CN109453981A - 一种干湿两用中小型土壤动物分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干湿两用中小型土壤动物分离装置，包括箱体（1），设在所述箱体（1）上部的数个光热源（7），设在所述箱体（1）中部高度可调的隔板（3），设在所述隔板（3）上的数个分离组件以及用于将所述箱体（1）内部温度控制在预设温度范围内的温控组件；所述分离组件包括分离漏斗（10）、盛样器（9）以及动物收集瓶（11），所述盛样器（9）包括湿生盛样器和干生盛样器，两者均呈环刀状。本发明分离装置具备干湿分离两种功能和自动控温功能，在采样、分离方面显著提高了工作效率。

Description

一种干湿两用中小型土壤动物分离装置

技术领域

本发明涉及土壤动物分离技术领域，尤其涉及一种干湿两用中小型土壤动物分离装置。

背景技术

土壤动物是土壤生态系统中的关键组分，它们与微生物一起组成碎屑和微小食物网，控制着物质循环和养分流动过程。而土壤生态学发展又与土壤动物分离技术紧密相关。

在土壤动物分离实践中，会依据不同的土壤动物个体大小和生活习性，选择不同的收集分离方法。对于大型土壤动物（比如蜘蛛、多足类、环节类动物和昆虫幼虫），通常使用手捡法、陷阱法和大型烘虫漏斗来分离；对于中小型土壤动物，个体大小从100微米到几个毫米，主要包括线虫纲、螨类、弹尾纲、综合纲、原尾纲、双尾纲、少足纲、蜈蚣、马陆和一些个体较小的昆虫，通常使用干湿漏斗分离器、蔗糖离心分离、浅盘法、陷阱和浮选法等。

由于中小型土壤动物个体扁小，其分离技术一直是制约土壤动物学研究的难点。比如，蔗糖离心分离线虫和浮选分离中小型节肢动物需要在试验室内进行，二者对分离设备和人员的操作技术要求较高，一般的实验室难以满足实验需求。干湿漏斗分离器受人为因素影响较小，这是一种制作容易、造假低和方便使用的一种方法，这种装置使用简单可以批量制作，短期内能处理大批土壤样品，适用于大尺度和大区域的调查研究。然而，目前很多分离装置的设计仅仅依据原理做了一些改进，忽略了取样数量、分离时间和土壤和凋落物样品等样品属性不同对其分离效率的影响，这导致一些装置无法在其它区域使用。或是展开土壤动物群落系统调查时，通常需要几套设备（干湿漏斗分离器）配合使用，耗费大量人力和物力。

另外，过干或过湿的土壤或凋落物样品均采用同样的设备分离，会因温度过高和升温速度过快导致一些迁移能力弱的动物无法迁出降低收集动物的种类和数量，进而会影响试验结果。近年，也有一些实验室采用自然风干干漏斗分离器，但分离周期需要一到二周，无法短期批量处理大批样品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种干湿两用中小型土壤动物分离装置，其具备干湿分离两种功能和自动控温功能，在采样、分离方面显著提高了工作效率。

为解决上述问题，本发明所述的一种干湿两用中小型土壤动物分离装置，该分离装置包括箱体，设在所述箱体上部的数个光热源，设在所述箱体中部高度可调的隔板，设在所述隔板上的数个分离组件以及用于将所述箱体内部温度控制在预设温度范围内的温控组件；

所述分离组件包括分离漏斗、设在所述分离漏斗斗体内部的盛样器以及设在所述分离漏斗颈部下方的动物收集瓶；所述分离漏斗内部具有支撑所述盛样器的带网孔板；

其中，所述盛样器包括湿生盛样器和干生盛样器，两者均呈环刀状且所述湿生盛样器周壁上设有开孔；所述分离漏斗分为湿生分离漏斗和干生分离漏斗。

优选的，所述分离漏斗为漏斗颈上设有挡水阀门的漏斗，使用时所述挡水阀门关闭所述分离漏斗当做湿生分离漏斗使用，所述挡水阀门打开所述分离漏斗当做干生分离漏斗使用。

优选的，所述分离漏斗具体为玻璃漏斗，所述带网孔板为玻璃板。

优选的，该分离装置还包括样品颗粒阻隔层，用于在所述盛样器采集样品后包裹住样品。

优选的，所述箱体内壁上对称设有高度调节插件，所述高度调节插件沿竖向开设有插孔；所述隔板通过两端插在不同位置的插孔内实现高度的调节。

优选的，所述温控组件包括设在所述箱体内壁上位于所述隔板上方的温度传感器，设在所述箱体下部位于所述隔板下方的排风扇以及与两者均相连的温控处理器；其中，所述温控处理器用于接收来自所述温度传感器的温度值，并判断该温度值与预设温度范围的关系，当该温度值高于上限值时启动所述排风扇进行降温并在重新接收的温度值低于下限值时自动将其关闭。

优选的，该分离装置还包括设在所述箱体底部具有排水孔的挡板以及设在所述排水孔下方用于接水的盛水容器。

优选的，所述动物收集瓶与所述分离漏斗的颈部底端相连。

优选的，所述光热源具体为白炽灯泡，该白炽灯泡使用防水灯头。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明分离装置中，盛样器呈环刀状，其不仅是盛样器还是采样器，这样的话，（1）实地采样时能够利用盛样器直接采集不同深度的土壤或凋落物样品，采样器和样品不需分离，一体带回室内，提高采样收集效率，有利于批量处理；（2）样品采集采用专门的采样器有利于规范采样数量和深度；（3）动物分离时保证样品完整和动物迁移通道的完整，样品放置时靠近地表一侧向下放置，保证土壤动物向下迁移，避免因样品破碎、挤压导致一些幼体无法迁出。通过选用不同的采样器可以实现分离线虫和中小型土壤节肢动物的需求。

2、本发明分离装置使用特制的分离漏斗和不同类型的盛样器匹配使用，具备干湿漏斗两种功能，实现一机多用，特别是需要批量处理样品时能够显著提高采集、分离等部分的工作效率。其中，分离漏斗内部固定有带网孔板，一方面起到支撑盛样器的作用，另一方面增大样品与空气或水的接触面积，隔离土壤颗粒避免土壤动物向下迁移过程中将土壤颗粒带入样品收集瓶中。

3、本发明分离装置中隔板高度可调，能够快速调整样品与灯泡之间的高度，便于依据样品特征调整加热的初始温度及设置温度阈值。同时，温控组件能够将箱体内部温度控制在预设温度范围内，在样品上下表面维持温度梯度，利于土壤动物向下迁移，提高分离效率。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例提供的分离装置的内部结构示意图。

图2为本发明实施例提供的分离装置的外观正视图。

图3为本发明实施例提供的分离装置的外观侧视图。

图4为本发明实施例提供的分离装置中分离漏斗的结构示意图。

图5为本发明实施例提供的分离装置中干生盛样器的纵截面图。

图6为本发明实施例提供的分离装置中湿生盛样器的纵截面图。

图中：1—箱体，2—绝缘板，3—隔板，4—高度调节插件，5—温控处理器，6—空气开关，7—光热源，8—温度传感器，9—盛样器，10—分离漏斗，11—动物收集瓶，12—排风扇，13—盛水容器，14—排水孔，15—带网孔板，16—箱门，17—把手，18—风扇外罩。

具体实施方式

参考图1~图6，本发明实施例提供一种干湿两用中小型土壤动物分离装置，其具体包括整体呈长方体的箱体1，设在箱体1上部的数个光热源7，设在箱体1中部高度可调的隔板3，设在隔板3上的数个分离组件以及用于将箱体1内部温度控制在预设温度范围内的温控组件。其中，光热源7具体可以采用白炽灯泡，该白炽灯泡使用防水灯头；比如，采用25w白炽灯泡，一个灯泡对应一个分离组件。

该分离装置还包括设在箱体1底部具有排水孔14的挡板以及设在排水孔14下方用于接水的盛水容器13；在分离湿生动物样品时，收集上部漏下的水，减少水汽对底板的侵蚀。

箱体1内壁上对称设有高度调节插件4，高度调节插件4沿竖向开设有插孔；隔板3通过两端插在不同位置的插孔内实现高度的调节。

上述分离组件具体包括分离漏斗10、设在分离漏斗10斗体内部的盛样器9以及设在分离漏斗10颈部下方的动物收集瓶11；分离漏斗10内部具有支撑盛样器9的带网孔板15。具体地，隔板3上具有卡住分离漏斗10斗体的通孔；动物收集瓶11与分离漏斗10的颈部底端直接可拆卸连接，这样能够准确有效地接收到从上方迁移下来的土壤动物，同时也方便更换收集瓶或者收集瓶中的保存液。

其中，分离漏斗10分为湿生分离漏斗和干生分离漏斗，使用时湿生盛样器与湿生分离漏斗配套使用，干生盛样器与干生分离漏斗配套使用，视需求4更换和选取即可。

进一步地，本发明湿生分离漏斗和干生分离漏斗采用同一种漏斗，即分离漏斗10为漏斗颈上设有挡水阀门的漏斗，使用时挡水阀门关闭分离漏斗10当做湿生分离漏斗使用，挡水阀门打开分离漏斗10当做干生分离漏斗使用；这样的话，分离不同种动物时打开或关闭挡水阀门即可，避免更换整个分离漏斗10带来的繁琐操作，也就是说，通过更换盛样器既可以分离土壤或凋落物中线虫、线蚓等湿生动物，也可以分离螨和跳虫等小型节肢动物，有效实现一机多用。

考虑到湿生土壤动物分离时需要加水维持湿生环境，故将分离漏斗10统一采用玻璃或塑料漏斗等防水、防腐材料制成，相应的分离漏斗10内部的带网孔板15也为玻璃板或塑料板。

本发明盛样器9具体包括湿生盛样器和干生盛样器，两者均呈环刀状，即这两种盛样器均呈圆筒状并且其中一端部具有类似刀刃的倾斜角，便于实地采样土壤或凋落物样品。此外，由于湿生土壤动物分离需要加水维持湿生环境，因此，湿生盛样器周壁上设有用来进水的开孔。进一步地，还可以采用样品颗粒阻隔层配合盛样器9使用，样品颗粒阻隔层用于在盛样器9采集样品后包裹住样品（土壤动物可以自由迁移），阻挡样品颗粒进入到动物收集瓶11；相应地，盛样器9远离倾斜角的一端具有向外的环形凸起，便于样品颗粒阻隔层完成样品包裹后的固定。

在实际应用中，上述样品颗粒阻隔层可以采用尼龙网，对于湿生土壤动物还可以内衬上一层常规面巾纸，对于干生土壤动物还可以内衬上一层常规医用纱布，面巾纸和纱布能进一步有效阻止疏松的土壤滑入玻璃漏斗下部进入样品收集瓶中。这里需要说明的是，待分离的这些土壤动物均是活的，上述的尼龙网、面巾纸和纱布阻挡不了它们向下的迁移。

本发明分离装置中，温控组件具体包括设在箱体1内壁上位于隔板3上方的温度传感器8，设在箱体1下部位于隔板3下方的排风扇12以及与两者均相连的温控处理器5；其中，温控处理器5用于接收来自温度传感器8的温度值，并判断该温度值与预设温度范围的关系，当该温度值高于上限值时启动排风扇12进行降温并在重新接收的温度值低于下限值时自动将其关闭。

基于上述公开的分离装置，结合实际应用对其使用方法进行说明。执行分离工作之前，通过预实验确定适宜样品分离的初始温度（避免温度过高或快速增加导致一些幼体死亡），以此为依据制定样品分离的上限，然后以该温度减去5℃作为下限，样品分离时间依据样品的含水量和属性而定，通常需要在48-72小时。

针对螨和跳虫等干生土壤动物的分离：利用本发明特制的干生盛样器直接采集不同深度的土壤或凋落物样品；然后将装有样品的盛样器用尼龙网包上（如果是沙土，可在尼龙网内衬一层医用纱布）、编号放入到样品采集袋中带回分离，这一步可以在将样品带回后进行，节省室外工作时间；准备好干生分离用的分离漏斗10，放置样品时使样品靠近地表的一面放在分离漏斗10内的带网孔板15上，这样能保证动物在样品中迁移通道顺畅，样品靠近地表一侧贴近漏斗能让土壤动物快速迁入到漏斗内。漏斗底部的动物收集瓶瓶11内用75%的酒精溶液作为保存液。

针对线虫等湿生土壤动物的分离：利用本发明特制的湿生盛样器直接采集不同深度的土壤或凋落物样品。然后将样品编号用尼龙网包上（内衬面巾纸）放入到样品采集袋中带回室内分离，这一步可以在将样品带回后进行，节省室外工作时间。准备好湿生分离用的分离漏斗10，放置样品时使样品靠近地表的一面放在分离漏斗10内的带网孔板15上，添加水，水面高度以淹过样品为宜。漏斗底部的动物收集瓶瓶11内用水作为保存液。

本发明干湿两用中小型土壤动物分离装置可以分离森林、草地、农田及荒漠土壤及凋落物中的中小型土壤动物。其原理是利用土壤动物避光、怕热能在凋落物、土体或水中上下迁移的原理，利用白炽灯在样品上部加热烘烤形成温度及光照强度梯度，驱赶土壤动物自上向下迁移最终落入样品采集瓶中，从而实现土壤动物和土壤快速分离。

基于上述实施例公开的分离装置，本发明另一实施例针对实际应用进行举例说明。

参考图1~图3，本发明分离装置的箱体1整体呈长方体，高长宽为120cm×130cm×45cm，箱内包括十二套白炽灯泡和分离组件，可同时处理十二个样品。箱体1分为上中下三部分，中部具有两扇对开箱门16，箱门16上具有把手17。

箱体1上部内部固定有绝缘板2，绝缘板2固定在底板上，底板上有穿线孔，灯线穿过线控连接在上面的插线板，一个灯泡对应一个分离组件；温控处理器5设在绝缘板2上，与温度传感器8和排风扇12连接。

此外，还在用电线路中设置了空气开关6，保证对分离的保护，并且通过连接逆变器、太阳能电池板和电池利用太阳能供电或是发电机供电就可以在无电源的区域使用，扩展了分离器的使用环境和区域。。

在箱体1中部，隔板3上有十二个圆孔，两端插在高度调节插件4的插孔中，插孔间距为1cm；隔板3上圆孔中放有十二个漏斗颈上设有挡水阀门的分离漏斗（玻璃制作）；盛样器9容积设为100cm³，高度为5cm；两个温度传感器8对称固定在箱体1两侧，距样品上表面高度为5cm，两个排风扇12对称位于箱体1中下部略突出箱体，突出箱体的部分设有风扇外罩18。

此外，本发明分离装置的箱式设计减少外界环境对样品分离的影响，即可在室内也可在野外环境下使用。该设备体积小巧便于运输和存放，既可使用交流供电（电源或是发电机）又可利用直流供电（配置逆变器、蓄电池或太阳能电池板），野外无交流电环境下也可使用。该设备解决了土壤动物生态调查过程中房屋、存放空间和交流电源的限制，采样和分离工作同步进行，大大节省野外工作时间、降低样品运输成本和提高分离速率。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种干湿两用中小型土壤动物分离装置，其特征在于，该分离装置包括箱体（1），设在所述箱体（1）上部的数个光热源（7），设在所述箱体（1）中部高度可调的隔板（3），设在所述隔板（3）上的数个分离组件以及用于将所述箱体（1）内部温度控制在预设温度范围内的温控组件；

所述分离组件包括分离漏斗（10）、设在所述分离漏斗（10）斗体内部的盛样器（9）以及设在所述分离漏斗（10）颈部下方的动物收集瓶（11）；所述分离漏斗（10）内部具有支撑所述盛样器（9）的带网孔板（15）；

其中，所述盛样器（9）包括湿生盛样器和干生盛样器，两者均呈环刀状且所述湿生盛样器周壁上设有开孔；所述分离漏斗（10）分为湿生分离漏斗和干生分离漏斗。

2.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述分离漏斗（10）为漏斗颈上设有挡水阀门的漏斗，使用时所述挡水阀门关闭所述分离漏斗（10）当做湿生分离漏斗使用，所述挡水阀门打开所述分离漏斗（10）当做干生分离漏斗使用。

3.如权利要求2所述的分离装置，其特征在于，所述分离漏斗（10）具体为玻璃漏斗，所述带网孔板（15）为玻璃板。

4.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于，该分离装置还包括样品颗粒阻隔层，用于在所述盛样器（9）采集样品后包裹住样品。

5.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述箱体（1）内壁上对称设有高度调节插件（4），所述高度调节插件（4）沿竖向开设有插孔；所述隔板（3）通过两端插在不同位置的插孔内实现高度的调节。

6.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述温控组件包括设在所述箱体（1）内壁上位于所述隔板（3）上方的温度传感器（8），设在所述箱体（1）下部位于所述隔板（3）下方的排风扇（12）以及与两者均相连的温控处理器（5）；其中，所述温控处理器（5）用于接收来自所述温度传感器（8）的温度值，并判断该温度值与预设温度范围的关系，当该温度值高于上限值时启动所述排风扇（12）进行降温并在重新接收的温度值低于下限值时自动将其关闭。

7.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于，该分离装置还包括设在所述箱体（1）底部具有排水孔（14）的挡板以及设在所述排水孔（14）下方用于接水的盛水容器（13）。

8.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述动物收集瓶（11）与所述分离漏斗（10）的颈部底端相连。

9.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述光热源（7）具体为白炽灯泡，该白炽灯泡使用防水灯头。