CN207752004U - 一种室内土壤培养及土壤呼吸测定系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及土壤呼吸测定技术领域，尤其是涉及一种室内土壤培养及土壤呼吸测定系统。该室内土壤培养及土壤呼吸测定系统包括：进气系统、第一控制阀、CO₂过滤装置、土壤培养系统、第二控制阀、测定分析仪和主控机；所述进气系统通过第一控制阀与所述土壤培养系统连接；所述CO₂过滤装置与所述第一控制阀连接；所述土壤培养系统通过第二控制阀与所述测定分析仪连接；所述主控机分别与所述第一控制阀、第二控制阀和所述测定分析仪信号连接。本实用新型能够实现对室内土壤微生物呼吸释放的CO₂进行实时连续的自动检测，满足目前室内土壤培养测定的科研需求。

Description

一种室内土壤培养及土壤呼吸测定系统

技术领域

本实用新型涉及土壤呼吸测定技术领域，尤其是涉及一种室内土壤培养及土壤呼吸测定系统。

背景技术

目前，在生态学、草业科学、地球科学和土壤学等科学研究实验中，会对土壤进行采样分析，尤其土壤中的微生物的分析，测定土壤中微生物的变化。测定土壤微生物呼吸是测定土壤中微生物变化的一个重要指标，对于研究土壤中有机物质分解与周转，土壤于大气之间碳循环等都有重要作用。室内土壤培养可以根据研究需要精确控制外界条件，如湿度，温度和光照等，还有土壤内部条件如土壤水分和养分，来对土壤微生物进行品培养。室内土壤培养测定与野外环境直接测量相比，可以扩大研究样本的数量，并且培养环境可控，能更深入的研究土壤特性。

目前，室内测定土壤呼吸有多种方式，有较为传统的针管采集培养瓶子内空气，注入CO₂测定仪器，还有一些自动测定装置，但在实验条件控制不严格，存在较大的测量误差，并且是单通道测量。也有相关多通道自动测量土壤呼吸系统，但是在试验外界条件方面控制不严格，会造成一定得误差。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种室内土壤培养及土壤呼吸测定系统，能够实现对室内土壤微生物呼吸释放的CO₂进行实时连续的自动检测，满足目前室内土壤培养测定的科研需求。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种室内土壤培养及土壤呼吸测定系统，其包括：进气系统、第一控制阀、CO₂过滤装置、土壤培养系统、第二控制阀、测定分析仪和主控机；

所述进气系统通过第一控制阀与所述土壤培养系统连接；

所述CO₂过滤装置与所述第一控制阀连接；

所述土壤培养系统通过第二控制阀与所述测定分析仪连接；

所述主控机分别与所述第一控制阀、第二控制阀和所述测定分析仪信号连接。

作为一种进一步的技术方案，所述进气系统包括：进气管道以及依次设置于所述进气管道上的气泵、滤芯组件、温湿度控制装置、流量计和分流器；

所述分流器连接多个所述第一控制阀；

所述CO₂过滤装置分别与每个所述第一控制阀连接；

所述温湿度控制装置、流量计分别与所述主控机信号连接。

作为一种进一步的技术方案，所述土壤培养系统包括：培养箱和设置于培养箱内多个培养瓶；

所述培养瓶分别通过所述第一控制阀与所述分流器连接；

所述培养瓶分别通过所述第二控制阀与集气管路连接；

所述集气管路与所述测定分析仪连接；

所述第二控制阀还与尾气管路连接。

作为一种进一步的技术方案，所述进气管道包括：过滤网、室外管路和室内管路；

所述过滤网设置在所述室外管路的前端；

所述过滤网呈喇叭口状；

所述室内管路与所述室外管路连接。

作为一种进一步的技术方案，所述温湿度控制装置包括箱体和设置于箱体内的加热单元、加湿单元和温湿度测量单元；所述温湿度测量单元与所述主控机信号连接。

作为一种进一步的技术方案，所述分流器为呈喇叭口状的装置，其喇叭口通过密封板密封；所述密封板的内部设置有锥形凸起，所述锥形凸起的尖部正对所述分流器的进气口；所述密封板上穿设有多个钢管，所述钢管分别连接分流管路，所述分流管路分别与所述第一控制阀连接。

作为一种进一步的技术方案，所述第一控制阀为四通电磁阀；所述第二控制阀为三通电磁阀。

作为一种进一步的技术方案，所述CO₂过滤装置包括CO₂过滤进气管路、碱石灰罐、空气泵、滤芯结构和CO₂过滤出气管路；所述CO₂过滤进气管路与所述第一控制阀连接，所述碱石灰罐、空气泵、滤芯结构依次设置于所述CO₂过滤进气管路与所述CO₂过滤出气管路之间，所述CO₂过滤出气管路与所述第一控制阀连接。

作为一种进一步的技术方案，所述尾气管路包括：尾气分流气路、排气钢管、排气软管、排气泵和排气管；所述尾气分流气路与排气钢管连接，所述排气钢管下部敞开，上部和排气软管一端连接，所述排气软管另一端连接排气泵，排气泵运行将气体通过排气管排出。

作为一种进一步的技术方案，所述集气管路包括：集气分流气路、集气钢管和集气输送气路，其中，集气分流气路与集气钢管连接，用于向集气钢管中输送培养瓶中的气体，集气钢管通过集气输送气路与测定分析仪连接。

采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

1、每路气流流量控制误差较少，分流方式简单；

2、排除外界影响，使得外界对研究造成的影响达到最小；

3、每路单独测量，相互之间不影响；

4、集成化较好，主控机上可完成大部分操作；

5、土壤微生物呼吸释放的CO₂进行实时连续的自动检测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例室内土壤培养及土壤呼吸测定系统的示意图；

图2为本实用新型实施例顶部进气管道的示意图；

图3为本实用新型实施例侧壁进气管道的示意图；

图4为本实用新型实施例进气过滤口的示意图；

图5为本实用新型实施例温湿度控制装置的示意图；

图6为本实用新型实施例气体分流器的示意图；

图7为本实用新型实施例分流器底部的俯视图；

图8为本实用新型实施例分流器内部气体流向图；

图9为本实用新型实施例四通电磁阀的示意图；

图10为本实用新型实施例CO₂过滤装置的示意图；

图11为本实用新型实施例尾气管路的示意图；

图12为本实用新型实施例集气管路的示意图。

图标：1-进气管道；2-气泵；3-滤芯组件；4-温湿度控制装置；5-流量计；6-分流器；7-四通电磁阀；8-CO₂过滤装置；9-培养箱；10-培养瓶；11-三通电磁阀；12-尾气管路；13-集气管路；14-测定分析仪；15-主控机；1a-过滤网；1b-室外管路；1c-室内管路；1a1-不锈钢喇叭状进气口；1a2-不锈钢网；4a-加热单元；4b-加湿单元；4c-温湿度测量单元；6a-分流器进气口；6b-锥形凸起；6c-密封板；6d-钢管；6e-分流管路；7a-气体进出口；7b-气体进出口；7c-气体进出口；7d-气体进出口；8a-CO₂过滤进气管路；8b-碱石灰罐；8c-空气泵；8d-滤芯结构；8e-CO₂过滤出气管路；12a-尾气分流气路；12b-排气钢管；12c-排气软管；12d-排气泵；12e-排气管；13a-集气分流气路；13b-集气钢管；13c-集气输送气路；16-控制线缆。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

结合图1至图12所示，本实施例提供一种室内土壤培养及土壤呼吸测定系统，其包括：进气系统、第一控制阀、CO₂过滤装置8、土壤培养系统、第二控制阀、测定分析仪14和主控机15；所述进气系统通过第一控制阀与所述土壤培养系统连接；所述CO₂过滤装置8与所述第一控制阀连接；所述土壤培养系统通过第二控制阀与所述测定分析仪14连接；所述主控机15分别与所述第一控制阀、第二控制阀和所述测定分析仪14信号连接(例如：通过控制线缆16连接)。本实施例能够实现对室内土壤微生物呼吸释放的CO₂进行实时连续的自动检测，满足目前室内土壤培养测定的科研需求。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述进气系统包括：进气管道1以及依次设置于所述进气管道1上的气泵2、滤芯组件3、温湿度控制装置4、流量计5和分流器6；所述分流器6连接多个所述第一控制阀；所述CO₂过滤装置8分别与每个所述第一控制阀连接；所述温湿度控制装置4、流量计5分别与所述主控机15信号连接。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述土壤培养系统包括：培养箱9和设置于培养箱9内多个培养瓶10；所述培养瓶10分别通过所述第一控制阀与所述分流器6连接；所述培养瓶10分别通过所述第二控制阀与集气管路13连接；所述集气管路13与所述测定分析仪14连接；所述第二控制阀还与尾气管路12连接。培养箱9是恒温箱体，多个培养瓶10分层排布在其中；培养瓶10口密封，进气管和出气管穿过瓶盖。

优选的，在本实用新型的各实例中，所述进气管道1包括：过滤网1a、室外管路1b和室内管路1c；所述过滤网1a设置在所述室外管路1b的前端，用来过滤空气中漂浮的杂质和飞虫进入管路；所述过滤网1a呈喇叭口状；所述室内管路1c与所述室外管路1b连接。

更进一步优选的，在本实用新型的各实例中，过滤网1a是目数不小于20目的不锈钢网1a2固定在不锈钢喇叭状进气口1a1。室外管路1b是内外抛光的不锈钢管制作而成，进气口朝下，防止降水和颗粒沉降物进入管路；室外管路1b穿过建筑顶部或者侧壁进入室内，与室内管路1c连接；室内管路1c使用聚四氟乙烯软管，便于后面气路的连接。通入整个系统的气体是外界大气环境中的空气，而不是室内空气，是为了尽可能保证土壤培养接触的气体和自然界空气相同。

优选的，在本实用新型的各实例中，整个系统空气流动的驱动力主要来自无油静音气泵2，气泵2将外界空气鼓入培养系统；整个系统中空气流速小，气泵2的功率不大。滤芯组件3用来过滤空气中99.99％的细小颗粒物，防止大气中颗粒物进入管路和培养瓶10中，影响实验效果。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述温湿度控制装置4包括箱体和设置于箱体内的加热单元4a、加湿单元4b和温湿度测量单元4c；所述温湿度测量单元4c与所述主控机15信号连接。空气进行温湿度控制的主要目的是培养瓶10在培养箱9中处于恒温恒湿状态，利于土壤培养。外界空气并不能培养箱9的温湿度相同，干燥的空气进入培养瓶10，会使培养瓶10中土壤的湿度减小，湿度较大的空气进入培养瓶10，会使培养瓶10中的土壤水分增加，这样都会抑制或促进土壤微生物生长，影响实验效果。外界空气的温度一样，如果空气和培养箱9内温度较低，空气进入培养瓶10后都会降低培养瓶10中土壤的温度，抑制土壤中微生物生长。

该温湿度控制装置4是一个完整的箱体，箱体内部又分为三个单元，每个单元各自独立。加热单元4a是由螺旋式加热铜管做成，使用螺旋式铜管的目的是增加空气流过加热铜管的长度，达到充分加热的目的，空气流过加热管温度升到需求的温度；加湿单元4b是加湿装置c把空间内空气湿度增加到设定的值，空气流过这个空间后，湿度可达到一定值，空气从a口进入，b口流出；温湿测量单元是温湿探头d安装在b口出来的气路中，实时测量空气的温湿度，将数值传输给主控机15，主控机15根据设定温湿度值调节加热单元4a和加湿单元4b工作状态。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述分流器6为呈喇叭口状的装置，其喇叭口通过密封板6c密封；所述密封板6c的内部设置有锥形凸起6b，所述锥形凸起6b的尖部正对所述分流器的进气口6a；所述密封板6c上穿设有多个钢管6d，所述钢管6d分别连接分流管路6e，所述分流管路6e分别与所述第一控制阀连接。空气从进气口6a进入分流器，在锥形凸起6b处向四周分流，如图8所示，流向密封板6c的分流钢管6d。用分流器6可使得分流后的每个气路气体流速大致相同，简单实用，不需要再在每路上增加流量计来控制流速。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述第一控制阀为四通电磁阀7；所述第二控制阀为三通电磁阀11。

在本实用新型的各实例中，如图1所示，空气从分流器6分流出来后，进入每一气路上的四通电磁阀7。如图9所示，四通电磁阀7有4个气体进出口7a、7b、7c和7d；正常情况下，气体进出口7a和气体进出口7b之间相通，气体进出口7c和气体进出口7d口密封，在四通电磁阀7通电以后，气体进出口7a和气体进出口7c之间相通，气体进出口7d和气体进出口7b之间相通。在正常土壤培养过程中，电磁阀处于关闭状态，空气从气体进出口7a流向气体进出口7b，之后直接流向土壤培养箱9。如需要测定培养瓶10中土壤呼吸产生的CO₂含量，打开需要测定培养瓶10对应气路的电磁阀，空气从气体进出口7a流向气体进出口7c，从气体进出口7c流向CO2过滤装置8，空气经过过滤，之后从气体进出口7d流回电磁阀，从气体进出口7b流出，再流向需要测定的培养瓶10中。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述CO₂过滤装置8包括CO₂过滤进气管路8a、碱石灰罐8b、空气泵8c、滤芯结构8d和CO₂过滤出气管路8e；所述CO₂过滤进气管路8a与所述第一控制阀连接，所述碱石灰罐8b、空气泵8c、滤芯结构8d依次设置于所述CO₂过滤进气管路8a与所述CO₂过滤出气管路8e之间，所述CO2过滤出气管路8e与所述第一控制阀连接。空气从CO₂过滤进气管路8a进入，经碱石灰罐过滤掉空气中的CO₂，再经过超级滤芯过滤碱石灰带出的杂质，之后从CO₂过滤出气管路8e流出；在碱石灰罐和超级滤芯气路中间有小型空气泵8c，主要作用是辅助空气流动。空气在经过CO₂过滤装置8中的碱石灰罐和超级滤芯时，气流会受到较大的阻力，而其他分路气流阻力较小，这样会造成经过CO₂过滤的这一路气流很小，所以在CO₂过滤装置8中增加辅助空气泵8c，来辅助空气流然环境的目的。在正常培养状态下，整个系统通入的是大气中的空气，需要测定某个培养瓶中土壤呼吸状态时，让这个培养的气路空气通过CO₂过滤装置8，先滤掉CO₂，再测量土壤呼吸作用产生的CO₂。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述尾气管路12包括：尾气分流气路12a、排气钢管12b、排气软管12c、排气泵12d和排气管12e；所述尾气分流气路12a与排气钢管12b连接，所述排气钢管12b下部敞开，下部敞开的目的是在排气泵时，空气可以从敞开口进入，不增加培养瓶出来的尾气气路的负压力，使得培养瓶中的气体自由排出，上部和排气软管12c一端连接，所述排气软管12c另一端连接排气泵12d，排气泵12d运行，空气从排气钢管12b下部进入，连同从尾气分流气路12a出来的尾气一起通过排气管12e排出。

本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述集气管路13包括：集气分流气路13a、集气钢管13b和集气输送气路13c，其中，集气分流气路13a与集气钢管13b连接，用于向集气钢管13b中输送某个培养瓶10中的气体，集气钢管13b通过集气输送气路13c与测定分析仪14连接。测定分析仪14测定从某个培养瓶10中流出气体中CO₂含量，进而来研究土壤呼吸状况。

在本实用新型的各实例中，如图1所示，温湿度控制装置4、流量计5、四通电磁阀7、三通电磁阀11、测定分析仪14器都通过控制线缆和主控机15相连，主控机15控制整个系统运行，同时保存记录数据，用于后期研究分析。在本实用新型的各实例中，如图1所示，整个系统中，除了尾气管路12，其余进气和分流管路全是使用不锈钢管和聚四氟乙烯管，保证整个系统气流稳定，聚四氟乙烯管和不锈钢管化学性质比较稳定，不易老化，产生其他气体而影响到整个系统和实验结果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种室内土壤培养及土壤呼吸测定系统，其特征在于，包括：进气系统、第一控制阀、CO₂过滤装置、土壤培养系统、第二控制阀、测定分析仪和主控机；

所述进气系统通过第一控制阀与所述土壤培养系统连接；

所述CO₂过滤装置与所述第一控制阀连接；

所述土壤培养系统通过第二控制阀与所述测定分析仪连接；

所述主控机分别与所述第一控制阀、第二控制阀和所述测定分析仪信号连接。

2.根据权利要求1所述的室内土壤培养及土壤呼吸测定系统，其特征在于，所述进气系统包括：进气管道以及依次设置于所述进气管道上的气泵、滤芯组件、温湿度控制装置、流量计和分流器；

所述分流器连接多个所述第一控制阀；

所述CO₂过滤装置分别与每个所述第一控制阀连接；

所述温湿度控制装置、流量计分别与所述主控机信号连接。

3.根据权利要求2所述的室内土壤培养及土壤呼吸测定系统，其特征在于，所述土壤培养系统包括：培养箱和设置于培养箱内多个培养瓶；

所述培养瓶分别通过所述第一控制阀与所述分流器连接；

所述培养瓶分别通过所述第二控制阀与集气管路连接；

所述集气管路与所述测定分析仪连接；

所述第二控制阀还与尾气管路连接。

4.根据权利要求1所述的室内土壤培养及土壤呼吸测定系统，其特征在于，所述进气管道包括：过滤网、室外管路和室内管路；

所述过滤网设置在所述室外管路的前端；

所述过滤网呈喇叭口状；

所述室内管路与所述室外管路连接。

5.根据权利要求2所述的室内土壤培养及土壤呼吸测定系统，其特征在于，所述温湿度控制装置包括箱体和设置于箱体内的加热单元、加湿单元和温湿度测量单元；所述温湿度测量单元与所述主控机信号连接。

6.根据权利要求2所述的室内土壤培养及土壤呼吸测定系统，其特征在于，所述分流器为呈喇叭口状的装置，其喇叭口通过密封板密封；所述密封板的内部设置有锥形凸起，所述锥形凸起的尖部正对所述分流器的进气口；所述密封板上穿设有多个钢管，所述钢管分别连接分流管路，所述分流管路分别与所述第一控制阀连接。

7.根据权利要求1所述的室内土壤培养及土壤呼吸测定系统，其特征在于，所述第一控制阀为四通电磁阀；所述第二控制阀为三通电磁阀。

8.根据权利要求1所述的室内土壤培养及土壤呼吸测定系统，其特征在于，所述CO₂过滤装置包括CO₂过滤进气管路、碱石灰罐、空气泵、滤芯结构和CO₂过滤出气管路；所述CO₂过滤进气管路与所述第一控制阀连接，所述碱石灰罐、空气泵、滤芯结构依次设置于所述CO₂过滤进气管路与所述CO₂过滤出气管路之间，所述CO₂过滤出气管路与所述第一控制阀连接。

9.根据权利要求3所述的室内土壤培养及土壤呼吸测定系统，其特征在于，所述尾气管路包括：尾气分流气路、排气钢管、排气软管、排气泵和排气管；所述尾气分流气路与排气钢管连接，所述排气钢管下部敞开，上部和排气软管一端连接，所述排气软管另一端连接排气泵，排气泵运行将气体通过排气管排出。

10.根据权利要求3所述的室内土壤培养及土壤呼吸测定系统，其特征在于，所述集气管路包括：集气分流气路、集气钢管和集气输送气路，其中，集气分流气路与集气钢管连接，用于向集气钢管中输送培养瓶中的气体，集气钢管通过集气输送气路与测定分析仪连接。