CN1368841A - 改变根系生长的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种改变植物根系生长的方法,其中,所述根系是在一个膜的附近生长,在根系生长期间水分从所述膜释放,其中,所述膜是疏水性有孔膜或亲水性无孔膜。所述方法还可用于收集从植物根系中渗出的材料,这一目的是这样实现的:让所述植物根系在由一种膜包围的生长介质中生长,使得水分能够从所述膜中释放到生长介质中,而从植物根系中渗出的材料由所述膜保留在生长介质中,其中,所述膜是疏水性有孔膜或亲水性无孔膜。

Description

改变根系生长的方法

                     本发明领域

本发明总体上涉及改变植物根系生长的方法，并且涉及通过在亲水性无孔膜或疏水性有孔膜附近生长植物根系以便改善其可收获性或可易接近性的方法。

                     本发明背景

已有大量的时间和劳动花费在改变许多种植物的生长方面，以便提高有商业价值的产品(果实、种子、花、叶等)的容易收获或容易接近性，而在改变植物根系生长方面所作的努力较少，而所取得的成就就更少。实际上，植物根系的结构可能具有重大的商业价值；例如，由于根系本身是商业产品(或其来源)或者由于其结构会大大影响收获植物的难度或将根拔出和移栽植物取得成功的可能性。

有商业价值的根系的例子包括诸如胡萝卜或甜菜等的大量的农作物，以及为了其药用或医疗用特性而种植的根系。在提取有商业价值的根系之后的加工要求根据其预期的用途有很大的不同；例如，对于胡萝卜来说只要简单地除去大多数粘着的生长介质即可；或者对有药用价值的根系来说要充分清洗、切碎、加热处理和化学提取。不过，在所有情况下，从土壤中除去尽可能多的根系的难度以及随后从生长培养基中分离根系是重要的，这种重要性体现在所回收的根系的体积和后提取加工费用方面。

当植物在移植之前被大量种植时，例如，种植在苗圃中的幼苗，从生长介质中除去尽可能高比例的发育中的根系而不对其造成损伤同样是重要的，这使得移植的植物具有再生长的最佳机会，同时又避免了由于微生物侵袭受损的根系而导致的病害。

另一种有商业价值的根系是向生长介质中释放有商业价值材料的根系；例如，已知大多数植物根系释放特殊材料(例如，抗微生物材料，生长调节材料，包括天然除草剂等)，虽然其释放量通常非常小。改善所述根系生长的方法，特别是改善所述渗出材料的收集的方法将具有很大的价值。

已知有多种材料能够容许水通过，而限制悬浮的、甚至是溶解的材料通过。最近所鉴定的一些材料是亲水性聚合物。已知这些材料的膜是液态水不能渗透的，但容许水蒸气通过(该过程被称为全蒸发(pervaporation))。如果在亲水性膜的两侧存在蒸汽压力的话，将会从较高蒸汽压力的一侧以蒸汽形式吸收水，并将其转运通过该膜，并以水蒸汽形式在具有较低蒸汽压力的一侧释放。所释放的水蒸汽可以直接使用或者重新凝结成液态水。不过，在这两种情况下，它都可以是纯净的(在化学方面和微生物学方面)，因为任何污染物都会保留在所述膜的另一侧(在某些情况下)或(在某些情况下)保留在膜本身上。

疏水性有孔膜还能选择性地容许水通过，而保留所溶解的或悬浮的物质。

                     本发明概述

业已发现，如果植物根系是在某种膜(即亲水性无孔膜或疏水性有孔膜)-水是从该膜中释放的-附近生长的话，所述根系的结构会被改变，以便它们更容易收获和/或在收获之后更容易从生长介质中分离。还发现，生长在从它里面释放水分的所述膜附近的植物根系能够比正常的根系更能承受在比正常情况受到更大约束的体积中生长，因此，受到花盆束缚的可能性更小。

因此，提供了一种在通过在一种膜附近生长根系而改变植物根系生长的方法，在根系生长期间水是从所述膜中释放的，其中，所述膜是疏水性有孔膜或亲水性无孔膜。

还提供了一种收集从植物根系中渗出的材料的方法，通过在由一种膜包围的生长介质中生长所述植物根系，以便水分能从膜中释放到生长介质中，而从植物根系中渗出的材料被所述膜留在所述生长介质中，其中，所述膜是疏水性有孔膜或亲水性无孔膜。

                 附图的简要说明

图1和4是不会导致根系改变的种植植物的方法的示意图(用于比较目的)。

图2和3是本发明的改变植物根系生长的示意图。

                  本发明的详细说明

根系生长改变表示根系的大小、形状、形态和分布被改变，使得它们基本上只能在靠近被用作植物的主要的或唯一的水源的特定膜的地方生长，而不是将水随机地分散出去以便在生长介质中填充大的体积，像在常规浇灌植物时所出现的情况那样。因此，根系的改变可以通过使用作为根系的主要水源的膜而实现，与此同时，能限制水源中的不希望的杂质(如果有的话)，并防止这些杂质进入植物周围的生长介质中。

通过本发明方法所产生的根系通常具有组织样外观。因此，按照本发明方法改变了其生长的根系能形成更容易看见(因此可以采集)的结构，该结构的形状与用来提供该植物的大部分或全部灌溉水的膜的形状一致。通过以这种方式生长，还可以更容易将根系挖出来，而不会对其造成损伤，因为根系所占的空间降低了。例如，如果用于在土壤表面下面灌溉的膜是以扁片的片材或管的形式提供给根系的话，以这种方式生长的根系的形状可以分别被描述为像一个密集的平面或筒状垫。

可用于本发明实践中的植物包括根系生长改变可能是有利的任何品种。所述优点的例子包括：

(1)对于要从它收获根系的植物来说，相对地面上的植物的生物物质(biomass)而言增加根系的生物物质的能力；

(2)控制根系形状的能力，以便可以获得更一致的商业作物；

(3)控制植物被固定在土壤中的方式的能力；

(4)引导根系生长方向的能力，这种能力反过来又具有以下优点

(a)最有效地利用养分、矿物质、农药(agricultural chemicals)等的能力，所述物质存在于生长介质的特定层中，或者被添加到生长介质的特定区域，

(b)避开生长介质中受污染的或其他不希望的部位的能力，

(c)与上述(b)相反，通过在生长介质中的受污染的或其他不希望的部位建立植物根系挽救生长介质中受污染的或其他不希望部位的能力，以便所述不希望的材料整合到所述植物中，并随后由植物处理这些不希望的材料，

(d)防止杂草生长的能力，和

(e)防止临近植物根系的能力；

(5)较容易将根拔出来和移植，例如生长的苗圃中的幼苗，因为其根系没有粘着在或者渗透到灌溉系统中，并且因为所述根系可以导致在特定部位生长，降低了相邻植物的根系之间的缠绕，和

(6)通过减少需要从根系上清除的生长介质的量而改善根系收获和加工的能力。

(7)在湿度受控制的环境中生长植物的能力，以便将有害的病原体排除在收获产物之外，因为如果所述植物的根部太湿的话，所述有害病原体有可能发展。

在实施本发明时，优选将发育中的植物支撑在植物根系可以生长的生长介质中；优选的生长介质包括任何常规材料，在它里面植物可以正常生长，例如，天然存在的或人工的或人工改良的土壤；沙子(任意选择性地含有添加的植物养分)；市场上出售的生长介质，如用于“生长袋(Growbags)”中的介质，或蛭石；泥炭藓；切碎的蕨类树皮；切碎的树皮或切碎的椰子壳。

适用于本发明的膜包括疏水性有孔膜和亲水性无孔膜。

对于本说明书来说，“疏水性有孔膜”表示由纤维、薄膜等形式的任何材料制成的膜，其特征是孔的大小低于1微米(又被称为微孔)，液体不能从该孔中通过，但水蒸气可以通过该孔从具有较高蒸汽压力的一侧扩散到具有较低蒸汽压力的一侧。

合适的疏水性有孔膜包括由聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等制成的纺织纤维或无纺织纤维或薄膜。

适用于本发明的亲水性无孔膜是无孔的亲水性膜，它能吸收水并只能让水以全蒸发方式通过。如果在该亲水性膜的两侧存在蒸汽压力梯度的话，所吸收的水分通过该膜的厚度扩散，并且从其对面散出。亲水性无孔膜或涂层的特征是具有下文所定义的足够高的水蒸汽穿透率，以便通过该膜的水可直接用于灌溉植物。所述膜可以包括由包括，但不限于相同或不同亲水性聚合物的材料制成的一层或多层。只要从总体上讲水蒸气通过该膜的速度足够高的话，就能够以与用于所述特定用途中的速度一致的速度提供水。所述膜的无孔的特性可以起到阻止任何颗粒状杂质通过所述膜的作用，所述杂质包括微生物，如细菌和病毒，并且还起着阻止生长中的根系穿透的作用。

水分通过由亲水性聚合物制成的亲水性无孔膜全蒸发的速度取决于多种因素，其中包括在无水一侧的水分含量。因此，本发明的灌溉系统是自我调控的并且在本质上可能是“被动的”，能在干燥条件下为植物提供更多的水，并在潮湿条件下提供较少的水。

通过特定膜传递水的速度的标准测试方法是ASTM E-96-95-Procedure BW，以前被称之为ASTM E-96-66-Procedure BW，该方法被用于测定膜的水蒸汽传递速度(WVTR)。

用于本发明的根系改变方法的目的的一种优选膜包括一层或多层亲水性无孔膜。

“亲水性聚合物”表示根据国际标准组织说明书ISO62(相当于美国测试和材料协会说明ASTM D 570)在室温下当与液态水接触时吸收水的聚合物。

适用于制备用于本发明中的亲水性无孔膜的亲水性聚合物可以是一种聚合物或若干种聚合物的混合物，例如，所述亲水性聚合物可以是下文所述的一种共聚醚酯弹性体或两种或两种以上共聚醚酯弹性体的混合物，如由纳暮尔EI杜邦公司(E I du Pont de Nemours andCompany)以Hytrel为商标出售的聚合物；或聚醚-嵌段-聚酰胺或两种或两种以上聚醚-嵌段-聚酰胺的混合物，如由法国巴黎的Elf-Atochem公司以PEBAX为商标出售的聚合物；或聚醚氨酯或聚醚氨酯的混合物或聚乙烯醇的均聚物或共聚物或聚乙烯醇的均聚物或共聚物的混合物。

用于本发明中水蒸汽传递的一种特别优选的聚合物是共聚醚酯弹性体或两种或两种以上共聚醚酯弹性体的混合物，它们具有多个通过酯键首尾相连的重复的长链酯单位和短链酯单位，其中，长链酯单位用以下结构式表示：

而所述短链酯单位由下面的结构式表示：

其中，

a)G是从数均分子量为大约400-4000的聚(氧化亚烷基)二醇上除去末端羟基之后残余的二价自由基；

b)R是从二羧酸上除去羧基之后残余的二价自由基，二羧酸的分子量低于300；

c)D是从二醇除去羟基基团之后残余的二价自由基，二醇的分子量低于大约250；任意选择性地

d)所述共聚醚酯含有占共聚醚酯总重量0-68重量％的结合在该共聚醚酯的长链酯单位的氧化乙烯基团；和

e)所述共聚醚酯含有大约为25-80重量％的短链酯单位。

这种优选的聚合物适用于制成薄而结实的膜、薄膜和涂层。所述优选的聚合物、共聚醚酯弹性体及其生产方法为本领域所公知，如披露于以下文献中：US4725481披露了WVTR至少为3500g/m²/24小时的共聚醚酯弹性体，或US4769273披露了WVTR为400-2500g/m²/24小时的共聚醚酯弹性体，这两份文献被收作本文参考。

所述聚合物可以与抗氧化稳定剂、紫外线稳定剂、水解稳定剂、染料或颜料、填料、和抗微生物剂等混合。

将市售亲水性聚合物用作本发明的膜是可行的，虽然更优选使用WVTR高于400g/m²/24小时的共聚醚酯弹性体，所述参数是用温度为23℃，相对湿度为50％的空气，以3米/秒的速度在厚度为25微米的薄膜上测定的。最优选使用由市售WVTR高于3500g/m²/24小时的共聚醚酯弹性体制成的膜，所述参数是用温度为23℃，相对湿度为50％的空气，以3米/秒的速度在厚度为25微米的薄膜上测定的。

可以通过多种方法将亲水性聚合物制成具有任意所需厚度的膜。生产薄膜形式的膜的一种有用的和已经完善的方法是在商业化挤压线上熔融挤压所述聚合物。简单地讲，这需要将所述聚合物加热到高于熔点温度，通过平的或圆形的模具将其挤出，然后使用辊轧系统铸造薄膜或由熔融体吹制薄膜。

用于本发明的膜可以包括一层或多层支撑材料，有用的支撑材料包括可以通过水蒸气的纺织物、无纺物或粘接纸、织物和纱布，包括用对水分稳定的有机和无机聚合物的纤维制成的材料，该聚合物为如聚乙烯、聚丙烯和玻璃纤维等。所述支撑材料可以增加强度并保护所述薄膜。所述支撑材料可以位于所述膜的一侧或两侧或夹在两层或更多层之间。当仅位于一侧时，所述支撑材料可以与水源接触或与水源分离。一般地，所述支撑材料位于接触环境的所述膜的任一个表面上，以便最好地保护所述膜不受物理损伤和/或被光降解。

在实施本发明的改善植物根系生长的方法时，水分必须是从根系接近的该膜的第一个表面释放出来的，以便能够被根系所摄取。根据所种植的植物对水的要求和生长介质的性质(如果有的话)，水的释放可以是连续的或间歇的。因此，为了能够释放水，所述膜的第二个表面必须与水源连通。该水源可以是大量供应的液体水或者可以是含有水的材料，例如，潮湿的土壤等。对于本发明来说，特别是当所选择的膜是亲水性无孔膜时，与该膜的第二个表面接触的水的质量并不重要，因为通过该膜将意味着只有合适质量的水被提供给根系。

在实施本发明的改变根系生长的方法时，优选所述膜是根系生长期间水的主要来源。更优选的是，所述膜是根系生长期间基本上是唯一的水的来源。另外，如果有生长介质的话，优选生长介质本身不具有大量水分(例如，由于其物理特性或由于它被充分控干或者进行了充分的通风以使其干燥)，以便使发育中的根系所获得的几乎所有的水分都直接来自于所述膜，而不是生长介质中所保留的水分。

例如，本发明的改变植物根系生长的方法可以通过以下方式实现：生产至少部分由一种合适的膜构成的容器，并在容器中装水，然后将其放入地下没有被水浸泡的部分并且通常不会接受来自任何其他来源的水(例如，雨水、灌溉系统、周围的湿土)，然后将至少一粒种子或一株幼苗植入所述地下，以便所长出的根系能进入由一种合适的膜构成的容器的至少一部分的附近，水是从该膜中释放的。所使用的土地可以是天然土地的一部分(大田、花园等)，在该部分通常不会接受来自任何其他来源的水(例如，因为该部分被覆盖，土地非常干燥或多孔或很少降雨；或者它可以是人工生长区，如“生长袋”或装有无液体生长介质的槽，它不接收来自任何其他来源的水分。

另外，本发明的改变植物根系生长的方法可以这样实现：将发育中的根系以及任意选择性地支撑生长介质包在一种不透水的材料中，至少该材料的一部分包括合适的膜，以便水基本上只能通过该膜到达根系。在该实施方案中，植物根系周围的材料可以完全有合适的膜组成或者所述合适的膜可以构成该材料的大部分。正如上文所讨论过的，有必要使该膜的不朝向根系的至少一部分与水源连通。实施本发明的该实施方案的一种方式是在土地上某一部位挖一个孔，并使该孔与合适的膜对齐。然后将该孔填上(用早先挖出的材料或用一种合适的生长介质取代它)，并将至少一粒种子或一株幼苗植入填上的孔中。然后可以通过天然渗漏向所述膜供应水(如果这一部分土壤正常情况下是潮湿的话)或者向所述土壤的由所述膜所包围的部位以外的地方人工浇水。所述水然后通过所述膜进入生长介质并到达根系。另外，将一种刚性结构(例如，有孔的植物花盆或在它上面开有孔的无孔植物花盆)与一种膜对齐，然后将生长介质装入其中，并植入至少一粒种子或一株幼苗。然后，将该结构直接放入水中，或者放入可以提供水的潮湿的介质中，以便水能够穿透该刚性结构，穿透所述膜并进入所述生长介质，在这里它被所种植的植物的根系吸收。另外，所述刚性结构本身可以至少部分由膜组成，以便消除对分离的膜的需要。

在本发明的改变植物根系生长的方法的上述实施方案中，所述孔和/或刚性容器的大小和形状是无关紧要的，只是，它们必须成比例，以便植物的根系在其发育期间靠近所述合适的膜。类似地，就膜的大小而言，仅有必要具有足够的表面积为发育中的根系提供足够的水。所述膜的优选厚度取决于用于其制备中的材料以及所需要的水的转运速度；不过，优选的厚度一般在10-500微米之间，例如，25微米。

根据本发明的方法，通过将发育中的根系密封在合适的膜中，可以对根系的形状进行密切地控制，如果根系本身就是商业产品的话(例如萝卜或胡萝卜)，这样做是有利的(对大小、形状等进行优化或标准化)。

实施本发明的改变植物根系生长的方法的另一种方式是将一粒或多粒种子直接播在合适的膜的第一个表面上，然后使该膜的相反的一面与水源接触(例如，让该膜漂浮在水面上)，并让种子发芽，以便根系在所述膜的附近生长。可以任意选择性地提供生长介质(在开始时提供或在发芽后提供)，以便支持植物的生长。

在合适的膜附近生长根系意味着大部分根系一旦长出是与所述膜直接接触的，或者非常接近该膜。优选的是，所生长的根系重量的至少25％是与所述膜接触的或者距离该膜10毫米以内，更优选的是，所生长的根系重量的至少50％是与所述膜接触的或者距离该膜10毫米以内，最优选的是，所生长的根系重量的至少75％是与所述膜接触的或者距离该膜10毫米以内。

本发明的一个特征是根系能够生长到非常接近或接触所述合适的膜，但它不能穿透该膜，以便使根系从所述膜中除去而不会造成明显的损伤。

可以从本发明的根系改变方法中获得益处的植物的类型包括：

(a)大量的商业粮食类作物，包括，但不限于花生、胡萝卜、马铃薯、甜菜、欧洲防风草、和萝卜等。

(b)长有用作香料和调味品的根系的植物，包括，但不限于将姜、郁金、辣根和甘草等；

(c)长有收获用于提取染料的根系的作物，包括，但不限于郁金、和能产靛蓝的植物等；

(d)长有收获用于提取药用或治疗用物质的根系的作物，包括，但不限于牛蒡、紫草、龙胆、人参、吐根、和缬草等(参见表1)，和

(e)长有能产生向土壤中渗出有用物质的根系的作物，所述物质可用于控制其他植物的生长或防止杂草等的形成等。这种物质被称为异株克生化合物，它是由包括，但不限于以下一组的植物产生的：黑麦、水稻、高粱、芥菜植物、熊果灌木、黑胡桃树或大戟(参见表2)。

                                     表1

                            药用根系的选择及其用途

植物	拉丁名	根系提取物的功效	根系提取物的重要成分
				牛蒡	Arctium lappa	利尿，辛辣	类黄酮苷，苦苷，生物碱
紫草	Symphytumofficinale	润滑	Allontoin，鞣酸，各种生物碱
				蒲公英	Taraxacumofficinale	保肝	苷，三萜类化合物，胆碱
龙胆	Gentiana lutea	辛辣	龙胆苦苷，苦杏苷，果胶，鞣酸
				姜	Zingiber officinale	驱风剂	姜烯，姜醇，水芹烯，冰片，桉树脑，柠檬醛
人参	Panax ginseng	Adaptogen	甾族苷(人参糖苷(panaxosides))，甾醇，D-组维生素
				Golden Seal	Hydrasticcanadensis	Cholagogue	生物碱北美黄连碱，小檗碱和坎那定
辣根	Armoracia rusticana	红皮剂	芥末油苷，黑芥子硫苷酸钾
				吐根	Cephelisipecacuanha	催吐剂	生物碱吐根碱和吐根酚碱，吐根碱，苷化鞣酸，吐根酸和吐根苷
白屈菜	Ranunculus ficaria	止血	银莲花素，原白头翁素，鞣酸
				缬草	Valerianaofficinalis	镇静	戊酸，异戊酸，冰片，蒎系，莰烯，挥发性生物碱
赝靛	Baptisia tinctoria	抗微生物	生物碱，苷，含油树脂
				野山药	Dioscera villosa	抗炎	甾族皂草苷，包括dioscene，植物甾族化合物，生物碱，鞣酸
黄色酸模	Rumex crispus	通便	蒽醌苷，鞣酸

                           表2

              筛选能产生异株克生化合物的植物

植物	来自根系的异株克生化合物的名称	异株克生化合物的种类
			水稻	多种	芳族羟酸
黑麦	BOA and DIBOA	芳族杂环酮
			高梁	蜀黍苷	生氰葡糖苷
芥菜	烯丙基异硫氰酸酯	硫氰酸酯
			Salvia shrub	樟脑	单萜
银胶菊	肉桂酸	芳族酸
			熊果灌木	熊果苷	酚类化合物
补骨脂属植物	补骨脂素	呋喃香豆素
			黑胡桃	胡桃醌	醌
苹果	根皮苷	类黄酮
			大戟	没食子酸	鞣酸

为了实施本发明的收集从植物根系中渗出的材料的方法，必须用一种阻隔材料包围所述根系，以便在根系周围形成一个区间，所分泌的材料不会从该区间中流失；所述包围材料的至少一部分是一种合适的膜，它与一个水源连通，以便为根系提供水，但它不容许所述渗出的材料流出。在该方法中，所述根系优选由一种天然或人工生长介质包围，所述介质最优选是液体，例如，溶液培养生长介质或水。可以通过以下方法从所述包围根系的区间中收集所渗出的材料：取出生长介质，并根据渗出材料的性质用合适的化学回收技术对该介质进行处理(例如，蛋白回收方法，层析等)，适用于该方法的植物包括能在生长期间从其根系中释放有用材料的植物(例如，异株克生化合物)，例如，在上面的表2中所列举的植物。

实施例1

如图1所示，在用塑料制成的高度为8厘米直径为8厘米并在其底部开有8个孔2的5个无孔植物花盆1中填装盆栽土3，并将两粒萝卜种子植入其中。定期用自来水为所有花盆浇水。

两周之后，所有植物都已发芽，并且每一个花盆长有两株萝卜幼苗4。随机挑选一个花盆，并将花盆小心地与球根和土壤分离。用由挤压成型的聚醚酯弹性体制成的厚度为50微米的无孔亲水性膜5包裹所述球根和土壤，然后将该组件重新放入植物花盆1中，以便土壤3完全被该膜的花盆衬里5所包围。然后将该花盆放入一个更大的塑料容器6中，使得容器6包围植物花盆1。将自来水7注入围绕用容器6和植物花盆1之间的间隙中，以便亲水性膜5阻止液态水到达土壤3，如图2所示。将围绕用容器中的水位保持在高位，以便该水位能刚好到达植物花盆的土壤高度，但不再向土壤中直接添加更多的水。装有萝卜幼苗4的另外4个植物花盆1按常规方法浇水，即以适合萝卜植株正常生长的间隔向土壤3中浇水。将所有5株植物都保持在环境温度和湿度下，并每天进行监测。

再过大约4周之后，所述5种萝卜植株都长得很好，并且在有衬里和无衬里的花盆中所生长的植物之间没有差别。

然后从每一个花盆中小心取出含有植株的生长介质，以便检查根系的状态，并且发现在有衬里的和无衬里的花盆之间有很大差别。

在没有衬里的花盆中，生长介质非常潮湿，并且植物的根系以常规方式发育，使得整个生长介质被缠绕的毛发状根系所穿透。将这种根系与生长介质分离是非常困难的，并且大部分细根会受到损伤或者完全与植株分离。

在有衬里的花盆中，生长介质更干燥一些，并且根系发育以明显不同的方式进行，它们以明显可见的片状结构靠近所述亲水性膜并且直接与亲水性膜接触生长。极少有根系进入生长介质的主体，因此，该根系很容易与生长介质分离，并且只有很小的损伤。可以从生长介质中收集到高的多的比例的根系，并且不需要在无衬里花盆的情况下所需要的大量的筛分和分离工作。

实施例2

参见图3和4(各表示单一的植物花盆31)一共有12个用赤土或塑料制成的高60厘米，宽15厘米和高15厘米的植物花盆，沿着长边安装丙烯酸视窗32，以便在植物生长时可以观察到根系30的发育。赤土植物花盆能使得水分以最快速度通过植物花盆壁扩散，因此模仿了在生长中的植物周围有较大体积土壤的效果，而塑料花盆保留更多的土壤水分，并能提供一种更有利的生长环境。用于所述植物花盆中的土壤33是Sassafras沙性土壤，具有以颗粒形式添加1％的N-P-K肥料，水分含量为10-15％。制备所述花盆，并按下文所述方法植入玉米、高粱和苜蓿幼苗。使用这三种植物是因为它们具有明显不同的水分吸收效率-高粱最有效(即使用最少量的水生长一单位的生物物质)，而苜蓿效率最低，玉米的水的利用效率介于这二者之间。在夏季月份中将所有花盆放入温室。在室温中测定的最高气温通常超过30℃。

参见图3，在实验1、2、5、6、9和10每一个中，将大约1厘米高的土壤放入植物花盆底部。然后放入一个由厚度大约为50微米的聚醚酯弹性体片材制成的长度大约为30厘米，表面积大约为265平方厘米的密封的筒状薄膜袋34，使它水平地放置在所述土壤层上面。每一个筒状薄膜袋装有一个长的塑料软管35，该软管通过一个在它侧面所开的小孔36通向花盆外面，并通过一个水密封件(未示出)与一个水瓶37连接。然后用土壤填充所述植物花盆，以便将所述薄膜袋埋置低于土壤水平大约10厘米的深度。每天为所述袋补充去离子水38，花盆中土壤的唯一的水的来源是通过所述薄膜袋的壁，如图3所示，种植3棵植物幼苗39，将其种植在每一个植物花盆的两端和中间。

用土壤填装实验3、4、7、8、11和12中的每一个花盆，并种植3个植物幼苗41，如图4所示，将植物种植在植物花盆的两端和中间。可以通过丙烯酸视窗观察根系40。从上面用去离子水对植株进行常规浇水。

长期观察这12个实验的根系生长形式，结果如表3所示。表中的结果清楚地表明，生长在通过亲水性薄膜袋浇水的植物花盆中的根系主要是在该袋表面周围生长，而与植物的性质和所使用的花盆无关。而在实验1、2、5、6、9和10中的根系的形状是一种缠绕的结构，由有一些粗的和细的根沿着所述袋的表面生长，但没有穿透袋的材料。

相反，按常规方法浇水的植物的根系以利用土壤的所有部分摄取水和养分的方式生长。

                              表3

              用于评估根系形态的特定实验(实施例2)

实验编号	植物	花盆类型	灌溉方法	观察到的根系生长形式
					1	苜蓿	赤土	通过膜袋	交织的片层，主要围绕着膜袋的表面
2	苜蓿	塑料	通过膜袋	交织的片层，主要围绕着膜袋的表面
					3	苜蓿	赤土	直接	利用所有体积的土壤
4	苜蓿	塑料	直接	利用所有体积的土壤
					5	玉米	赤土	通过膜袋	交织的片层，主要围绕着膜袋的表面
6	玉米	塑料	通过膜袋	交织的片层，主要围绕着膜袋的表面
					7	玉米	赤土	直接	利用所有体积的土壤
8	玉米	塑料	直接	利用所有体积的土壤
					9	高梁	赤土	通过膜袋	交织的片层，主要围绕着膜袋的表面
10	高梁	塑料	通过膜袋	交织的片层，主要围绕着膜袋的表面
					11	高梁	赤土	直接	利用所有体积的土壤
12	高梁	塑料	直接	利用所有体积的土壤

Claims (12)

1.一种通过在一种膜的附近生长根系改变植物根系生长的方法，在根系生长期间水是从所述膜释放的，其中，所述膜是疏水性有孔膜或亲水性无孔膜。

2.如权利要求1的方法，其中，所述膜在所述根系生长期间是水的主要来源。

3.如权利要求2的方法，其中，所述膜在所述根系生长期间基本是水的唯一来源。

4.如上述权利要求中任一项的方法，其中，所述发育中的植物被支撑在生长介质中。

5.如权利要求4的方法，其中，所述发育中的根系和支撑的生长介质被包在不透水的材料中，至少它的一部分包括一种膜，以便水分基本上只能通过所述膜到达根系。

6.如上述权利要求中任一项的方法，其中，所述植物和膜是这样排列的，一旦生长后，所长出的根系的重量的至少25％与所述膜接触或距离该膜在10毫米以内。

7.如权利要求6的方法，其中，所长出的根系的重量的至少50％与所述膜接触或距离该膜在10毫米以内。

8.如权利要求7的方法，其中，所长出的根系的重量的至少75％与所述膜接触或距离该膜在10毫米以内。

9.一种收集从植物根系中渗出的材料的方法，通过让植物根系在由一种膜包围的生长介质中生长，以便使水分从所述膜释放到生长介质中，而由植物根系渗出的材料被由所述膜保留在生长介质中，其中，所述膜是疏水性有孔膜或亲水性无孔膜。

10.如上述权利要求中任一项的方法，其中，所述膜是亲水性膜。

11.如权利要求10的方法，其中，所述亲水性膜包括选自下列的聚合物：共聚醚酯弹性体、聚醚-嵌段-聚酰胺、聚醚氨酯、聚乙烯醇的均聚物或共聚物、或其混合物。

12.如权利要求11的方法，其中，所述亲水性膜包含具有多个通过酯键首尾相连的重复的长链酯单位和短链酯单位的一种或多种共聚醚酯弹性体，其中所述长链酯单位通过以下公式表示：

而所述短链酯单位由下面的结构式表示：

其中：

G是从数均分子量为大约400-4000的聚(氧化亚烷基)二醇上除去末端羟基之后残余的二价自由基；

R是从二羧酸上除去羧基之后残余的二价自由基，二羧酸的分子量低于300；

D是从二醇除去羟基基团之后残余的二价自由基，二醇的分子量低于大约250；

所述共聚醚酯含有占共聚醚酯总重量0-68重量％的结合在该共聚醚酯的长链酯单位的氧化乙烯基团；和

所述共聚醚酯含有大约为25-80重量％的短链酯单位。

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