水培条件下测定同种植物养分竞争关系的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410591278.0

申请日:

20141028

公开号:

CN104303865A

公开日:

20150128

当前法律状态:

有效性:

有效

法律详情:

IPC分类号:

A01G7/00,A01G31/00

主分类号:

A01G7/00,A01G31/00

申请人:

云南省农业科学院农业环境资源研究所,云南大学

发明人:

付利波,苏帆,王志远,白亭亭,陈华,尹梅,陈检锋,洪丽芳,段昌群,刘嫦娥,周正元

地址:

650205 云南省昆明市盘龙区北京路2238号

优先权:

CN201410591278A

专利代理机构:

昆明合众智信知识产权事务所

代理人:

康珉

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内容摘要

一种水培条件下测定同种植物养分竞争关系的方法,该方法同时进行试验1和试验2:试验1选择来自同种植物母株A和母株B植株在一种水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置中水培。试验2与试验1的方法相同,不同的是试验2所用的两个植株均来自母株A。用测定的各植株的养分含量通过公式计算非亲缘植物对水体中养分的竞争强度指数;该指数大于0时,则同种植物之间为养分吸收竞争关系,在采用水培植物净化水体时应选择非亲缘植株的配置模式;反之,应选择亲缘植株的配置模式;等于0时,可选择任何一种配置模式。该方法能简便地确定非亲缘植物之间的竞争关系,选择出对水中养分吸收效果好、具有优势的植物配置模式应用于水生态修复中净化水体。

权利要求书

1.水培条件下测定同种植物养分竞争关系的方法,是同时进行如下试验1和试验2:(一)试验1:Ⅰ、选择来自同种植物的两个个体差异较小的植株进行水培,所选的两个植株来自不同母株,其中一个植株来自母株A,另一个植株来自母株B,所述的两个个体差异较小的植株的判定参数为:两个植株的总叶片面积之差≤5mm,两个植株的株高之差≤10mm,两个植株的主茎粗之差≤1mm;Ⅱ、在一种水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置的培养箱(1)中的两个定植杯(5)内各插入一个育苗盘(4),育苗盘(4)上端口的外翻的边缘(7)在定植杯(5)外且放置在定植杯(5)的顶端口上、在两培养杯(4)中分别放置来自母株A的植株和来自母株B的植株;向培养箱(1)内加入预净化的富营养化水体样品并使两个植株的根部均全部被加入的预净化的富营养化水体样品淹没,然后将半球形罩(2)盖在水培箱(1)上端口且半球形罩(2)的罩口与水培箱(1)的上端口密封连接;Ⅲ、两植株的水培时间相同,两植株水培到预定时间后,取下半球形罩(2),再取出两植株,按常规方法分别测定两植株的养分含量;(二)试验2:试验2用另一个与试验1相同的水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置按试验1相同的方法对另外两个植株进行水培,按试验1相同的测定方法分别测定试验2所述的两个植株的的养分含量,试验2所述的两个植株均与试验1为同种植物,不同的是试验2所述的两个植株均来自试验1所述的母株A,该两个植株为两个个体差异较小的植株,试验2所述的两个植株分别与试验1所述的来自母株A的植株为两个个体差异较小的植株,所述的两个个体差异较小的植株的判定参数与试验1相同;(三)同种植物养分竞争关系判定公式中:lnRR:为非亲缘植物对水体中养分的竞争强度指数;ln:基数为10的对数;X:为试验1非亲缘植物中来自母株A的植株养分含量;X:为试验1非亲缘植物中来自母株B的植株养分含量;X:为试验2亲缘植物中来自母株A的植株养分含量;X:为试验2亲缘植物中来自母株A的植株养分含量;当lnRR>0时,则同种植物之间为养分吸收竞争关系,则非亲缘植株的配置模式使植株对水体中的养分有着较强吸收能力,在采用水培植物净化水体时,应选择非亲缘植株的配置模式;lnRR<0时,则同种植物之间为养分吸收非竞争关系,则非亲缘植株的配置模式使植株对水体中的养分吸收能力较弱,在采用水培植物净化水体时,应选择亲缘植株的配置模式;lnRR=0时,则植物之间不存在养分竞争关系,在水培植物净化水体时,非亲缘植株的配置模式或亲缘植株的配置模式的采用对水体中的养分吸收能力的强弱没有影响,可以选择任何一种配置模式;所述的一种水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置的结构是:该测定装置设有一个上端面为敞开的培养箱(1)、一个半球形罩(2)、一个气体单向阀(3)、两个育苗盘(4)和两个定植杯(5),半球形罩(2)盖在培养箱(1)上,且培养箱(1)的上端口与半球形罩(2)的罩口密封连接,在半球形罩(2)的罩壁上安装有气体单向阀(3),气体单向阀(3)设置为气体流动方向单向进入培养箱(1)内,气体单向阀(3)与半球形罩(2)的罩壁的连接处为密封连接,在培养箱(1)内的底面间隔固定连接有两个定植杯(5),两个定植杯(5)的结构相同,定植杯(5)为圆筒形,每个定植杯(5)的壁上设有至少一个进水孔(6),各定植杯(5)的高度H2与培养箱(1)的高度H1相等,H2=H1,两个定植杯(5)内各插入一个育苗盘(4),且育苗盘(4)上端口的外翻的边缘(7)在定植杯(5)外且放置在定植杯(5)的顶端口上;两个育苗盘(4)的结构相同,育苗盘(4)的结构是:育苗盘(4)为上端面和下端面均为敞开的上大下小的圆筒,育苗盘(4)上端口的边缘连接有外翻的边缘(7),育苗盘上端口的外翻的边缘的外径D2大于定植杯杯口外径D1,D2>D1,育苗盘下端口的外径D3小于定植杯(5)的内径,育苗盘(4)的壁上设有至少一个壁孔(8);所述半球形罩(2)为无色透明,所述定植杯(5)为不透明。 2.根据权利要求1所述的水培条件下测定同种植物养分竞争关系的方法,其特征在于:所述培养箱(1)的上端口与半球形罩(2)的罩口的密封连接为通过玻璃胶密封连接。

说明书

技术领域

本发明涉及一种水培条件下同种植物之间养分竞争关系的测定装置,属水生 态修复技术领域。

背景技术

目前,构建和恢复水生态在富营养化的控制治理措施中,通过水生植物或适 宜水培的植物来吸收和去除水中的富营养元素是一种低成本、有效的水生态修复 方法。一般的水培方法是将同种植物放于水体中进行培养,在生长期内通过植物 对水中养分的吸收去除水中的营养元素。所述的同种植物是指同一品种的植物。

然而,在对同种植物进行水培的过程中,忽视了植物特殊生态功能在水体环 境中的研究,所述的植物特殊生态功能是指利用植物种间及种内关系或环境梯度 变化条件下植物某一功能性状变化(例如,植物生物量,叶片表面积,根长指标 等),将其应用于科学研究及生产实践中从而发挥有利的作用。例如亲缘选择, 即亲缘植物之间是相互协作和相互帮助的,亲缘植物之间的竞争相对较小,从而 使得其竞争适应能力大于非亲缘植物之间的竞争适应力。所述的亲缘植物是指来 自同一母株的植株。若水培环境中的同种植物都是亲缘植物,他们之间的竞争可 能减少,其根部对水中的养分无法形成竞争模式,从而减少植物对水体中营养元 素的吸收效率。

现有研究表明:邻近种植的亲缘植物的侧根长度和胚轴长度较短,表现为非 竞争。但是,当他们与非亲缘植物邻近种植时,则很快长出更多的根用以获取培 养介质中矿物养料,并且相互竞争。所述的非亲缘种植物是指来同种植物中来自 不同母株的植株。

现有技术只单一地选择同种植物应用于水生态修复,忽略了亲缘选择的作 用,没有对植物配置模式进行深入研究。这样会忽略植物特殊生态功能在水体净 化过程中的地位,不利于水体净化技术的多样化及深入化的开发利用。在植物配 置模式中有亲缘植株的配置模式和非亲缘植株的配置模式。所述亲缘植株的配置 模式是指相邻种植的两个植株均为来自同一母株的植株,所述非亲缘植株的配置 模式是指相邻种植的两个植株分别为来自同种植物不同母株的植株。

在通过种植水生植物或适宜的水培植物对水生态修复治理措施中,是亲缘植 株的配置模式为竞争关系,其植物根部很快长出更多的根能获取培养介质中更多 的养份,更有利于水生态修复,还是非亲缘植株的配置模式为竞争关系,其植物 根部很快长出更多的根能获取培养介质中更多的养份,更有利于水生态修复,需 要观察或测定亲缘植株的配置模式或非亲缘植株的配置模式是竞争关系还是非 竞争关系。

发明内容

为了解决现有利用栽培同种植物吸收水体中的富营养元素净化水体的技术 中忽视了采用何种植物配置模式对培养介质中养分更具有竞争吸收关系的技术 问题,本发明提供一种水培条件下测定同种植物养分竞争关系的方法。本发明提

供一种水培条件下测定同种植物养分竞争关系的方法,是同时进行如下试验 1和试验2:

(一)试验1:

Ⅰ、选择来自同种植物的两个个体差异较小的植株进行水培,所选的两个植 株来自不同母株,其中一个植株来自母株A,另一个植株来自母株B,所述的两 植株的个体差异较小的植株的判定参数为:两个植株的总叶片面积之差≤5mm2, 两个植株的株高之差≤10mm,两个植株的主茎粗之差≤1mm;

Ⅱ、在一种水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置的培养箱中的两个定 植杯内各插入一个育苗盘,育苗盘上端口的外翻的边缘在定植杯外且放置在定植 杯的顶端口上、在两培养杯中分别放置来自母株A的植株和来自母株B的植株; 向培养箱内加入预净化的富营养化水体样品并使两个植株的根部均全部被加入 的预净化的富营养化水体样品淹没,然后将半球形罩盖在水培箱上端口且半球形 罩的罩口与水培箱的上端口密封连接;

Ⅲ、来自母株A的植株和来自母株B的植株的水培时间相同,两植株水培到 预定时间后,取下半球形罩,再取出两植株,按常规方法分别测定两植株的养分 含量;

(二)试验2:

试验2用另一个与试验1相同的水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置 按试验1相同的方法对另外两个植株进行水培,其加入培养箱中的预净化的富营 养化水体样品与试验1相同,水培时间与试验1相同,按试验1相同的测定方法 分别测定试验2所述的两个植株的的养分含量,试验2所述的两个植株均与试验 1为同种植物,不同的是试验2所述的两个植株均来自试验1所述的母株A,该 两个植株为两个个体差异较小的植株,试验2所述的两个植株分别与试验1所述 的来自母株A的植株为两个个体差异较小的植株,所述的两个个体差异较小的植 株的判定参数与试验1相同;

(三)同种植物养分竞争关系判定

ln RR = ln ( x a + x b x a 1 + x a 2 ) ]]>

公式中:

lnRR:为非亲缘植物对水体中养分的竞争强度指数;

ln:基数为10的对数;

Xa:为试验1非亲缘植物中来自母株A的植株养分含量;

Xb:为试验1非亲缘植物中来自母株B的植株养分含量;

Xa1:为试验2亲缘植物中来自母株A的植株养分含量;

Xa2:为试验2亲缘植物中来自母株A的植株养分含量;

当lnRR>0时,则同种植物之间为养分吸收竞争关系,则非亲缘植株的配置 模式使植株对水体中的养分有着较强吸收能力,在采用水培植物净化水体时,应 选择非亲缘植株的配置模式;

lnRR<0时,则同种植物之间为养分吸收非竞争关系,则非亲缘植株的配置 模式使植株对水体中的养分吸收能力较弱,在采用水培植物净化水体时,应选择 亲缘植株的配置模式;

lnRR=0时,则植物之间不存在养分竞争关系,在水培植物净化水体时,非 亲缘植株的配置模式或亲缘植株的配置模式的采用对水体中的养分吸收能力的 强弱没有影响,可以选择任何一种植物配置模式;

所述的一种水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置的结构是:该测定装 置设有一个上端面为敞开的培养箱、一个半球形罩、一个气体单向阀、两个育苗 盘和两个定植杯,半球形罩盖在培养箱上,且培养箱的上端口与半球形罩的罩口 密封连接,在半球形罩的罩壁上安装有气体单向阀,气体单向阀设置为气体流动 方向单向进入培养箱内,气体单向阀与半球形罩的罩壁的连接处为密封连接,在 培养箱内的底面间隔固定连接有两个定植杯,两个定植杯的结构相同,定植杯为 圆筒形,每个定植杯的壁上设有至少一个进水孔,各定植杯的高度H2与培养箱 的高度H1相等,H2=H1,两个定植杯内各插入一个育苗盘,且育苗盘上端口的 外翻的边缘在定植杯外且放置在定植杯的顶端口上;两个育苗盘的结构相同,育 苗盘的结构是:育苗盘为上端面和下端面均为敞开的上大下小的圆筒,育苗盘上 端口的边缘连接有外翻的边缘,育苗盘上端口的外翻的边缘的外径D2大于定植 杯杯口外径D1,D2>D1,育苗盘下端口的外径D3小于定植杯的内径,育苗盘 的壁上设有至少一个壁孔;所述半球形罩为无色透明,所述定植杯为不透明。

所述培养箱的上端口与半球形罩的罩口的密封连接可为通过玻璃胶密封连 接或通过橡胶圈密封连接。

本发明的工作原理及有益效果:

本发明通过在一个封闭的水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置的半 球形罩的罩壁上安装气体单向阀,且安装气体单向阀时将气体流动方向设置成单 向进入培养箱,即气流方向只能从培养箱外进入培养箱内,而不能逸出,既充分 使水培的植株与外界隔离,以减少外界因子对水培系统内植株的影响,同时,又 能保证水培系统内植物所需空气量的自动供给,保证植物在该装置内能正常生 长。该测定装置的半球形罩为无色透明的目的是能使在育苗盘内的植物接受阳 光,产生光合作用,定值杯为不透明目的是防止植物根部见光后生长异常。因此, 本发明方法既能保证水培植物正常生长,又能准确测定出水培植物吸收预净化的 水体的养分含量。因此,通过本发明方法试验1和试验2水培植物,用测定植株 养分含量通过计算公式能简便地确定非亲缘植物之间的养分竞争关系,选择出对 水中养分吸收效果好、具有优势的植物配置模式应用于水生态修复中净化水体。

本发明方法能明确植物特殊生态功能对水环境净化作用的大小,进而为水体 富营养化的控制措施及生态工程应用提供理论依据。还能用于水培条件下植物竞 争模式的机理研究。

附图说明

图1是本发明方法中所用的一种水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置的 结构示意图。

图2是本发明方法中所用的一种水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置的 主视图。

图3是定植杯的主视图。

图4是育苗盘的结构示意图。

图中各标记依次表示:1—培养箱;2—半球形罩;3—气体单向阀;4—育苗盘; 5—定植杯;6—进水孔;7—外翻的边缘;8—壁孔;D1表示定植杯杯口外径, D2表示育苗盘上端口的外翻的边缘的外径,D3表示育苗盘下端口的外径,H1表 示培养箱的高度,H2表示定植杯的高度。

具体实施方式

下面结合图1-图4,详细介绍本发明方法。本发明所述的水培条件下测定同种植 物养分竞争关系的方法,是同时进行如下试验1和试验2:

(一)试验1:

Ⅰ、选择来自同种植物的两个个体差异较小的植株进行水培,所选的两个植 株来自不同母株,其中一个植株来自母株A,另一个植株来自母株B,所述的两 植株的个体差异较小的植株的判定参数为:两个植株的总叶片面积之差≤5mm2, 两个植株的株高之差≤10mm,两个植株的主茎粗之差≤1mm;

Ⅱ、在一种水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置的培养箱1中的两个 定植杯5内各插入一个育苗盘4,育苗盘4上端口的外翻的边缘7在定植杯5外 且放置在定植杯5的顶端口上、在两育苗盘4中分别放置来自母株A的植株和来 自母株B的植株;向培养箱1内加入预净化的富营养化水体样品并使两个植株的 根部均全部被加入的预净化的富营养化水体样品淹没,然后将半球形罩2盖在水 培箱1上端口且水培箱1的上端口与半球形罩2的罩口通过玻璃胶密封连接。

Ⅲ、来自母株A的植株和来自母株B的植株的水培时间相同,两植株水培到 预定时间后,割开玻璃胶取下半球形罩2,再取出来两植株,按常规方法分别测 定两植株的养分含量(通常测定植株的氮、磷含量);

(二)试验2:

试验2用另一个与试验1相同的水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置 按试验1相同的方法对另外两个植株进行水培,其加入培养箱中预净化的富营养 化水体样品与试验1相同,水培时间与试验1相同,按试验1相同的测定方法分 别测定试验2所述的两个植株的的养分含量,试验2所述的两个植株均与试验1 为同种植物,不同的是试验2所述的两个植株均来自试验1所述的母株A,该两 个植株为两个个体差异较小的植株,试验2所述的两个植株分别与试验1所述的 来自母株A的植株为两个个体差异较小的植株,所述的两个个体差异较小的植株 的判定参数与试验1相同;

(三)同种植物养分竞争关系判定

ln RR = ln ( x a + x b x a 1 + x a 2 ) ]]>

公式中:

lnRR:为非亲缘植物对水体中养分的竞争强度指数;

ln:基数为10的对数;

Xa:为试验1非亲缘植物中来自母株A的植株养分含量;

Xb:为试验1非亲缘植物中来自母株B的植株养分含量;

Xa1:为试验2亲缘植物中来自母株A的植株养分含量;

Xa2:为试验2亲缘植物中来自母株A的植株养分含量;

当lnRR>0时,则同种植物之间为养分吸收竞争关系,则非亲缘植株的配置 模式使植株对水体中的养分有着较强吸收能力,在采用水培植物净化水体时,应 选择非亲缘植株的配置模式;

lnRR<0时,则同种植物之间为养分吸收非竞争关系,则非亲缘植株的配置 模式使植株对水体中的养分吸收能力较弱,在采用水培植物净化水体时,应选择 亲缘植株的配置模式;

lnRR=0时,则植物之间不存在养分竞争关系,在水培植物净化水体时,非 亲缘植株的配置模式或亲缘植株的配置模式的采用对水体中的养分吸收能力的 强弱没有影响,可以选择任何一种植物配置模式。

所述的一种水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置的结构是:该测定装 置设有一个上端面为敞开的培养箱1、一个半球形罩2、一个气体单向阀3、两 个育苗盘4和两个定植杯5,半球形罩2盖在培养箱1上,且培养箱1的上端口 与半球形罩2的罩口通过玻璃胶密封连接(也可通过橡胶圈等其它方式密封连 接,其目的是培养箱1的上端口与半球形罩2的罩口的连接处不透气),通过玻 璃胶密封连接可方便取出两植株,只需将玻璃胶割开即可取下半球形罩2,在半 球形罩2的罩壁上安装有气体单向阀3,气体单向阀3设置为气体流动方向单向 进入培养箱1内,气体单向阀3与半球形罩2的罩壁的连接处为密封连接(气体 单向阀3与半球形罩2的罩壁的连接处为密封连接其目的也是使在该连接处不透 气),在培养箱1内的底面间隔固定连接有两个定植杯5,两个定植杯5的结构 相同,两个定植杯5的高度相等且均为圆筒形,每个定植杯5的壁上设有至少一 个进水孔6,各定植杯5的高度H2与培养箱1的高度H1相等,H2=H1,两个定 植杯5内各插入一个育苗盘4,且育苗盘4上端口的外翻的边缘7在定植杯5外 且放置在定植杯5的顶端口上;两个育苗盘4的结构相同,育苗盘4的结构是: 育苗盘4为上端面和下端面均为敞开的上大下小的圆筒(即育苗盘4的上端面和 下端面均为通透的),育苗盘4上端口的边缘连接有外翻的边缘7,育苗盘上端 口的外翻的边缘的外径D2大于定植杯杯口外径D1,D2>D1,育苗盘下端口的 外径D3小于定植杯5的内径,育苗盘4的壁上设有至少一个壁孔8;所述半球 形罩2为无色透明,所述定植杯5为不透明。半球形罩为无色透明的目的是能使 在育苗盘内的植物接受阳光,产生光合作用,定值杯为不透明目的是防止植物根 部见光后生长异常。

培养箱为不透明或为无色透明或为透明均不影响植植株的正常生长,因定植 杯5的高度H2与培养箱1的高度H1相等(H2=H1),插入在育苗盘4中的植株 已能接受到阳光照射,产生光合作用,所以培养箱1为不透明也不影响植株正常 生长;又由于定植杯5是不透明的,育苗盘4的盘体在定植杯5内,能保证植株 根部不受阳光照射,可防止植物根部见光后生长异常,因此,培养箱1为无色透 明或透明也同样不影响植物的正常生长。

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1、(10)申请公布号 CN 104303865 A (43)申请公布日 2015.01.28 CN 104303865 A (21)申请号 201410591278.0 (22)申请日 2014.10.28 A01G 7/00(2006.01) A01G 31/00(2006.01) (71)申请人 云南省农业科学院农业环境资源研 究所 地址 650205 云南省昆明市盘龙区北京路 2238 号 申请人 云南大学 (72)发明人 付利波 苏帆 王志远 白亭亭 陈华 尹梅 陈检锋 洪丽芳 段昌群 刘嫦娥 周正元 (74)专利代理机构 昆明合众智信知识产权事务 所 53113 代理人 康珉 (54)。

2、 发明名称 水培条件下测定同种植物养分竞争关系的方 法 (57) 摘要 一种水培条件下测定同种植物养分竞争关系 的方法, 该方法同时进行试验 1 和试验 2 : 试验 1 选择来自同种植物母株 A 和母株 B 植株在一种水 培条件下同种植物养分竞争关系测定装置中水 培。试验 2 与试验 1 的方法相同, 不同的是试验 2 所用的两个植株均来自母株 A。用测定的各植株 的养分含量通过公式计算非亲缘植物对水体中养 分的竞争强度指数 ; 该指数大于 0 时, 则同种植物 之间为养分吸收竞争关系, 在采用水培植物净化 水体时应选择非亲缘植株的配置模式 ; 反之, 应 选择亲缘植株的配置模式 ; 等于 。

3、0 时, 可选择任何 一种配置模式。该方法能简便地确定非亲缘植物 之间的竞争关系, 选择出对水中养分吸收效果好、 具有优势的植物配置模式应用于水生态修复中净 化水体。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104303865 A CN 104303865 A 1/2 页 2 1. 水培条件下测定同种植物养分竞争关系的方法, 是同时进行如下试验 1 和试验 2 : ( 一 ) 试验 1 : 、 选择来自同种植物的两个个体差异较小的植株进行。

4、水培, 所选的两个植株来自不 同母株, 其中一个植株来自母株 A, 另一个植株来自母株 B, 所述的两个个体差异较小的植 株的判定参数为 : 两个植株的总叶片面积之差5mm2, 两个植株的株高之差10mm, 两个植 株的主茎粗之差 1mm ; 、 在一种水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置的培养箱 (1) 中的两个定植杯 (5) 内各插入一个育苗盘 (4), 育苗盘 (4) 上端口的外翻的边缘 (7) 在定植杯 (5) 外且放置 在定植杯 (5) 的顶端口上、 在两培养杯 (4) 中分别放置来自母株 A 的植株和来自母株 B 的 植株 ; 向培养箱 (1) 内加入预净化的富营养化水体样品并使。

5、两个植株的根部均全部被加入 的预净化的富营养化水体样品淹没, 然后将半球形罩 (2) 盖在水培箱 (1) 上端口且半球形 罩 (2) 的罩口与水培箱 (1) 的上端口密封连接 ; 、 两植株的水培时间相同, 两植株水培到预定时间后, 取下半球形罩 (2), 再取出两植 株, 按常规方法分别测定两植株的养分含量 ; ( 二 ) 试验 2 : 试验 2 用另一个与试验 1 相同的水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置按试验 1 相同的方法对另外两个植株进行水培, 按试验 1 相同的测定方法分别测定试验 2 所述的两 个植株的的养分含量, 试验 2 所述的两个植株均与试验 1 为同种植物, 不同的是。

6、试验 2 所述 的两个植株均来自试验 1 所述的母株 A, 该两个植株为两个个体差异较小的植株, 试验 2 所 述的两个植株分别与试验 1 所述的来自母株 A 的植株为两个个体差异较小的植株, 所述的 两个个体差异较小的植株的判定参数与试验 1 相同 ; ( 三 ) 同种植物养分竞争关系判定 公式中 : lnRR : 为非亲缘植物对水体中养分的竞争强度指数 ; ln : 基数为 10 的对数 ; Xa: 为试验 1 非亲缘植物中来自母株 A 的植株养分含量 ; Xb: 为试验 1 非亲缘植物中来自母株 B 的植株养分含量 ; Xa1: 为试验 2 亲缘植物中来自母株 A 的植株养分含量 ; X。

7、a2: 为试验 2 亲缘植物中来自母株 A 的植株养分含量 ; 当 lnRR 0 时, 则同种植物之间为养分吸收竞争关系, 则非亲缘植株的配置模式使植 株对水体中的养分有着较强吸收能力, 在采用水培植物净化水体时, 应选择非亲缘植株的 配置模式 ; lnRR 0 时, 则同种植物之间为养分吸收非竞争关系, 则非亲缘植株的配置模式使植 株对水体中的养分吸收能力较弱, 在采用水培植物净化水体时, 应选择亲缘植株的配置模 式 ; lnRR 0 时, 则植物之间不存在养分竞争关系, 在水培植物净化水体时, 非亲缘植株的 权 利 要 求 书 CN 104303865 A 2 2/2 页 3 配置模式或亲。

8、缘植株的配置模式的采用对水体中的养分吸收能力的强弱没有影响, 可以选 择任何一种配置模式 ; 所述的一种水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置的结构是 : 该测定装置设有一 个上端面为敞开的培养箱 (1)、 一个半球形罩 (2)、 一个气体单向阀 (3)、 两个育苗盘 (4) 和 两个定植杯(5), 半球形罩(2)盖在培养箱(1)上, 且培养箱(1)的上端口与半球形罩(2)的 罩口密封连接, 在半球形罩 (2) 的罩壁上安装有气体单向阀 (3), 气体单向阀 (3) 设置为气 体流动方向单向进入培养箱 (1) 内, 气体单向阀 (3) 与半球形罩 (2) 的罩壁的连接处为密 封连接, 在培养箱。

9、 (1) 内的底面间隔固定连接有两个定植杯 (5), 两个定植杯 (5) 的结构相 同, 定植杯(5)为圆筒形, 每个定植杯(5)的壁上设有至少一个进水孔(6), 各定植杯(5)的 高度 H2 与培养箱 (1) 的高度 H1 相等, H2 H1, 两个定植杯 (5) 内各插入一个育苗盘 (4), 且育苗盘 (4) 上端口的外翻的边缘 (7) 在定植杯 (5) 外且放置在定植杯 (5) 的顶端口上 ; 两个育苗盘 (4) 的结构相同, 育苗盘 (4) 的结构是 : 育苗盘 (4) 为上端面和下端面均为敞 开的上大下小的圆筒, 育苗盘 (4) 上端口的边缘连接有外翻的边缘 (7), 育苗盘上端口的。

10、外 翻的边缘的外径 D2 大于定植杯杯口外径 D1, D2 D1, 育苗盘下端口的外径 D3 小于定植杯 (5)的内径, 育苗盘(4)的壁上设有至少一个壁孔(8) ; 所述半球形罩(2)为无色透明, 所述 定植杯 (5) 为不透明。 2. 根据权利要求 1 所述的水培条件下测定同种植物养分竞争关系的方法, 其特征在 于 : 所述培养箱 (1) 的上端口与半球形罩 (2) 的罩口的密封连接为通过玻璃胶密封连接。 权 利 要 求 书 CN 104303865 A 3 1/5 页 4 水培条件下测定同种植物养分竞争关系的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种水培条件下同种植物之间养分竞争关系的测定。

11、装置, 属水生态修 复技术领域。 背景技术 0002 目前, 构建和恢复水生态在富营养化的控制治理措施中, 通过水生植物或适宜水 培的植物来吸收和去除水中的富营养元素是一种低成本、 有效的水生态修复方法。一般的 水培方法是将同种植物放于水体中进行培养, 在生长期内通过植物对水中养分的吸收去除 水中的营养元素。所述的同种植物是指同一品种的植物。 0003 然而, 在对同种植物进行水培的过程中, 忽视了植物特殊生态功能在水体环境中 的研究, 所述的植物特殊生态功能是指利用植物种间及种内关系或环境梯度变化条件下植 物某一功能性状变化 ( 例如, 植物生物量, 叶片表面积, 根长指标等 ), 将其应用。

12、于科学研究 及生产实践中从而发挥有利的作用。例如亲缘选择, 即亲缘植物之间是相互协作和相互帮 助的, 亲缘植物之间的竞争相对较小, 从而使得其竞争适应能力大于非亲缘植物之间的竞 争适应力。所述的亲缘植物是指来自同一母株的植株。若水培环境中的同种植物都是亲缘 植物, 他们之间的竞争可能减少, 其根部对水中的养分无法形成竞争模式, 从而减少植物对 水体中营养元素的吸收效率。 0004 现有研究表明 : 邻近种植的亲缘植物的侧根长度和胚轴长度较短, 表现为非竞争。 但是, 当他们与非亲缘植物邻近种植时, 则很快长出更多的根用以获取培养介质中矿物养 料, 并且相互竞争。所述的非亲缘种植物是指来同种植物。

13、中来自不同母株的植株。 0005 现有技术只单一地选择同种植物应用于水生态修复, 忽略了亲缘选择的作用, 没 有对植物配置模式进行深入研究。这样会忽略植物特殊生态功能在水体净化过程中的地 位, 不利于水体净化技术的多样化及深入化的开发利用。在植物配置模式中有亲缘植株的 配置模式和非亲缘植株的配置模式。 所述亲缘植株的配置模式是指相邻种植的两个植株均 为来自同一母株的植株, 所述非亲缘植株的配置模式是指相邻种植的两个植株分别为来自 同种植物不同母株的植株。 0006 在通过种植水生植物或适宜的水培植物对水生态修复治理措施中, 是亲缘植株的 配置模式为竞争关系, 其植物根部很快长出更多的根能获取培。

14、养介质中更多的养份, 更有 利于水生态修复, 还是非亲缘植株的配置模式为竞争关系, 其植物根部很快长出更多的根 能获取培养介质中更多的养份, 更有利于水生态修复, 需要观察或测定亲缘植株的配置模 式或非亲缘植株的配置模式是竞争关系还是非竞争关系。 发明内容 0007 为了解决现有利用栽培同种植物吸收水体中的富营养元素净化水体的技术中忽 视了采用何种植物配置模式对培养介质中养分更具有竞争吸收关系的技术问题, 本发明提 供一种水培条件下测定同种植物养分竞争关系的方法。本发明提 说 明 书 CN 104303865 A 4 2/5 页 5 0008 供一种水培条件下测定同种植物养分竞争关系的方法, 。

15、是同时进行如下试验 1 和 试验 2 : 0009 ( 一 ) 试验 1 : 0010 、 选择来自同种植物的两个个体差异较小的植株进行水培, 所选的两个植株来 自不同母株, 其中一个植株来自母株 A, 另一个植株来自母株 B, 所述的两植株的个体差 异较小的植株的判定参数为 : 两个植株的总叶片面积之差 5mm2, 两个植株的株高之差 10mm, 两个植株的主茎粗之差 1mm ; 0011 、 在一种水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置的培养箱中的两个定植杯 内各插入一个育苗盘, 育苗盘上端口的外翻的边缘在定植杯外且放置在定植杯的顶端口 上、 在两培养杯中分别放置来自母株A的植株和来自母株。

16、B的植株 ; 向培养箱内加入预净化 的富营养化水体样品并使两个植株的根部均全部被加入的预净化的富营养化水体样品淹 没, 然后将半球形罩盖在水培箱上端口且半球形罩的罩口与水培箱的上端口密封连接 ; 0012 、 来自母株A的植株和来自母株B的植株的水培时间相同, 两植株水培到预定时 间后, 取下半球形罩, 再取出两植株, 按常规方法分别测定两植株的养分含量 ; 0013 ( 二 ) 试验 2 : 0014 试验2用另一个与试验1相同的水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置按试 验 1 相同的方法对另外两个植株进行水培, 其加入培养箱中的预净化的富营养化水体样品 与试验 1 相同, 水培时间与试验。

17、 1 相同, 按试验 1 相同的测定方法分别测定试验 2 所述的两 个植株的的养分含量, 试验 2 所述的两个植株均与试验 1 为同种植物, 不同的是试验 2 所述 的两个植株均来自试验 1 所述的母株 A, 该两个植株为两个个体差异较小的植株, 试验 2 所 述的两个植株分别与试验 1 所述的来自母株 A 的植株为两个个体差异较小的植株, 所述的 两个个体差异较小的植株的判定参数与试验 1 相同 ; 0015 ( 三 ) 同种植物养分竞争关系判定 0016 0017 公式中 : 0018 lnRR : 为非亲缘植物对水体中养分的竞争强度指数 ; 0019 ln : 基数为 10 的对数 ; 。

18、0020 Xa: 为试验 1 非亲缘植物中来自母株 A 的植株养分含量 ; 0021 Xb: 为试验 1 非亲缘植物中来自母株 B 的植株养分含量 ; 0022 Xa1: 为试验 2 亲缘植物中来自母株 A 的植株养分含量 ; 0023 Xa2: 为试验 2 亲缘植物中来自母株 A 的植株养分含量 ; 0024 当 lnRR 0 时, 则同种植物之间为养分吸收竞争关系, 则非亲缘植株的配置模式 使植株对水体中的养分有着较强吸收能力, 在采用水培植物净化水体时, 应选择非亲缘植 株的配置模式 ; 0025 lnRR 0 时, 则同种植物之间为养分吸收非竞争关系, 则非亲缘植株的配置模式 使植株对。

19、水体中的养分吸收能力较弱, 在采用水培植物净化水体时, 应选择亲缘植株的配 置模式 ; 说 明 书 CN 104303865 A 5 3/5 页 6 0026 lnRR 0 时, 则植物之间不存在养分竞争关系, 在水培植物净化水体时, 非亲缘植 株的配置模式或亲缘植株的配置模式的采用对水体中的养分吸收能力的强弱没有影响, 可 以选择任何一种植物配置模式 ; 0027 所述的一种水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置的结构是 : 该测定装置 设有一个上端面为敞开的培养箱、 一个半球形罩、 一个气体单向阀、 两个育苗盘和两个定植 杯, 半球形罩盖在培养箱上, 且培养箱的上端口与半球形罩的罩口密封连。

20、接, 在半球形罩的 罩壁上安装有气体单向阀, 气体单向阀设置为气体流动方向单向进入培养箱内, 气体单向 阀与半球形罩的罩壁的连接处为密封连接, 在培养箱内的底面间隔固定连接有两个定植 杯, 两个定植杯的结构相同, 定植杯为圆筒形, 每个定植杯的壁上设有至少一个进水孔, 各 定植杯的高度 H2 与培养箱的高度 H1 相等, H2 H1, 两个定植杯内各插入一个育苗盘, 且 育苗盘上端口的外翻的边缘在定植杯外且放置在定植杯的顶端口上 ; 两个育苗盘的结构相 同, 育苗盘的结构是 : 育苗盘为上端面和下端面均为敞开的上大下小的圆筒, 育苗盘上端口 的边缘连接有外翻的边缘, 育苗盘上端口的外翻的边缘的。

21、外径 D2 大于定植杯杯口外径 D1, D2 D1, 育苗盘下端口的外径 D3 小于定植杯的内径, 育苗盘的壁上设有至少一个壁孔 ; 所 述半球形罩为无色透明, 所述定植杯为不透明。 0028 所述培养箱的上端口与半球形罩的罩口的密封连接可为通过玻璃胶密封连接或 通过橡胶圈密封连接。 0029 本发明的工作原理及有益效果 : 0030 本发明通过在一个封闭的水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置的半球形 罩的罩壁上安装气体单向阀, 且安装气体单向阀时将气体流动方向设置成单向进入培养 箱, 即气流方向只能从培养箱外进入培养箱内, 而不能逸出, 既充分使水培的植株与外界隔 离, 以减少外界因子对水。

22、培系统内植株的影响, 同时, 又能保证水培系统内植物所需空气量 的自动供给, 保证植物在该装置内能正常生长。该测定装置的半球形罩为无色透明的目的 是能使在育苗盘内的植物接受阳光, 产生光合作用, 定值杯为不透明目的是防止植物根部 见光后生长异常。 因此, 本发明方法既能保证水培植物正常生长, 又能准确测定出水培植物 吸收预净化的水体的养分含量。因此, 通过本发明方法试验 1 和试验 2 水培植物, 用测定植 株养分含量通过计算公式能简便地确定非亲缘植物之间的养分竞争关系, 选择出对水中养 分吸收效果好、 具有优势的植物配置模式应用于水生态修复中净化水体。 0031 本发明方法能明确植物特殊生态。

23、功能对水环境净化作用的大小, 进而为水体富营 养化的控制措施及生态工程应用提供理论依据。 还能用于水培条件下植物竞争模式的机理 研究。 附图说明 0032 图 1 是本发明方法中所用的一种水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置的 结构示意图。 0033 图 2 是本发明方法中所用的一种水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置的 主视图。 0034 图 3 是定植杯的主视图。 0035 图 4 是育苗盘的结构示意图。 说 明 书 CN 104303865 A 6 4/5 页 7 0036 图中各标记依次表示 : 1培养箱 ; 2半球形罩 ; 3气体单向阀 ; 4育苗盘 ; 5 定植杯 ; 6进水孔。

24、 ; 7外翻的边缘 ; 8壁孔 ; D1 表示定植杯杯口外径, D2 表示育苗盘上 端口的外翻的边缘的外径, D3 表示育苗盘下端口的外径, H1 表示培养箱的高度, H2 表示定 植杯的高度。 具体实施方式 0037 下面结合图 1- 图 4, 详细介绍本发明方法。本发明所述的水培条件下测定同种植 物养分竞争关系的方法, 是同时进行如下试验 1 和试验 2 : 0038 ( 一 ) 试验 1 : 0039 、 选择来自同种植物的两个个体差异较小的植株进行水培, 所选的两个植株来 自不同母株, 其中一个植株来自母株 A, 另一个植株来自母株 B, 所述的两植株的个体差 异较小的植株的判定参数为。

25、 : 两个植株的总叶片面积之差 5mm2, 两个植株的株高之差 10mm, 两个植株的主茎粗之差 1mm ; 0040 、 在一种水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置的培养箱 1 中的两个定植 杯5内各插入一个育苗盘4, 育苗盘4上端口的外翻的边缘7在定植杯5外且放置在定植杯 5 的顶端口上、 在两育苗盘 4 中分别放置来自母株 A 的植株和来自母株 B 的植株 ; 向培养箱 1 内加入预净化的富营养化水体样品并使两个植株的根部均全部被加入的预净化的富营养 化水体样品淹没, 然后将半球形罩 2 盖在水培箱 1 上端口且水培箱 1 的上端口与半球形罩 2 的罩口通过玻璃胶密封连接。 0041 。

26、、 来自母株A的植株和来自母株B的植株的水培时间相同, 两植株水培到预定时 间后, 割开玻璃胶取下半球形罩 2, 再取出来两植株, 按常规方法分别测定两植株的养分含 量 ( 通常测定植株的氮、 磷含量 ) ; 0042 ( 二 ) 试验 2 : 0043 试验2用另一个与试验1相同的水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置按试 验 1 相同的方法对另外两个植株进行水培, 其加入培养箱中预净化的富营养化水体样品与 试验 1 相同, 水培时间与试验 1 相同, 按试验 1 相同的测定方法分别测定试验 2 所述的两个 植株的的养分含量, 试验 2 所述的两个植株均与试验 1 为同种植物, 不同的是试验。

27、 2 所述的 两个植株均来自试验 1 所述的母株 A, 该两个植株为两个个体差异较小的植株, 试验 2 所述 的两个植株分别与试验 1 所述的来自母株 A 的植株为两个个体差异较小的植株, 所述的两 个个体差异较小的植株的判定参数与试验 1 相同 ; 0044 ( 三 ) 同种植物养分竞争关系判定 0045 0046 公式中 : 0047 lnRR : 为非亲缘植物对水体中养分的竞争强度指数 ; 0048 ln : 基数为 10 的对数 ; 0049 Xa: 为试验 1 非亲缘植物中来自母株 A 的植株养分含量 ; 0050 Xb: 为试验 1 非亲缘植物中来自母株 B 的植株养分含量 ; 说。

28、 明 书 CN 104303865 A 7 5/5 页 8 0051 Xa1: 为试验 2 亲缘植物中来自母株 A 的植株养分含量 ; 0052 Xa2: 为试验 2 亲缘植物中来自母株 A 的植株养分含量 ; 0053 当 lnRR 0 时, 则同种植物之间为养分吸收竞争关系, 则非亲缘植株的配置模式 使植株对水体中的养分有着较强吸收能力, 在采用水培植物净化水体时, 应选择非亲缘植 株的配置模式 ; 0054 lnRR 0 时, 则同种植物之间为养分吸收非竞争关系, 则非亲缘植株的配置模式 使植株对水体中的养分吸收能力较弱, 在采用水培植物净化水体时, 应选择亲缘植株的配 置模式 ; 00。

29、55 lnRR 0 时, 则植物之间不存在养分竞争关系, 在水培植物净化水体时, 非亲缘植 株的配置模式或亲缘植株的配置模式的采用对水体中的养分吸收能力的强弱没有影响, 可 以选择任何一种植物配置模式。 0056 所述的一种水培条件下同种植物养分竞争关系测定装置的结构是 : 该测定装置设 有一个上端面为敞开的培养箱 1、 一个半球形罩 2、 一个气体单向阀 3、 两个育苗盘 4 和两个 定植杯5, 半球形罩2盖在培养箱1上, 且培养箱1的上端口与半球形罩2的罩口通过玻璃胶 密封连接(也可通过橡胶圈等其它方式密封连接, 其目的是培养箱1的上端口与半球形罩2 的罩口的连接处不透气 ), 通过玻璃胶。

30、密封连接可方便取出两植株, 只需将玻璃胶割开即可 取下半球形罩 2, 在半球形罩 2 的罩壁上安装有气体单向阀 3, 气体单向阀 3 设置为气体流 动方向单向进入培养箱 1 内, 气体单向阀 3 与半球形罩 2 的罩壁的连接处为密封连接 ( 气 体单向阀3与半球形罩2的罩壁的连接处为密封连接其目的也是使在该连接处不透气), 在 培养箱 1 内的底面间隔固定连接有两个定植杯 5, 两个定植杯 5 的结构相同, 两个定植杯 5 的高度相等且均为圆筒形, 每个定植杯 5 的壁上设有至少一个进水孔 6, 各定植杯 5 的高度 H2 与培养箱 1 的高度 H1 相等, H2 H1, 两个定植杯 5 内各。

31、插入一个育苗盘 4, 且育苗盘 4 上端口的外翻的边缘 7 在定植杯 5 外且放置在定植杯 5 的顶端口上 ; 两个育苗盘 4 的结构 相同, 育苗盘4的结构是 : 育苗盘4为上端面和下端面均为敞开的上大下小的圆筒(即育苗 盘 4 的上端面和下端面均为通透的 ), 育苗盘 4 上端口的边缘连接有外翻的边缘 7, 育苗盘 上端口的外翻的边缘的外径 D2 大于定植杯杯口外径 D1, D2 D1, 育苗盘下端口的外径 D3 小于定植杯 5 的内径, 育苗盘 4 的壁上设有至少一个壁孔 8 ; 所述半球形罩 2 为无色透明, 所述定植杯 5 为不透明。半球形罩为无色透明的目的是能使在育苗盘内的植物接受。

32、阳光, 产生光合作用, 定值杯为不透明目的是防止植物根部见光后生长异常。 0057 培养箱为不透明或为无色透明或为透明均不影响植植株的正常生长, 因定植杯 5 的高度 H2 与培养箱 1 的高度 H1 相等 (H2 H1), 插入在育苗盘 4 中的植株已能接受到阳光 照射, 产生光合作用, 所以培养箱 1 为不透明也不影响植株正常生长 ; 又由于定植杯 5 是不 透明的, 育苗盘 4 的盘体在定植杯 5 内, 能保证植株根部不受阳光照射, 可防止植物根部见 光后生长异常, 因此, 培养箱 1 为无色透明或透明也同样不影响植物的正常生长。 说 明 书 CN 104303865 A 8 1/4 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 104303865 A 9 2/4 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 104303865 A 10 3/4 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 104303865 A 11 4/4 页 12 图 4 说 明 书 附 图 CN 104303865 A 12 。

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