专利名称：一种多通道闭路式植物根际区CO₂增加装置的制作方法在干旱沙区植被重建过程中生物土壤结皮的形成、及在农业生产中土壤板结或积水、浇水不当或者洪涝灾害等都会造成植物根际O2不足而CO2浓度过高。有研究表明，通气良好的土壤中CO2浓度一般为1000-2000 μ L/L (O. 1%-0. 2%)，通气性差的土壤中CO2浓度 常达5%_10%，有时甚至更高。而土壤中CO2浓度过高，植物根细胞呼吸作用会受到抑制，降低根系对养分、水分的吸收和向地上部的运输能力，导致单位面积茎叶内的养分含量减少，生长受到抑制，产量和品质降低等现象的产生。近年来，人们人们已经利用温室、人工气候室和开放式CO2浓度增高(FACE)系统对作物、树木和草本等作了广泛的研究，并取得了很好的研究成果。但这些实验装置都基于大气中CO2浓度的变化特征，而对植物根际区，即土壤中CO2浓度的控制却无能为力，况且温室和人工气候室内的实验在辐射强度、温度和湿度以及昼夜温差等方面与自然环境差异很大，FACE系统昂贵的控制和运转费用不利于其广泛的推广应用。迄今为止，一种适合于研究根际区CO2浓度变化对植物影响的科研装置尚无相关报道。
鉴于上述，本发明的目的旨在一种多通道闭路式植物根际区CO2增加装置，利用此装置研究根际区CO2浓度变化对植物生理、生态和生化的影响。本发明的目的是这样实现的 一种多通道闭路式植物根际区CO2增加装置，由CO2气体钢瓶(I)、减压阀(2)、三通阀门(3)和螺旋状硅胶管(4)组成。CO2气体钢瓶通过减压阀(2)和不锈钢钢管(2)与并联的三通阀门(3)连接，并联的三通阀门(3)每个阀门一端分别与并联的每个螺旋状硅胶管(4)一端连接，螺旋状硅胶管(4)的另一端封闭。本发明的优点和产生的有益效果是 I、在设计思路上，本发明基于气体渗透原理，利用硅胶管的良好气体渗透性来实现CO2浓度改变的目的，与以往直接往空气中或者土壤中注入CO2气体的方法相比，具有创新性。、体现在闭路式的设计方案上，通过硅胶管渗透释放出的CO2气体与土壤中的CO2气体在较短的时间内即可形成一个平衡，达到CO2增加的目的。该方案充分利用了土壤中气体扩散的性质，实测中仅需将硅胶管的出气口密封，螺旋状埋设在植物根际区即可，避免了一些开路式CO2增加系统连续释放CO2气体所带来的巨额经济费用，并且简单实用。、利用并联三通阀门实现多通道的设计方案，不仅满足本发明多点测定的需要，而且经济实用、携带方便。、本发明的实验装置可长期在野外恶劣的环境条件下进行连续试验，具有无人看管的优点，为研究CO2浓度变化对植物的影响提供了一种简便的科研仪器，具有良好的市场应用开发前景。
图I为本发明的示意图。图2为本发明的一个实施方案示意图。

如图I所示，一种多通道闭路式植物根际区CO2增加装置，由CO2气体钢瓶I、减压阀2、三通阀门4和螺旋状硅胶管5组成。CO2气体钢瓶I通过减压阀2和不锈钢钢管3与并联的三通阀门4连接，接口处密封。并联的三通阀门4每个阀门一端分别与并联的每个螺旋状硅胶管5 —端连接，螺旋状硅胶管5的另一端封闭。本发明采用上海伟创标准气体有限公司配置的1000uL/L、5000uL/L、10000uL/L的CO2气体(其余空气)，18个连接三通4和I. 8m/个硅胶管5。选择柠条和油蒿两种灌木，共18株，将其移栽在花盆中，花盆直径26cm，高35cm。下面通过具体实例和操作来进行说明
实例I :如图2所示，将已连接的硅胶管螺旋状埋设在花盆中柠条和油蒿的根系周围。一周后测定柠条和油蒿的光合速率和蒸腾速率。利用硅胶管5的良好渗透性，可以使硅胶管5附近形成的小气室与连接的CO2钢瓶中气体浓度一致，稳定时间在5-6小时。实测数据如表I所示C02浓度从lOOOuL/L增加到5000uL/L时，柠条和油蒿的光合速率和蒸腾速率也相应的增加，当CO2浓度继续增加到10000uL/L时，柠条和油蒿的光合速率和蒸腾速率却表现出下降的趋势。说明柠条和油蒿的根际区存在一个最适的CO2气体浓度范围。因为CO2浓度适当增加，根系吸收的CO2可以降低细胞质的pH值，释放H+，使细胞壁中H+浓度提高，激活细胞壁的酶类，解除细胞壁中多聚物的联结，进而使细胞壁软化松弛，膨压下降，从而促进细胞吸水膨大，加快植株的生长发育。另外，植物根系吸收固定的CO2不仅为能量代谢提供了底物，而且也为NH4+的同化作用和氨基酸的生物合成提供了碳骨架，有利于光合蒸腾作用的进行。而当CO2浓度继续增加时，则会影响植物根系的有氧呼吸，抑制根系的生长发育，从而阻碍根系营养物质的吸收、利用以及代谢，最终限制了地上部叶片的光合蒸腾作用及其生长发育。通过本实例的研究，我们可以解释一些干旱荒漠地区植被在地表微生境改变时所导致的生理生态适应策略及群落演替规律。表I柠条和油蒿根际区不同CO2浓度下光合速率和蒸腾速率


本发明涉及一种多通道闭路式植物根际区CO2增加装置。其结构特征是CO2气体钢瓶通过减压阀和不锈钢钢管与并联的三通阀门连接，并联的三通阀门每个阀门一端分别与并联的每个螺旋状硅胶管一端连接，螺旋状硅胶管的另一端封闭。本装置克服现有对控制CO2浓度的研究都以开路式(FACE)试验为主，需要消耗大量人力、物力和财力的不足。利用硅胶管的良好渗透性，可以使硅胶管附近形成的小气室与连接的CO2钢瓶气体浓度一致，可以方便的对由CO2浓度变化所造成的对植物生理、生态和生化的影响进行综合研究和评估，具有良好的应用开发前景。