专利名称：一种室内土壤微生物呼吸连续测定装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及农业机械领域，具体提供了一种室内土壤微生物呼吸自动、连续测定
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背景技术：
土壤碳贮存与碳循环是当前国内外生态学、土壤学、环境科学等领域的研究热点； 土壤微生物呼吸(培养实验也称为碳矿化)的研究对于揭示土壤有机质分解与周转、土壤碳源汇功能等具有重要作用。近年来，全球变化研究受到热捧，使土壤呼吸及其相关领域的研究工作受到世界各国科研工作者的广泛重视。土壤室内培养实验(Incubation experiment)可精确控制各种实验因素,如温度、 水分、底物添加等，与野外受控实验相比更有利于深入揭示土壤微生物呼吸及其调控机理， 受到广大科研人员的高度重视。土壤微生物呼吸(或碳矿化)的传统研究更多是采用碱液吸收法和气相色谱法。前者成本低廉，但测试结果的精度和准确度均不高；后者分析精度高，但由于耗时、耗力且分析成本高，很难实现大规模测试。总之，受分析仪器的限制，土壤微生物呼吸速率的实验室测定一直受到限制，此类培养实验很难大规模进行。近年来，红外线CO2分析仪测试土壤微生物呼吸的方法，因其精度较高受到了国内外科研人员的青睐。但是，目前科研人员主要采用单通道或手动方式来完成相关的测试工作，多通道、自动切换的土壤微生物呼吸的快速、连续测定装置并未得到开发和研制，使分析测试工作无法大量进行，未从根本上解决土壤微生物呼吸(土壤碳矿化)测试工作的限制因素。有鉴于此，本专利重点开发和研制的多通道、自动切换的土壤微生物呼吸测定系统，为科研人员提供一整套准确、高速的连续测试系统，满足大批量测试样品的分析需求。
发明内容
为了满足土壤碳循环和土壤微生物等相关领域的研究需求，本发明提供了一种室内土壤微生物呼吸自动、连续测定装置。该装置可根据实验需求调节装置内开始测定时的CO2浓度(最大程度地模拟自然状态下大气CO2浓度，降低传统培养实验测试时环境CO2浓度对土壤微生物呼吸的促进或抑制效应)，通过程序设计完成不同测试样品间的自动切换，从而实现对室内实验样品土壤微生物呼吸的连续或重复测定。本发明提供如下技术方案室内土壤微生物呼吸连续测定装置包括恒温培养系统、CO2起始浓度控制及气体采样系统和CO2浓度分析仪(如图I所示)。具体包括I)恒温培养系统,包括恒温箱11和多个培养瓶12 ；2) CO2起始浓度控制及气体采样系统，包括精密流量计21、碱石灰吸收管22、三通电磁阀32和33、数据采集器35、继电器36、进气管道13、回气管道14、气体过滤器15、旁路气泵16、压力调节阀17、多通道电磁阀31和34、气体过滤器18、以及控制线路；3) CO2浓度分析仪41，可以为高精密红外CO2分析仪或其它类似的CO2浓度快速分析仪。如上所述装置中，通过数据采集器35和继电器36来控制多通道电磁阀31和34 来实现不同进气或回气管路间的切换(即实现不同测试样品间的测试)；随后，测试气体经过气体过滤器15、精密流量计21、旁路气泵16、压力调节阀17、CO2浓度分析仪41、气体过滤器18，从而完成整个闭路气体通道(图I)。恒温箱可提供实验需要的理想温度；气体过滤器15和18主要是对闭路循环管道内的气体进行过滤，既可维持气体通道畅通，又降低了气体杂质对分析测试结果的影响。在该装置中，首先，基于所设置的程序，利用数据采集器35和继电器36控制三通电磁阀32和33的开闭过程，实现正常通道和去除CO2通道的自动切换；随后，通过精密流量计21控制闭路循环的气体流量、利用数据采集器35和继电器36控制通过CO2去除通道的时间(它利于碱石灰管内的碱性物质去除通过该装置的CO2)，从而可准确地控制去除CO2 的空气体积。这样，科研人员就可根据实验需求控制起始CO2浓度，避免培养实验CO2起始浓度过高所带来的不利影响；大量研究均表明当闭路循环内气体CO2浓度过高时，会抑制土壤微生物呼吸及其CO2释放速率，而当闭路循环内气体CO2浓度过低时，会对土壤微生物呼吸产生明显的促进效果。通过精密流量计21来控制闭路气体的流速，既能满足测试分析时对流速和气体混合时间的需求，又能适当控制内部气压；除此之外，压力调节阀17可将闭路气体内气压调节至I个大所压或接近I个大气压，从而降低了因闭路循环或测试样品间切换时所产生的气压对分析测试结果的影响。上述的室内土壤微生物呼吸连续测定装置主要用于室内培养条件下土壤微生物呼吸或动植物呼吸速率的连续测定。本发明提供的装置及其用途具有如下的技术效果通过精密流量计21和气压调节阀17的设计，有效地剔除了气体气路转换或气体流动时所造成的压力短暂变化对分析测试结果的影响；C02起始浓度控制装置可精确地按比例降低闭路循环气体内的CO2起始浓度，改善了传统培养实验因起始浓度无法控制而对土壤微生物呼吸产物的抑制或促进作用，达到精确测定的目标；自动切换装置可同时控制多个电磁阀(31、32、33和34)，实现整体气路的自动切换，达到连续测试不同样品、或定期重复测试相同样品的功能。本发明提供了的装置适宜室内条件的、能够自动、连续地测试多个样品土壤微生物呼吸(或土壤碳矿化)。本发明所提供的装置可根据需求调节装置内起始CO2浓度、并实现不同测试样品间的自动切换，从而成功实现了对各种培养瓶(或培养器)内的土壤微生物呼吸连续、自动测定功能，可广泛应用于土壤碳周转和微生物研究等相关领域对微生物呼吸速率的批量测定或连续测定。
图I是室内土壤微生物呼吸快连续测定装置的组装示意图。注11恒温箱；12培养瓶；13进气管道；14回气管道；15气体过滤器；16旁路气泵；17压力调节阀；18气体过滤器；21精密流量计；22碱石灰吸收管；31和34多通道电磁阀；32和33三通电磁阀；35数据采集器；36继电器；37控制电路；41 CO2分析仪。此外，图中粗直线表示气体导管。细直线表示传感器的连接导线。
具体实施例方式以下描述仅表示本发明的一种具体实施方式
，是为了进一步对本发明进行说明， 而不是对本发明进行限制。室内土壤微生物呼吸连续测定装置，包括以下四个部分1)恒温培养系统，包括恒温箱11和多个培养瓶12 ；2) CO2起始浓度控制及气体采样系统，包括精密流量计21、碱石灰吸收管22、三通电磁阀32和33、数据采集器35、继电器36、进气管道13、回气管道14、气体过滤器15、旁路气泵16、压力调节阀17、多通道电磁阀31和34、气体过滤器18、以及控制线路；3)C02浓度分析仪41，可以为高精密红外CO2分析仪或其它类似的CO2浓度快速分析仪。如图I所示，恒温箱11位于左下方，培养瓶12置于恒温箱11内，通过恒温箱提供实验所需的温度，并实现对实验温度的准确控制；为了加速培养瓶12内气体的混合速度， 进气管13和回气管14插入培养瓶12内的浓度应不一致，其中培养瓶12内离瓶口较近的气体导管为进气管道13，而离培养瓶口较远的管道为回气管道14 ;整个气路设计按逆时针方向循环。利用数据采集器35、继电器36和编写的控制程序，可控制多通道电磁阀31和34， 实现分析测试在不同培养瓶间的自动切换；此外，通过数据采集器35、继电器36和编写的控制程序，控制三通电磁阀32和33的开闭顺序及时间，实现常规循环气路和CO2去除循环气路的自动切换。另外，该装置还可通过精密流量计21，精确地控制闭路循环的气体流量， 再通过控制三通电磁阀32和33来控制通过去除CO2浓度通道的时间，从而可准确地控制去除CO2的气体体积,实现调节起始CO2浓度的需求。压力调节阀17主要用于调节通过CO2分析仪的气体压力，从而降低因闭路循环气体流动和不同气路间切换时所产生的气压对分析测试结果的影响。通常，为了保证测试结果的精准性，测试期间样品瓶内CO2浓度应不太偏离原有 CO2浓度，否则将会因为瓶内CO2浓度过度或过低而对土壤微生物呼吸产生抑制或促进效应。确定闭路循环气体通过CO2浓度去除通道时间根据预实验的估算，如果测试5分钟内，测试瓶内CO2浓度会上升50%，应想办法降低25%的起始CO2浓度，这样测试开始时 CO2浓度相对偏低，测试结束时CO2浓度相对较高，从而避免CO2浓度过高或过低的抑制或促进效应。通过测试，如果整个闭路气体体积为I升，气泵流速0.8升/分钟，如要降低0)2起始浓度25%，则需要将气体通过CO2气体去除通道18. 75秒(=1X0. 25/0. 8X60) 一旦获得了准确的CO2起始浓度去除时间，则可通过数据采集器35、继电器36和编制的程序精确控制三通电磁阀32和33的切换时间。
权利要求
1.一种室内土壤微生物呼吸连续测定装置，其特征在于包括1)恒温培养系统，包括恒温箱(11)和多个培养瓶(12)；2)CO2起始浓度控制及气体采样系统，包括精密流量计(21)、碱石灰吸收管(22)、三通电磁阀(32)和(33)、数据采集器(35)、继电器(36)、进气管道(13)、回气管道(14)、气体过滤器(15)、旁路气泵(16)、压力调节阀(17)、多通道电磁阀(31)和(34)、气体过滤器(18)、 以及控制线路；3)CO2浓度分析仪。
2.如权利要求I所述的装置，其特征在于所述的CO2浓度分析仪为高精密红外CO2分析仪。
3.权利要求I或2所述装置在土壤微生物呼吸自动、连续测定方面的应用。
全文摘要
本发明涉及机械领域，具体提供了一种土壤微生物呼吸自动连续测定装置，包括恒温培养系统、CO2起始浓度控制及气体采样系统和CO2浓度分析仪。该装置可以根据需求调节开始测定时装置内的CO2浓度、气体流量和流速，并具有不同测试样品自动切换的功能。通过该装置，可成功实现室内对土壤微生物呼吸的高速在线连续测定，可广泛应用于土壤碳周转和微生物等相关领域。
文档编号C12Q1/02GK102586097SQ20121000736
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者于贵瑞, 何念鹏, 孙晓敏, 温学发, 王晶苑, 王秋凤 申请人:中国科学院地理科学与资源研究所