水量35. 1mm，年蒸發(fā)量達2595. 3mm，干燥度為20. 8。在這樣的極端環(huán)境條件下，駱駝刺 植物根系的生境適應特征(特別是根系的生長過程)是值得關(guān)注的重要問題，而對根系生 長過程觀測的方法與途徑是探索的重點內(nèi)容。駱駝刺是一種深根植物，在塔里木盆地南緣的某些區(qū)域其根系可深達15米左右。 對于像駱駝刺這樣的深根植物而言，在自然環(huán)境條件下來觀測研究其根系的生長過程非常 困難，因此必須探討一種適合深根植物生長特點的觀測技術(shù)才能實現(xiàn)。本發(fā)明正是圍繞這一基本思路對深根植物根系生長過程的觀測技術(shù)進行探索。經(jīng) 過多年的實驗提供一種深根植物根系生長過程的觀測方法，該方法利用透明、可移動裝置 對駱駝刺在不同生長發(fā)育階段(從生長初期的利用地表水階段的根系生長過程到生長后 期的利用地下水階段的根系生長過程)的根系生長過程進行跟蹤觀測。該方法將為塔里木 盆地南緣駱駝刺植被的修復提供實踐方法和途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于，提供一種深根植物根系生長過程的觀測方法，該方法涉及的裝 置是由取樣通道、觀測面、混凝土墻體、底板、輸水環(huán)管和馬氏瓶組成，采用在荒漠深根植物駱駝刺的生長區(qū)域地搭建水泥結(jié)構(gòu)的箱體，在箱體內(nèi)設(shè)置兩組對稱排列的梯度單元格，每 個單元格的一面墻體為透明的，可活動的觀測面墻體，其余三面墻體為混凝土墻體，利用透 明、可活動的觀測面對駱駝刺在不同生長發(fā)育階段(從生長初期的利用地表水階段的根系 生長過程到生長后期的利用地下水階段的根系生長過程)的根系生長過程進行跟蹤觀測。 該方法操作簡單，使用方便，為塔里木盆地南緣駱駝刺植被的修復提供新的方法和途徑。本發(fā)明所述的一種深根植物駱駝刺根系生長過程的觀測方法，該方法涉及的裝置 是由取樣通道、觀測面、混凝土墻體、底板、輸水環(huán)管和馬氏瓶組成，具體操作按下列步驟進 行a、選擇荒漠深根植物駱駝刺的生長區(qū)域，在區(qū)域地搭建水泥結(jié)構(gòu)的箱體(1)，在箱 體(1)內(nèi)設(shè)置兩組對稱排列的梯度單元格，每組4個單元格，深度分別為5米、7米、9米和 11米，兩組單元格之間為取樣通道(5)，每組單元格靠近取樣通道( 一側(cè)的墻體為透明的 觀測面O)，該觀測面( 是活動的、由多塊鋼化玻璃組成的活動窗(6)，其余的墻體為混凝 土墻體(3)，每組單元格的底板(4)上固定有輸水環(huán)管(7)，底板(4)距取樣通道( 一側(cè) 的邊沿處固定馬氏瓶(8)，輸水環(huán)管(7)的一端與馬氏瓶(8)連接，另一端埋入土壤中；b、在步驟a搭建好的箱體(1)內(nèi)的每個單元格內(nèi)填入相同土壤質(zhì)地和相同土壤類 型的風沙土，將荒漠深根植物種子埋入土中，然后在底板(4)距取樣通道( 一側(cè)的邊沿處 固定的馬氏瓶(8)中加水，水通過輸水環(huán)管(7)進入土壤中；C、在當年的植物駱駝刺的生長季內(nèi)5-10月，利用取樣通道( 每月通過透明的觀 測面( 對深根植物根系在不同生長發(fā)育階段的生長動態(tài)進行跟蹤觀測，同時在觀測中， 對不同層次的土壤樣品和植物的根系樣品通過觀測面( 上的活動窗進行采集，再將采集 的樣品進行分析即可。步驟a中所述的觀測面(2)是由鋼架組成，與單元格兩側(cè)的混凝土墻體(3)連成 一體，在鋼架上焊接有若干個均等排列的鋼架框，鋼化玻璃插入鋼架框中形成活動窗(6)。本發(fā)明所述的一種深根植物駱駝刺根系生長過程的觀測方法，該方法模擬不同的 地下水埋深，對深根植物根系生長過程對地下水梯度的響應特征進行動態(tài)觀測；利用透明 的觀測面對深根植物根系在不同生長發(fā)育階段的生長動態(tài)進行跟蹤觀測。這是獲得有關(guān)深 根植物根系在不同環(huán)境條件下生長參數(shù)的重要途徑。同時利用鋼架結(jié)構(gòu)固定的可活動鋼化 玻璃方便地進行原位取樣，避免了對植物進行的破壞采樣，這有利于樣品分析數(shù)據(jù)的準確 性和可靠性。利用取樣通道，既可以方便堆放從小區(qū)內(nèi)挖出的土，同時也方便回填，從而保 證小區(qū)在實驗觀測和挖掘前后土質(zhì)條件的一致性，最大限度地減小觀測誤差。本發(fā)明所述方法中涉及的觀測面上的小塊活動根窗的透明材料擬選定高質(zhì)量的 鋼化玻璃，是為了便于對駱駝刺根系的生長分布規(guī)律、根系的構(gòu)型特征和細根的分枝特性 進行細致的觀測分析，同時可以利用小塊活動根窗進行分層取樣和根系挖掘。每個單元格 內(nèi)種植一定數(shù)量的駱駝刺幼苗，以保證每株駱駝刺根系有相對大的生長和拓展空間，以便 于對其生長過程進行觀測。本發(fā)明所述的方法除適用于深根植物駱駝刺根系生長過程的觀測外，還適用于其 它的深根植物的根系生長過程的觀測。


圖1為本發(fā)明搭建水泥結(jié)構(gòu)的箱體的結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明搭建水泥結(jié)構(gòu)的箱體的觀測面的示意3為本發(fā)明搭建水泥結(jié)構(gòu)的箱體的單元格示意圖
具體實施例方式以下結(jié)合幅圖進一步描述并給出實施例本發(fā)明所述的一種深根植物駱駝刺根系生長過程的觀測方法，該方法在塔里木 盆地南緣策勒綠洲的荒漠人工觀測實驗場內(nèi)進行應用，該方法涉及的裝置是由取樣通道、 透明可移動的觀測面、混凝土墻體、底板、輸水環(huán)管和馬氏瓶組成，具體操作按下列步驟進 行a、選擇荒漠深根植物駱駝刺的生長區(qū)域，在區(qū)域地搭建水泥結(jié)構(gòu)的箱體1，面積為 6米X6米，在箱體1內(nèi)設(shè)置兩組對稱排列的梯度單元格，每組4個單元格，深度分別為5 米、7米、9米和11米，兩組單元格之間為取樣通道5，以便于在不同生長發(fā)育階段對不同層 次駱駝刺根系的挖掘、觀測、研究和取樣，每組單元格靠近取樣通道5 —側(cè)的墻體為透明的 觀測面2，該觀測面2是活動的、由多塊鋼化玻璃組成的活動窗6，面積為1米X 1米，觀測面 2是由鋼架組成，與單元格兩側(cè)的混凝土墻體3連成一體，在鋼架上焊接有若干個均等排列 的鋼架框，鋼化玻璃插入鋼架框中形成活動窗，鋼架框的數(shù)量按照梯度深度的單元格設(shè)計， 每一個鋼架框插入一塊鋼化玻璃形成一個小塊的活動根窗6，對于深度為5米的單元格，鋼 架框和小塊活動根窗的數(shù)量均為30個，深度為7米的單元格，鋼架框和小塊活動根窗的數(shù) 量均為42個，深度為9米的單元格，鋼架框和小塊活動根窗的數(shù)量均為M個，深度為11米 的單元格，鋼架框和小塊活動根窗的數(shù)量均為66個。其余的墻體為混凝土墻體3，每組單元 格的底板4上固定有輸水環(huán)管7，底板4距取樣通道5 —側(cè)的邊沿處固定馬氏瓶8，輸水環(huán) 管7的一端與馬氏瓶8連接，另一端埋入土壤中；b、在步驟a搭建好的箱體1內(nèi)的每個單元格內(nèi)填入相同土壤質(zhì)地和相同土壤類型 的風沙土，將荒漠深根植物種子埋入土中，然后在底板4距取樣通道5 —側(cè)的邊沿處固定的 馬氏瓶8中加水，水通過輸水環(huán)管7進入土壤中；C、在當年的植物駱駝刺的生長季內(nèi)5-10月，利用取樣通道5每月通過透明的觀測 面2對深根植物根系在不同生長發(fā)育階段的生長動態(tài)進行跟蹤觀測，同時在觀測中，對不 同層次的土壤樣品和植物的根系樣品通過觀測面2上的活動窗6進行采集，再將采集的樣 品進行分析即可。通過本發(fā)明所述的方法對駱駝刺植物在不同水分處理條件下根系生長深度的觀 測結(jié)果表明干旱處理條件下駱駝刺一年生幼苗根系的生長深度最大，在生長季末可達 230cm ；半干旱處理條件下駱駝刺一年生幼苗的根系生長深度在生長季末達到130cm ；充分 灌溉條件下駱駝刺一年生幼苗的根系生長深度最小，在生長季只有100cm。
權(quán)利要求
1.一種深根植物駱駝刺根系生長過程的觀測方法，其特征在于該方法涉及的裝置是由 取樣通道、觀測面、混凝土墻體、底板、輸水環(huán)管和馬氏瓶組成，具體操作按下列步驟進行a、選擇荒漠深根植物駱駝刺的生長區(qū)域，在區(qū)域地搭建水泥結(jié)構(gòu)的箱體，在箱體(1) 內(nèi)設(shè)置兩組對稱排列的梯度單元格，每組4個單元格，深度分別為5米、7米、9米和11米， 兩組單元格之間為取樣通道(5)，每組單元格靠近取樣通道( 一側(cè)的墻體為透明的觀測 面O)，該觀測面( 是活動的、由多塊鋼化玻璃組成的活動窗(6)，其余的墻體為混凝土墻 體(3)，每組單元格的底板(4)上固定有輸水環(huán)管(7)，底板(4)距取樣通道( 一側(cè)的邊 沿處固定馬氏瓶(8)，輸水環(huán)管(7)的一端與馬氏瓶(8)連接，另一端埋入土壤中；b、在步驟a搭建好的箱體(1)內(nèi)的每個單元格內(nèi)填入相同土壤質(zhì)地和相同土壤類型的 風沙土，將荒漠深根植物種子埋入土中，然后在底板(4)距取樣通道( 一側(cè)的邊沿處固定 的馬氏瓶(8)中加水，水通過輸水環(huán)管(7)進入土壤中；c、在當年的植物駱駝刺的生長季內(nèi)5-10月，利用取樣通道(5)每月通過透明的觀測面 (2)對深根植物根系在不同生長發(fā)育階段的生長動態(tài)進行跟蹤觀測，同時在觀測中，對不同 層次的土壤樣品和植物的根系樣品通過觀測面( 上的活動窗進行采集，再將采集的樣品 進行分析即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟a中所述的觀測面(2)是由鋼架組成， 與單元格兩側(cè)的混凝土墻體C3)連成一體，在鋼架上焊接有若干個均等排列的鋼架框，鋼 化玻璃插入鋼架框中形成活動窗(6)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種深根植物駱駝刺根系生長過程的觀測方法，該方法涉及的裝置是由取樣通道、觀測面、混凝土墻體、底板、輸水環(huán)管和馬氏瓶組成，采用在荒漠深根植物駱駝刺的生長區(qū)域地搭建水泥結(jié)構(gòu)的箱體，在箱體內(nèi)設(shè)置兩組對稱排列的梯度單元格，每個單元格的一面墻體為透明的，可活動的觀測面墻體，其余三面墻體為混凝土墻體，利用透明、可活動的觀測面對駱駝刺在不同生長發(fā)育階段(從生長初期的利用地表水階段的根系生長過程到生長后期的利用地下水階段的根系生長過程)的根系生長過程進行跟蹤觀測。該方法操作簡單，使用方便，為塔里木盆地南緣駱駝刺植被的修復提供新的方法和途徑。
文檔編號G01N21/84GK102135501SQ201010543919
公開日2011年7月27日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者劉波, 劉鎮(zhèn), 張利剛, 張曉蕾, 曾凡江, 雷加強 申請人:中國科學院新疆生態(tài)與地理研究所