CN112396939A - 一种土壤动物响应不同湿地的模拟装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于湿地生态技术领域，具体涉及一种土壤动物响应不同湿地的模拟装置及方法。本发明对目标湿地的地下水水位高度以及水温进行监测，设置与其水位高度和水温相同的主箱体，箱体内铺设目标湿地的土壤，并种植该湿地的植被，模拟该湿地的生态环境，并通过将副箱体设置成不同水位高度的湿地，充分模拟了湿地的演替过程，主箱体与副箱体侧壁设有通道，土壤动物响应不同恢复程度或不同退化程度的湿地环境，从通道迁移，培养一定时间，去掉植被，将土壤取出，统计分析主箱体和每个副箱体内的土壤动物组成以及数量，可有效的展开湿地变迁对土壤动物影响的研究，为湿地保护和控制运行提供基础。

Description

一种土壤动物响应不同湿地的模拟装置及方法

技术领域

本发明属于湿地生态技术领域，具体涉及一种土壤动物响应不同湿地的模拟装置及方法。

背景技术

土壤动物，是湿地初级生产者和次级消费者之间的营养中介，对湿地水文情势、水化学性质及植被类型等湿地自然属性和湿地污染、退化等湿地质量变化过程具有特征响应或环境指示意义。土壤动物作为湿地生态系统结构的重要组成部分，对其群落结构及变化研究，可为深入揭示湿地生物多样性及其功能提供基础资料。

系统深入研究湿地土壤动物的组成、分布特征，形成湿地土壤动物结构特征的整体框架，对整体了解和把握土壤动物多样性及表征不同退化或恢复阶段湿地生物结构特征具有重要意义。

目前，一般对湿地生态的研究方案是在自然条件下定点采集目标湿地的土壤动物进行统计，定量定性分析湿地变迁对土壤动物的影响，但该方法工作量大，成本高，因此，设计一种结构简单，操作方便的模拟土壤动物响应不同恢复程度或退化程度湿地的装置十分必要。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种土壤动物响应不同湿地的模拟装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种土壤动物响应不同湿地的模拟装置，所述装置包括：

主箱体，其顶部开口，用于容纳目标湿地的土壤、植被和土壤动物；

若干副箱体，其与所述主箱体结构相同，且每个所述副箱体均与所述主箱体共用一个侧壁，且该侧壁上开设有通道；

注水组件，其包括蓄水池、水泵、主管道和若干支管，所述水泵设置于所述蓄水池内，所述水泵与主管道连接，若干支管并联后与所述主管道连通，每个支管均与一个一端封闭的盘管连通，所述盘管上开设有若干出水孔，且所述盘管一一对应设置于所述主箱体和每个副箱体底部；

所述主管道上设置有第一电磁阀，每个所述支管上均设置有第二电磁阀，所述主管道上还设置有液位观测组件，所述液位观测组件为中空柱状，其内设置有第一压力传感器；

所述装置还包括地下水观测井，其设置在目标湿地内，所述地下水观测井内设置有第二压力传感器，用于测量地下水位高度，并生成地下水位高度数据；

所述装置还包括控制器，所述第一电磁阀、第二电磁阀以及水泵均与所述控制器连接，并接受所述控制器的控制；

所述控制器还分别与所述第一压力传感器、第二压力传感器连接，通过读取第二压力传感器测的地下水水位高度，控制水泵、第一电磁阀和第二电磁阀的开关，对主箱体进行注水，并通过第一传感器的反馈，使主箱体内的水位高度与地下水水位高度一致，并将若干副箱体内的水位高度设置成以主箱体水位高度为起点，上升或下降的梯度。

进一步的，所述水泵的进水口与冷暖机的出水口连接，所述冷暖机的进水口与所述蓄水池连通，所述冷暖机与控制器连接，并接受控制器的控制。

更进一步的，所述地下水观测井内还设置有温度计，用于测量地下水的水温，获取地下水温度数据，所述温度计与控制器连接，控制器接受温度计的数据反馈，控制冷暖机调整水温。

更进一步的，所述主管道上还连通有出水管，所述出水管上设置有第三电磁阀，所述第三电磁阀与控制器连接，并接受控制器的控制。

更进一步的，本发明还提供利用所述的装置模拟土壤动物响应不同湿地的方法，包括以下步骤：

S1、根据所需研究不同退化程度或不同恢复程度湿地的数量，设置副箱体的数量；

S2、根据副箱体的数量，设置对应的盘管、支管，并将盘管与支管连接，支管与主管道连接；

S3、将盘管设置在所述主箱体和每个副箱体底部，铺设25-30cm的粗砂，然后在粗砂上添加目标湿地的土壤，在主箱体和副箱体的土壤中装入相同组成和数量的土壤动物；

S4、向主箱体内注入与目标湿地相同温度、相同水位高度的水，将副箱体内的水位高度设置成以主箱体内水位高度为为起点，梯度上升或下降；

S5、在土壤上种植目标湿地上的植被；

S6、培养一段时间，去掉植被，将土壤取出，统计分析主箱体和每个副箱体土壤内的土壤动物组成以及数量，即可得到模拟的研究结果。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明对目标湿地的地下水水位高度以及水温进行监测，设置与其水位高度和水温相同的主箱体，箱体内铺设目标湿地的土壤，并种植该湿地的植被，模拟该湿地的生态环境，并通过将副箱体设置成不同水位高度的湿地，充分模拟了湿地的演替过程，主箱体与副箱体侧壁设有通道，土壤动物响应不同恢复程度或不同退化程度的湿地环境，从通道迁移，培养一定时间，去掉植被，将土壤取出，统计分析主箱体和每个副箱体内的土壤动物组成以及数量，可有效的展开湿地变迁对土壤动物影响的研究，为湿地保护和控制运行提供基础。

附图说明

图1为本发明的土壤动物响应不同湿地的模拟装置的结构示意图。

图2为本发明盘管的结构示意图。

图中：1-主箱体，2-副箱体，3-通道，4-水泵，5-主管道，6-支管，7-盘管，8-第一电磁阀，9-第二电磁阀，10-液位观测组件，11-地下水观测井，12-控制器，13-冷暖机，14-出水管，15-第三电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，但不应理解为本发明的限制。如未特殊说明，下述实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

参阅附图1，本实施例的提供的一种土壤动物响应不同湿地的模拟装置，所述装置包括：

主箱体1，其顶部开口，用于容纳目标湿地的土壤、植被和土壤动物；

若干副箱体2，其与所述主箱体1结构相同，且每个所述副箱体2均与所述主箱体1共用一个侧壁，且该侧壁上开设有通道3，且通道3位于该侧壁上端处，土壤没过通道3；

注水组件，用于向主箱体1和副箱体2内注水，其包括蓄水池3、水泵4、主管道5和若干支管6，所述水泵4设置于所述蓄水池3内，所述水泵4与主管道5连接，若干支管6并联后与所述主管道5连通，每个支管6均与一个一端封闭的盘管7连通，所述盘管7上开设有若干出水孔，如图2所示，且所述盘管7一一对应设置于所述主箱体1和每个副箱体2底部；

主管道5上设置有第一电磁阀8，每个所述支管6上均设置有第二电磁阀9，所述主管道5上还设置有液位观测组件10，所述液位观测组件10为中空柱状，其内设置有第一压力传感器，当与主箱体1内盘管7连接的支管6上的第二电磁阀9打开，液位观测组件10与主箱体1连通，通过连通器原理，二者水位高度一致，便可以获取主箱体内的水位高度，继而打开水泵4和第一电磁阀8，向其中注水。

本实施例的土壤动物响应不同湿地的模拟装置，还包括地下水观测井11，其设置在目标湿地内，所述地下水观测井11内设置有第二压力传感器，用于测量地下水位高度，并生成地下水位高度数据；

本实施例的土壤动物响应不同湿地的模拟装置，还包括包括控制器12，具体为PLC控制器，所述第一电磁阀8、第二电磁阀9以及水泵4均与所述控制器12连接，并接受所述控制器12的控制；

控制器12还分别与所述第一压力传感器、第二压力传感器连接，通过读取第二压力传感器测的地下水水位高度，控制水泵4、第一电磁阀8和第二电磁阀9的开关，对主箱体1进行注水，并通过第一传感器的反馈，当主箱体1内的水位高度与地下水水位高度一致后，控制器12控制水泵、第一电磁阀和与主箱体1对应的第二电磁阀关闭。同理，分别向每个副箱体2中注水，在控制器12中，设置目标水位，将若干副箱体2内的水位高度设置成以主箱体1水位高度为起点，上升或下降的梯度。

在本实施例中，水泵4的进水口与冷暖机13的出水口连接，所述冷暖机13的进水口与所述蓄水池3连通，所述冷暖机13与控制器12连接，并接受控制器12的控制。地下水观测井11内还设置有温度计，用于测量地下水的水温，获取地下水温度数据，所述温度计与控制器12连接，控制器12接受温度计的数据反馈，控制冷暖机13调整水温，有效模拟自然环境，排出水温对土壤动物的影响。

在本实施例中，主管道5上还连通有出水管14，所述出水管上设置有第三电磁阀15，所述第三电磁阀15与控制器12连接，并接受控制器12的控制。实时模拟自然环境湿地的水位高度，当底下水位降低时，同步排出主箱体内的水，使二者水位高度保持一致。

此外，本发明还提供了一种利用上述装置模拟土壤动物响应不同湿地的方法，包括以下步骤：

S1、根据所需研究不同退化程度或不同恢复程度湿地的数量，设置副箱体2的数量，本实施例中，副箱体的数量为4个；

S2、根据副箱体2的数量，设置对应的盘管7、支管6，并将盘管7与支管6连接，支管6与主管道5连接；

S3、将盘管7设置在所述主箱体1和每个副箱体2底部，铺设25-30cm的粗砂，然后在粗砂上添加目标湿地的土壤，在主箱体1和副箱体2的土壤中装入相同组成和数量的土壤动物；

S4、向主箱体1内注入与目标湿地相同温度、相同水位高度的水，将副箱体2内的水位高度设置成以主箱体1内水位高度为为起点，梯度上升或下降；

S5、在土壤上种植目标湿地上的植被；

S6、培养一段时间，去掉植被，将土壤取出，统计分析主箱体1和每个副箱体2土壤内的土壤动物组成以及数量，即可得到模拟的研究结果。

本发明对目标湿地的地下水水位高度以及水温进行监测，设置与其水位高度和水温相同的主箱体，箱体内铺设目标湿地的土壤，并种植该湿地的植被，模拟该湿地的生态环境，并通过将副箱体设置成不同水位高度的湿地，充分模拟了湿地的演替过程，主箱体与副箱体侧壁设有通道，土壤动物响应不同恢复程度或不同退化程度的湿地环境，从通道迁移，培养一定时间，去掉植被，将土壤取出，统计分析主箱体和每个副箱体内的土壤动物组成以及数量，可有效的展开湿地变迁对土壤动物影响的研究，为湿地保护和控制运行提供基础。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种土壤动物响应不同湿地的模拟装置，其特征在于，所述装置包括：

主箱体(1)，其顶部开口，用于容纳目标湿地的土壤、植被和土壤动物；

若干副箱体(2)，其与所述主箱体(1)结构相同，且每个所述副箱体(2)均与所述主箱体(1)共用一个侧壁，且该侧壁上开设有通道(3)；

注水组件，其包括蓄水池(3)、水泵(4)、主管道(5)和若干支管(6)，所述水泵(4)设置于所述蓄水池(3)内，所述水泵(4)与主管道(5)连接，若干支管(6)并联后与所述主管道(5)连通，每个支管(6)均与一个一端封闭的盘管(7)连通，所述盘管(7)上开设有若干出水孔，且所述盘管(7)一一对应设置于所述主箱体(1)和每个副箱体(2)底部；

所述主管道(5)上设置有第一电磁阀(8)，每个所述支管(6)上均设置有第二电磁阀(9)，所述主管道(5)上还设置有液位观测组件(10)，所述液位观测组件(10)为中空柱状，其内设置有第一压力传感器；

所述装置还包括地下水观测井(11)，其设置在目标湿地内，所述地下水观测井(11)内设置有第二压力传感器，用于测量地下水位高度，并生成地下水位高度数据；

所述装置还包括控制器(12)，所述第一电磁阀(8)、第二电磁阀(9)以及水泵(4)均与所述控制器(12)连接，并接受所述控制器(12)的控制；

所述控制器(12)还分别与所述第一压力传感器、第二压力传感器连接，通过读取第二压力传感器测的地下水水位高度，控制水泵(4)、第一电磁阀(8)和第二电磁阀(9)的开关，对主箱体(1)进行注水，并通过第一传感器的反馈，使主箱体(1)内的水位高度与地下水水位高度一致，并将若干副箱体(2)内的水位高度设置成以主箱体(1)水位高度为起点，上升或下降的梯度。

2.根据权利要求1所述的一种土壤动物响应不同湿地的模拟装置，其特征在于，所述水泵(4)的进水口与冷暖机(13)的出水口连接，所述冷暖机(13)的进水口与所述蓄水池(3)连通，所述冷暖机(13)与控制器(12)连接，并接受控制器(12)的控制。

3.根据权利要求2所述的一种土壤动物响应不同湿地的模拟装置，其特征在于，所述地下水观测井(11)内还设置有温度计，用于测量地下水的水温，获取地下水温度数据，所述温度计与控制器(12)连接，控制器(12)接受温度计的数据反馈，控制冷暖机(13)调整水温。

4.根据权利要求3所述的一种土壤动物响应不同湿地的模拟装置，其特征在于，所述主管道(5)上还连通有出水管(14)，所述出水管上设置有第三电磁阀(15)，所述第三电磁阀(15)与控制器(12)连接，并接受控制器(12)的控制。

5.利用权利要求4所述的装置模拟土壤动物响应不同湿地的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据所需研究不同退化程度或不同恢复程度湿地的数量，设置副箱体(2)的数量；

S2、根据副箱体(2)的数量，设置对应的盘管(7)、支管(6)，并将盘管(7)与支管(6)连接，支管(6)与主管道(5)连接；

S3、将盘管(7)设置在所述主箱体(1)和每个副箱体(2)底部，铺设25-30cm的粗砂，然后在粗砂上添加目标湿地的土壤，在主箱体(1)和副箱体(2)的土壤中装入相同组成和数量的土壤动物；

S4、向主箱体(1)内注入与目标湿地相同温度、相同水位高度的水，将副箱体(2)内的水位高度设置成以主箱体(1)内水位高度为为起点，梯度上升或下降；

S5、在土壤上种植目标湿地上的植被；

S6、培养一段时间，去掉植被，将土壤取出，统计分析主箱体(1)和每个副箱体(2)土壤内的土壤动物组成以及数量，即可得到模拟的研究结果。

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