基于DGT技术的水生植物根部磷吸收量测试装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于DGT技术的水生植物根部磷吸收量测试装置，包括：根箱，在所述根箱内设置有由上到下依次排列的第一滤网、第二滤网和第三滤网，形成由上到下的第一腔室、第二腔室和第三滤网之间形成第三腔室；在所述第二腔室内设置有隔离滤网；所述隔离滤网为围绕所述根箱竖直轴向设置的合围，将所述第二腔室分隔为内腔室和外腔室。本发明专利技术中的根箱可以使DGT在根区的测试真实地反映根区磷扩散通量，更接近于植物根部的吸收通量。本发明专利技术还首次将根箱—水生植物培育方法和DGT技术的优点相结合，形成了用来评估水生植物对湖泊沉积物磷修复能力的新型实验/评估方法。

【技术实现步骤摘要】
基于DGT技术的水生植物根部磷吸收量测试装置和方法
本专利技术属于湖泊水生植物生态修复技术和DGT科学技术研究领域，具体涉及一种基于DGT技术对水生植物根部磷吸收量的测试方法和装置。
技术介绍
水生植物对湖泊沉积物磷释放的控制作用已经被大量的研究所证实(Vincent,2001；Zhangetal.,2011；FanandLi,2005)。利用水生植物对富营养化湖泊的生态修复技术也已被广泛用于水环境质量改善和污染水体的恢复(Blindowetal.,1993；Barkoetal.,1991)。挺水植物—茭草(ZizaniaGronov.exL,Gramineae)和沉水植物—狐尾藻(Myriophyllumverticiilaturn)，在中国湖泊中大量分布。茭草和狐尾藻被广泛用于湖泊营养化生态修复，其根部对沉积物营养元素(P)的吸收作用可以影响沉积物磷的生物有效性，减少沉积物磷向水中的释放，净化水质，有效地降低了沉积物磷内源负荷。水生植物组织的收割和处置是控制湖泊沉积物磷内源负荷的最后一步。目前，水生植物对湖泊沉积物—水中磷或金属元素吸收能力的评估方法主要包括：(1)水生植物的收割及其运算方法(Saltetal.,1998；AsaedaandSiong,2008；WeisnerandGraneli,1989；(2)数学模型(输入-输出平衡法)对湖泊(人工湿地)中水生植物的污染物吸收量的实验和运算方法(Knightetal.,2003；KadlecandKnight,1996)。但是，方法(1)需要采集代表全湖沉积物和植物生长特征的大量样品，并且要对植物样品进行后续测试，实验量较大，耗费大量人力/物力；方法(2)需要对湖泊中分布水生植物的水环境区域进行长期环境参数(物理，化学和生物)的测定，还要创立数学模型进行大量运算。以上两种方法存在实验量过大和运算模型繁琐的缺点。如何建立一种简单而准确地评估水生植物根部磷吸收能力的实验/运算方法，从而克服已有方法的缺点，是水生植物生态修复领域亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的是现有技术中的湖泊沉积物—水中磷或金属元素吸收能力评估方法具有的样品量大、运算模型繁琐的技术问题，进而提供一种基于DGT技术对水生植物根部磷吸收量的测试方法和装置，具有测试方法简单、无需大量样品、测试结果准确度高的优点。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案如下：基于DGT技术的水生植物根部磷吸收量测试装置，包括：根箱，在所述根箱内设置有由上到下依次排列的第一滤网、第二滤网和第三滤网；在所述第一滤网的上方形成第一腔室，在所述第一滤网和第二滤网之间形成第二腔室，在所述第二滤网和第三滤网之间形成第三腔室；所述第一腔室的顶端开口设置；在所述第二腔室内设置有隔离滤网；所述隔离滤网为围绕所述根箱竖直轴向设置的合围，将所述第二腔室分隔为内腔室和外腔室；在位于所述内腔室顶端的第一滤网上设置有适宜于沉水植物茎部穿过的通孔；在位于同一侧的所述隔离滤网和所述根箱的侧壁上设置有适宜于DGT检测装置出入的检测口。还设置有至少一根液体输送管，所述液体输送管的一端开口延伸至所述内腔室内，所述液体输送管的另一端开口与位于所述根箱上方的储液瓶连通设置，所述液体输送管上设置有流量控制阀，所述储液瓶中装有不含磷的植物生长促进液。所述内腔室为由中间向上下两端收缩的纺锤形。在所述隔离滤网和所述根箱的侧壁上的检测口处安装有塞子，两个所述塞子用连杆连接，在所述根箱的外侧设置有旋钮，所述旋钮与所述检测口处的塞子固定连接。所述的基于DGT技术的水生植物根部磷吸收量测试装置，其在所述隔离滤网上的检测口处设置有薄膜层；还设置有推进机构，所述推进机构包括：外套筒，所述外套筒的外径与所述根箱的检测口相吻合，适宜插入所述根箱上的检测口；推进头，所述推进头的前端设置为圆锥形，所述推进头内设置有推进通道，所述推进通道的后端贯穿所述推进头的后端面设置，所述推进通道的前端贯穿所述推进头的侧面设置；在所述推进通道内设置有柔性推进件，所述柔性推进件适宜沿所述推进通道滑动，所述推进通道位于所述柔性推进件的前方部分形成置放腔，适宜于容纳所述DGT检测装置；在所述推进通道内且位于所述柔性推进件的后方设置有推进螺杆，所述推进通道的内壁面上设置有与所述推进螺杆适配的螺纹；活塞杆，设置在所述外套筒内且位于所述推进头的后方，所述活塞杆与所述推进头通过环形限位装置连接，适宜带动所述推进头沿外套筒轴向进行活塞运动；所述推进螺杆贯穿所述活塞杆延伸至所述活塞杆的后方。还设置有浮台，在所述浮台上可放置多个所述根箱。使用所述的装置测试水生植物根部磷吸收量的方法，包括:(1)沉积物样品的采集和处理：在湖泊里采集沉积物和沙样，所述沙样的总磷含量小于所述沉积物的总磷含量；对所述沉积物和沙样进行干燥，测定干燥后的沉积物和沙的总磷浓度，然后将沉积物和沙样按照一定重量比进行混合，配置成至少一组具有从低到高多个磷浓度梯度的沉积物和沙混合样，所述磷浓度梯度的浓度范围大于湖泊中沉积物的磷浓度范围；向每个混合样中加入水，放置3-4天；完成放置后，将每个所述混合样置入一个所述根箱中；(2)取至少一组生长状况相似的水生植物幼苗，测定水生植物幼苗的初始根表面积；将水生植物幼苗均匀植入每个所述根箱，将所述根箱放入湖泊中进行培养；(3)培养期结束后，将完成去氧操作的水合氧化铁圆形DGT放入每个根箱的内腔室中进行测试，测试出每个根箱内植物根部的DGT通量F；取出根箱中的植物，测试每个根箱中水生植物的最终根表面积；计算每株水生植物在一个生长周期内的平均根表面积和根部所吸收的磷质量；(4)调查水生植物在湖泊中的生长密度和生长面积，评估湖泊中水生植物在一个生长周期内的磷吸收量。步骤(1)中，配置成两组具有从低到高多个磷浓度梯度的沉积物和沙混合样，两组所述混合样分别置入两组所述根箱中；步骤(2)中，取两组生长状况相似的水生植物幼苗，其中一组为茭草，另一组为狐尾藻，对水生植物幼苗的初始根表面积进行测定，将两组水生植物幼苗分别均匀植入两组所述根箱中。步骤(2)中，取至少一组生长状况相似的水生植物幼苗，取其中的一部分用于测定水生植物幼苗的初始根表面积；将剩余一部分水生植物幼苗均匀植入每个所述根箱。步骤(1)中，在湖泊里采集的所述沉积物的总磷含量大于1600mg/kg，所述沙样的总磷含量小于所述沉积物的总磷含量的1/5。本专利技术所述的基于DGT技术的水生植物根部磷吸收量测试装置和方法，优点在于：本专利技术所述的测试装置，其根箱的所述第二腔室内设置有隔离滤网；所述隔离滤网为围绕所述根箱竖直轴向设置的合围，将所述第二腔室分隔为内腔室和外腔室；在实验过程中，所述水生植物的根部生长被限制在内腔室中，可以严格控制根区在根箱内部生长，形成一个较密的根区，并且内室根部分布较为均质；可以使DGT在根区的测试真实地反映根区磷扩散通量，更接近于植物根部的吸收通量；同时外腔室内填充有沉积物，根区的外围被沉积物包裹，可以更好地模拟湖泊中的自然生长环境，从而提高测试结果的准确性。本专利技术进一步优选所述内腔室通过液体输送管和储液瓶连通，在储液瓶中存储有不含磷的植物生长促进液，在培养过程中，通过流量控制阀控制液体流量，定期向根区补充营养液和生长调节液，本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于DGT技术的水生植物根部磷吸收量测试装置，包括：根箱，在所述根箱内设置有由上到下依次排列的第一滤网、第二滤网和第三滤网；在所述第一滤网的上方形成第一腔室，在所述第一滤网和第二滤网之间形成第二腔室，在所述第二滤网和第三滤网之间形成第三腔室；所述第一腔室的顶端开口设置；其特征在于，在所述第二腔室内设置有隔离滤网；所述隔离滤网为围绕所述根箱竖直轴向设置的合围，将所述第二腔室分隔为内腔室和外腔室；在位于所述内腔室顶端的第一滤网上设置有适宜于沉水植物茎部穿过的通孔；在位于同一侧的所述隔离滤网和所述根箱的侧壁上设置有适宜于DGT检测装置出入的检测口。

【技术特征摘要】
1.基于DGT技术的水生植物根部磷吸收量测试装置，包括：根箱，在所述根箱内设置有由上到下依次排列的第一滤网、第二滤网和第三滤网；在所述第一滤网的上方形成第一腔室，在所述第一滤网和第二滤网之间形成第二腔室，在所述第二滤网和第三滤网之间形成第三腔室；所述第一腔室的顶端开口设置；其特征在于，在所述第二腔室内设置有隔离滤网；所述隔离滤网为围绕所述根箱竖直轴向设置的合围，将所述第二腔室分隔为内腔室和外腔室；在位于所述内腔室顶端的第一滤网上设置有适宜于沉水植物茎部穿过的通孔；在位于同一侧的所述隔离滤网和所述根箱的侧壁上设置有适宜于DGT检测装置出入的检测口。2.根据权利要求1所述的基于DGT技术的水生植物根部磷吸收量测试装置，其特征在于，还设置有至少一根液体输送管，所述液体输送管的一端开口延伸至所述内腔室内，所述液体输送管的另一端开口与位于所述根箱上方的储液瓶连通设置，所述液体输送管上设置有流量控制阀，所述储液瓶中装有不含磷的植物生长促进液。3.根据权利要求1或2所述的基于DGT技术的水生植物根部磷吸收量测试装置，其特征在于，所述内腔室为由中间向上下两端收缩的纺锤形。4.根据权利要求1-3任一所述的基于DGT技术的水生植物根部磷吸收量测试装置，其特征在于，在所述隔离滤网和所述根箱的侧壁上的检测口处安装有塞子，两个所述塞子用连杆连接，在所述根箱的外侧设置有旋钮，所述旋钮与所述检测口处的塞子固定连接。5.根据权利要求3所述的基于DGT技术的水生植物根部磷吸收量测试装置，其特征在于，在所述隔离滤网上的检测口处设置有薄膜层，所述隔离滤网上的检测口设置在所述内腔室的中下部；还设置有推进机构，所述推进机构包括：外套筒，所述外套筒的外径与所述根箱的检测口相吻合，适宜插入所述根箱上的检测口；推进头，所述推进头的前端设置为圆锥形，所述推进头内设置有推进通道，所述推进通道的后端贯穿所述推进头的后端面设置，所述推进通道的前端贯穿所述推进头的侧面设置；在所述推进通道内设置有柔性推进件，所述柔性推进件适宜沿所述推进通道滑动，所述推进通道位于所述柔性推进件的前方部分形成置放腔，适宜于容纳所述DGT检测装置；在所述推进通道内且位于所述柔性推进件的后方设置有推进螺杆，所述推进通道的内壁面上设置有与所述推进螺杆适配的螺纹；活塞杆，设置在所述外套筒内且位于所述推进头的后方，所述活塞杆与所述推...

【专利技术属性】
技术研发人员：王圣瑞，吴志皓，倪兆奎，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11