CN109975516A - 一种湿度可控的土壤呼吸培养瓶 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿度可控的土壤呼吸培养瓶，涉及培养瓶技术领域，具体为培养瓶和试剂瓶，所述培养瓶的一侧放置有试剂瓶，所述培养瓶的内部底部铺设有培养土，所述培养瓶的瓶口塞入有第一橡皮塞，所述第一橡皮塞的内部分别竖向贯穿有干燥管、注水管、第一出气管、进气管和U型管，所述干燥管的左侧设置有注水管，所述注水管的左侧安置有第一出气管。该湿度可控的土壤呼吸培养瓶，解决了土壤呼吸培养装置在培养过程中氧气的消耗问题，实现了外部采样，保证了培养过程中培养装置内部的相对密封性，去除了采样时空气的干扰，使实验数据更为精确，同时，该土壤呼吸培养瓶营造了土壤培养过程中干湿交替的环境条件。

Description

一种湿度可控的土壤呼吸培养瓶

技术领域

本发明涉及培养瓶技术领域，具体为一种湿度可控的土壤呼吸培养瓶。

背景技术

近年来，气候变化和温室气体的排放受到越来越多的关注，模型预测表明，全球气候变化将导致格局发生变化，未来强降雨事件和干旱事件发生的频率更高，因此，表层土壤将经历更频繁的干湿交替，这种前所未有的干湿交替的变化可能会极大地影响土壤的呼吸作用，改变温室气体的排放，因此，了解干湿交替条件下土壤的呼吸变化机理对应对未来气候变化的影响至关重要。

为了更好地研究土壤呼吸的机制，研究人员经常会在实验室采用土壤培养的方法，这种方法能有效控制实验条件，更为清晰地揭示土壤呼吸机理。

但以往的土壤培养装置，结构简单，不够精密，气体采样容易受到空气干扰，导致实验数据不够精确，现有的土壤呼吸培养装置大都结构简单，没有充分考虑到土壤呼吸过程中对氧气的消耗，或在采样过程中，难以去除空气中CO₂的干扰，因此，亟需一种能精密采集气体样品的土壤培养装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种湿度可控的土壤呼吸培养瓶，解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种湿度可控的土壤呼吸培养瓶，包括培养瓶和试剂瓶，所述培养瓶的一侧放置有试剂瓶，且试剂瓶的内部存放有NaOH溶液，所述培养瓶的内部底部铺设有培养土，且培养土的下方铺填有石英砂，所述培养瓶的瓶口塞入有第一橡皮塞，所述第一橡皮塞的内部分别竖向贯穿有干燥管、注水管、第一出气管、进气管和U型管，所述干燥管的左侧设置有注水管，所述注水管的左侧安置有第一出气管，所述第一出气管的左侧设置有进气管，所述进气管的末端伸入试剂瓶的内部，所述干燥管的右侧安置有U型管，所述U型管的U型段内部充填有汞柱，且U型管U型段的左侧侧壁贯通有气孔，所述U型管的上端固定有漏斗，且漏斗的内部放置有碱石灰。

可选的，所述干燥管的底端呈镂空结构，且干燥管的顶端配有螺纹盖，并且干燥管的底部内部放置有硅胶。

可选的，所述注水管的底端安装有喷头，且注水管的上端连接有第一PVC软管，并且第一PVC软管的另一端安装有第一三通阀。

可选的，所述第一出气管的上端连接有第二PVC软管，且第二PVC软管的另一端安装有第二三通阀。

可选的，所述第二三通阀的另一管口端安装有第三PVC软管，且第三PVC软管的末端连接有第二出气管，所述第二三通阀的接口端连接有吸耳球。

可选的，所述第二出气管的末端伸入NaOH溶液的液面以下，且进气管的末端与NaOH溶液的液面之间留有间距。

可选的，所述试剂瓶的瓶口塞入有第三橡皮塞，且第二出气管和进气管均从第三橡皮塞的内部竖向穿过。

可选的，所述漏斗的上端开口中塞入有第二橡皮塞，且第二橡皮塞的内部竖向贯穿有短管，并且短管的末端伸入碱石灰的内部。

本发明提供了一种湿度可控的土壤呼吸培养瓶，具备以下有益效果：

该湿度可控的土壤呼吸培养瓶，解决了土壤呼吸培养装置在培养过程中氧气的消耗问题，实现了外部采样，保证了培养过程中培养装置内部的相对密封性，去除了采样时空气的干扰，使实验数据更为精确，同时，该土壤呼吸培养瓶营造了土壤培养过程中干湿交替的环境条件；实验过程中所有的处理和采样都可以在培养瓶的外部操作，避免了频繁开盖对实验的影响，同时，本发明在不开启培养装置的条件下保证了培养瓶内部的氧气充足，此外，利用硅胶来控制土壤湿度；该土壤呼吸培养瓶中，各橡皮塞上所有装置保证了实验过程中的所有操作均在培养瓶外部进行；

该湿度可控的土壤呼吸培养瓶，通过汞柱的设置，解决了补充氧气的问题，当培养瓶内氧气消耗，产生的二氧化碳被NaOH溶液吸收，培养瓶内部产生负压，U型管左臂的汞柱降低到气孔以下，外部空气通过U型管左臂进入培养瓶，补充氧气；碱石灰的设置，可过滤进入培养瓶的空气中的CO₂，保证被NaOH溶液吸收的CO₂完全由土壤呼吸产生；培养土为去除植物根系的新鲜土壤，根据实验需要确定用量，而石英砂则用于模拟水分下渗的过程；该湿度可控的土壤呼吸培养瓶，通过干燥管盛放硅胶，硅胶填充在干燥管内部，用来控制土壤湿度，硅胶采用可变色的硅胶材质，可通过改变硅胶的量来实现对土壤湿度的不同控制，干燥管的镂空底设置，使得瓶内湿空气可以与硅胶接触，干燥管顶部可安带有螺旋的盖子；注水管可在模拟干湿交替或降水过程中，实现在不开盖（即不破坏培养瓶内部密封性）的条件下，进行相关处理；喷头保证加水时，水能均匀喷洒在培养瓶底部的培养土上；第一三通阀用于控制第一PVC软管和注水管的水流通断；第二三通阀用于控制第二PVC软管和第一出气管的气流通断，使培养瓶中产生的CO₂能被NaOH溶液吸收；培养瓶中气体经第一出气管流出，第二出气管用于导出培养瓶中所产生的CO₂，经过NaOH溶液吸收过的气体再次通过进气管进入培养瓶中；在更换NaOH溶液之前，通过与第二三通阀的配合，反复挤压吸耳球，使得培养瓶中的气体能全部通过NaOH溶液，达到完全吸收的目的，保证结果的准确性；第三橡皮塞用于保证试剂瓶内部的相对密封性，减小了外界环境的干扰；短管用于导入外界进入培养瓶的空气，并使空气能够直接与碱石灰接触。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明图1中A处放大结构示意图。

图中：1、培养瓶；2、培养土；3、石英砂；4、第一橡皮塞；5、干燥管；6、硅胶；7、注水管；8、喷头；9、第一PVC软管；10、第一三通阀；11、第一出气管；12、第二PVC软管；13、第二三通阀；14、第三PVC软管；15、吸耳球；16、第二出气管；17、进气管；18、U型管；19、气孔；20、汞柱；21、漏斗；22、碱石灰；23、第二橡皮塞；24、短管；25、试剂瓶；26、NaOH溶液；27、第三橡皮塞。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1至图2，本发明提供一种技术方案：一种湿度可控的土壤呼吸培养瓶，包括培养瓶1和试剂瓶25，培养瓶1的一侧放置有试剂瓶25，且试剂瓶25的内部存放有NaOH溶液26，培养瓶1的内部底部铺设有培养土2，且培养土2的下方铺填有石英砂3，培养土2为去除植物根系的新鲜土壤，根据实验需要确定用量，而石英砂3则用于模拟水分下渗的过程，培养瓶1的瓶口塞入有第一橡皮塞4，第一橡皮塞4的内部分别竖向贯穿有干燥管5、注水管7、第一出气管11、进气管17和U型管18，干燥管5的底端呈镂空结构，且干燥管5的顶端配有螺纹盖，并且干燥管5的底部内部放置有硅胶6，通过干燥管5盛放硅胶6，硅胶6填充在干燥管5内部，用来控制土壤湿度，硅胶6采用可变色的硅胶材质，可通过改变硅胶6的量来实现对土壤湿度的不同控制，干燥管5的镂空底设置，使得瓶内湿空气可以与硅胶6接触，干燥管5顶部可安带有螺旋的盖子；

干燥管5的左侧设置有注水管7，注水管7可在模拟干湿交替或降水过程中，实现在不开盖（即不破坏培养瓶1内部密封性）的条件下，进行相关处理，喷头8保证加水时，水能均匀喷洒在培养瓶1底部的培养土2上，注水管7的底端安装有喷头8，且注水管7的上端连接有第一PVC软管9，并且第一PVC软管9的另一端安装有第一三通阀10，第一三通阀10用于控制第一PVC软管9和注水管7的水流通断；

注水管7的左侧安置有第一出气管11，第一出气管11的上端连接有第二PVC软管12，且第二PVC软管12的另一端安装有第二三通阀13，第二三通阀13用于控制第二PVC软管12和第一出气管11的气流通断，使培养瓶1中产生的CO₂能被NaOH溶液26吸收，第二三通阀13的另一管口端安装有第三PVC软管14，且第三PVC软管14的末端连接有第二出气管16，第二三通阀13的接口端连接有吸耳球15，在更换NaOH溶液26之前，通过与第二三通阀13的配合，反复挤压吸耳球15，使得培养瓶1中的气体能全部通过NaOH溶液26，达到完全吸收的目的，保证结果的准确性；

第一出气管11的左侧设置有进气管17，进气管17的末端伸入试剂瓶25的内部，第二出气管16的末端伸入NaOH溶液26的液面以下，且进气管17的末端与NaOH溶液26的液面之间留有间距，培养瓶1中气体经第一出气管11流出，第二出气管16用于导出培养瓶1中所产生的CO₂，经过NaOH溶液26吸收过的气体再次通过进气管17进入培养瓶1中；

干燥管5的右侧安置有U型管18，U型管18的U型段内部充填有汞柱20，且U型管18U型段的左侧侧壁贯通有气孔19，通过汞柱20的设置，解决了补充氧气的问题，当培养瓶1内氧气消耗，产生的二氧化碳被NaOH溶液26吸收，培养瓶1内部产生负压，U型管18左臂的汞柱20降低到气孔19以下，外部空气通过U型管18左臂进入培养瓶1，补充氧气，U型管18的上端固定有漏斗21，且漏斗21的内部放置有碱石灰22，碱石灰22的设置，可过滤进入培养瓶1的空气中的CO₂，保证被NaOH溶液26吸收的CO₂完全由土壤呼吸产生，漏斗21的上端开口中塞入有第二橡皮塞23，且第二橡皮塞23的内部竖向贯穿有短管24，并且短管24的末端伸入碱石灰22的内部，短管24用于导入外界进入培养瓶1的空气，并使空气能够直接与碱石灰22接触；

试剂瓶25的瓶口塞入有第三橡皮塞27，且第二出气管16和进气管17均从第三橡皮塞27的内部竖向穿过，第三橡皮塞27用于保证试剂瓶25内部的相对密封性，减小了外界环境的干扰。

综上，该湿度可控的土壤呼吸培养瓶，使用时，选用透明玻璃材料的培养瓶1、漏斗21和试剂瓶25，规格可根据需要来定，将第一橡皮塞4塞住培养瓶1的瓶口、第二橡皮塞23塞住漏斗21的开口、第三橡皮塞27塞住试剂瓶25的瓶口，保证该土壤呼吸培养瓶内部均处于密闭状态，按照图1所示，完成该土壤呼吸培养瓶的组装，在培养瓶1中铺设石英砂3和培养土2，在试剂瓶25中倒入新鲜的NaOH溶液26，在漏斗21中填满碱石灰22，打开干燥管5上端的盖子，向干燥管5中加入硅胶6；

该土壤呼吸培养瓶在使用时，首先，模拟干湿交替或降水过程，需要开启第一三通阀10，向注水管7中引入水流，水流通过喷头8喷洒到培养土2上，土壤呼吸后，将会在培养瓶1中产生一定量的二氧化碳，培养瓶1中气体经第一出气管11流出，由第一出气管11流出的气体将会依次通过第三PVC软管14和第二出气管16直接进入NaOH溶液26中，为了保证气体顺利流动，需要开启第二三通阀13，通过分析NaOH溶液26中NaOH消耗的量来计算土壤呼吸产生CO₂的量，并结合实际情况，对NaOH溶液26进行定期更换，经过NaOH溶液26吸收过的气体再次通过进气管17进入培养瓶1中，在更换NaOH溶液26之前，通过与第二三通阀13配合，反复挤压吸耳球15，使得培养瓶1中的气体能全部通过NaOH溶液26，达到完全吸收的目的，保证结果的准确性；

U型管18用于向培养瓶1中补充氧气，外界空气通过短管24进入漏斗21，并与碱石灰22接触，碱石灰22过滤空气中的CO₂，保证被NaOH溶液26吸收的CO₂完全由土壤呼吸产生，U型管18补充氧气的具体过程为，当培养瓶1内氧气消耗，产生的二氧化碳被NaOH溶液26吸收，培养瓶1内部产生负压，U型管18左臂的汞柱20降低到气孔19以下，外部空气通过U型管18左臂进入培养瓶1，从而达到了补充氧气的目的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种湿度可控的土壤呼吸培养瓶，包括培养瓶（1）和试剂瓶（25），其特征在于：所述培养瓶（1）的一侧放置有试剂瓶（25），且试剂瓶（25）的内部存放有NaOH溶液（26），所述培养瓶（1）的内部底部铺设有培养土（2），且培养土（2）的下方铺填有石英砂（3），所述培养瓶（1）的瓶口塞入有第一橡皮塞（4），所述第一橡皮塞（4）的内部分别竖向贯穿有干燥管（5）、注水管（7）、第一出气管（11）、进气管（17）和U型管（18），所述干燥管（5）的左侧设置有注水管（7），所述注水管（7）的左侧安置有第一出气管（11），所述第一出气管（11）的左侧设置有进气管（17），所述进气管（17）的末端伸入试剂瓶（25）的内部，所述干燥管（5）的右侧安置有U型管（18），所述U型管（18）的U型段内部充填有汞柱（20），且U型管（18）U型段的左侧侧壁贯通有气孔（19），所述U型管（18）的上端固定有漏斗（21），且漏斗（21）的内部放置有碱石灰（22）。

2.根据权利要求1所述的一种湿度可控的土壤呼吸培养瓶，其特征在于：所述干燥管（5）的底端呈镂空结构，且干燥管（5）的顶端配有螺纹盖，并且干燥管（5）的底部内部放置有硅胶（6）。

3.根据权利要求1所述的一种湿度可控的土壤呼吸培养瓶，其特征在于：所述注水管（7）的底端安装有喷头（8），且注水管（7）的上端连接有第一PVC软管（9），并且第一PVC软管（9）的另一端安装有第一三通阀（10）。

4.根据权利要求1所述的一种湿度可控的土壤呼吸培养瓶，其特征在于：所述第一出气管（11）的上端连接有第二PVC软管（12），且第二PVC软管（12）的另一端安装有第二三通阀（13）。

5.根据权利要求4所述的一种湿度可控的土壤呼吸培养瓶，其特征在于：所述第二三通阀（13）的另一管口端安装有第三PVC软管（14），且第三PVC软管（14）的末端连接有第二出气管（16），所述第二三通阀（13）的接口端连接有吸耳球（15）。

6.根据权利要求5所述的一种湿度可控的土壤呼吸培养瓶，其特征在于：所述第二出气管（16）的末端伸入NaOH溶液（26）的液面以下，且进气管（17）的末端与NaOH溶液（26）的液面之间留有间距。

7.根据权利要求6所述的一种湿度可控的土壤呼吸培养瓶，其特征在于：所述试剂瓶（25）的瓶口塞入有第三橡皮塞（27），且第二出气管（16）和进气管（17）均从第三橡皮塞（27）的内部竖向穿过。

8.根据权利要求1所述的一种湿度可控的土壤呼吸培养瓶，其特征在于：所述漏斗（21）的上端开口中塞入有第二橡皮塞（23），且第二橡皮塞（23）的内部竖向贯穿有短管（24），并且短管（24）的末端伸入碱石灰（22）的内部。