本实用新型涉及一种采样器，具体是一种土壤培养和气体排放采样器。
背景技术：
大气温室气体浓度增加是当前人类社会面临的严峻问题，温室气体可以导致温室效应，进而引起全球变暖。而土壤是温室气体主要排放源，如何抑制土壤温室气体排放进而减缓气候变化是科学界面临的一大挑战。同时，对气候变化环境下土壤温室气体的反馈效应开展进一步研究有助于对未来气候变化背景下土壤物质循环模式进行预测，具有重要的理论和现实意义。二氧化碳、甲烷和氧化亚氮是大气中三种主要温室气体，当前对三种温室气体的排放研究主要包括温室气体的原位观测和室内培养研究两种方法。相对于原位观测，室内培养一方面可以较为有效的控制某些环境因子，进而精准研究其他环境因子对土壤温室气体排放的影响。因而，室内土壤培养也是目前科学研究中不可或缺的重要手段之一。
土壤的室内培养主要采用恒温培养箱控制温度，土壤样品置于锥形瓶或其他容器中，一并置于设定好培养温度的恒温培养箱。土壤温室气体排放监测可以通过在一定时间段之内采集密闭容器内的气体样品，通过气相色谱法分析气体样品中特定温室气体的含量，通过气体含量随时间的变化来计算排放速率。土壤培养和气体采样的理想状态是密封前培养器内通气良好，密封后气体混合比较均匀，在样品采集时获得的样品具有代表性，能够反映研究气体在容器内的分布情况。然而在实际研究中，培养容器内气体样品主要通过针筒连接采样管手动或者依靠悬挂内置风扇混合，并通过手动鼓风进行换气，在一定程度上对内部气体或者培养样品造成干扰（例如风扇电机发热导致的温度升高，样品表面结构被气流扰动等），而且在混合效果方面存在一定的缺陷。同时，样品采集主要通过一端开口的直管完成，主要采集积聚于培养器底部密度较大的样品，因而样品采集代表性欠佳，对研究结果的准确性存在不可忽略的影响。类似研究如：Deng Bangliang等，Increases in soil CO2 and N2O emissions with warming depend on plant species in restored alpine meadows of Wugong Mountain， China，2016，Journal of Soils and Sediments，16（3）：777-784。Deng Bangliang等的研究仅采用一端开口的采气管进行样品混合和采样，存在对培养样品干扰，气体混合不均，气体采样代表性不足的可能。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种土壤培养和气体排放采样器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种土壤培养和气体排放采样器，包括针筒、密封塞、培养器和气体采样器，所述密封塞安装于培养器的顶部，密封塞设置有两孔，分别用于通过气体采样器和排气管，所述气体采样器顶端通过三通阀与针筒连接，气体采样器的另一端位于培养器内部，气体采样器为一段直管下端连接锥形细管构成，所述排气管的下端位于位于培养器内部，上端位于培养器外部，且排气管的上端通过二通阀密封。
进一步地，所述培养器具有锥形瓶外形，培养器由培养器顶部和培养器底部两部分组成，培养器顶部和培养器底部通过培养器密封螺纹连接并密封。
进一步地，所述培养器的培养器顶部在螺纹连接处设置于培养器底部的外部。
进一步地，所述培养器的培养器顶部和培养器底部两部分通过螺纹、卡扣或者磨砂面旋紧进行紧密连接。
进一步地，所述密封塞为橡胶塞。
进一步地，所述气体采样器上设置均匀分布的气孔，与顶端直管相连的三段分支直管上气孔呈螺旋分布，底部圆环细管上气孔呈圆环分布，且朝向外围。
进一步地，所述针筒为无菌医用注射器，通过三通阀与气体采样器以及气体样品袋相连。
进一步地，所述排气管为两端开口的玻璃细管。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：培养器由上、下两部分构成，打开即可放置样品，解决了当前培养样品放置入培养器过程中容易沾附培养器内壁的问题；同时可以打开培养器进行开放式通气，或者打开排气管通过针筒换气，解决了培养过程中不易彻底通气的难题；另一方面，气体采样器具备多孔导管构成的圆锥外形，可以对培养器内气体进行充分混合，同时保证气体样品采集具有代表性，保障研究结果的准确性。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中：1、针筒；2、三通阀；3、气体采样器；4、二通阀；5、排气管；6、密封塞；7、培养器；8、培养器顶部；9、培养器底部；10、培养器密封螺纹；11、培养样品；12、气体样品袋。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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。
请参阅图1，本实用新型实施例中，一种土壤培养和气体排放采样器，其结构包括针筒1、密封塞6、培养器7和气体采样器3，所述培养器7具有锥形瓶外形，适于进行样品培养和气体采集，所述培养器7由培养器顶部8和培养器底部9两部分组成，培养器顶部8和培养器底部9通过培养器密封螺纹10连接并密封，打开培养器7即可将培养样品11放置于培养器底部9；所述密封塞6安装于培养器7的顶部，密封塞6为橡胶塞，密封塞6设置有两孔，分别用于通过气体采样器3和排气管5，所述气体采样器3顶端通过三通阀2与针筒1连接，针筒1为医用注射器，气体采样器3的另一端位于培养器7内部，所述气体采样器3为一段直管下端连接锥形细管构成，所述排气管5为两端开口的玻璃细管，排气管5的下端位于位于培养器7内部，上端位于培养器7外部，且排气管5的上端通过二通阀4密封。
进一步地，所述培养器7的培养器顶部8在螺纹连接处设置于培养器底部9的外部，使得培养器7的培养器底部9容纳在培养器顶部8之内，避免两部分连接影响样品，培养器7密封连接后内壁平坦无凹凸，不影响内部体积。
进一步地，所述培养器7由培养器顶部8和培养器底部9两部分构成，两部分可以通过螺纹、卡扣或者磨砂面旋紧进行紧密连接；所述培养器7和气体采样器3可根据培养样品的多少调节尺寸，并确定培养器7容积。
进一步地，所述密封塞6具有弹性，易打孔，其外围比培养器7口内径略大，可以精确密封培养器7。
进一步地，所述气体采样器3上设置均匀分布的气孔，便于进行气体的彻底混合和进行具有代表性的采样，气孔布局和方向根据培养样品设置，一般与顶端直管相连的三段分支直管上气孔呈螺旋分布，底部圆环细管上气孔呈圆环分布，朝向外围，保证均匀混合培养器7内气体样品，同时避免直吹培养样品11。
进一步地，所述针筒1为无菌医用注射器，通过三通阀2与气体采样器3以及气体样品袋12相连。
在一个优选实施例中，打开培养器7进行通气，针筒1连接采样器3进行采样。具体操作为：打开培养器7，在培养器底部9放置培养样品11，培养器顶部8和培养器底部9通过密封螺纹10密封连接，打开三通阀2，保持培养器7内部与外部连通，同时打开二通阀4使排气管5畅通，并调节至所需环境条件进行好氧培养；旋转密封螺纹10，打开培养器7通气0.5-1分钟，之后旋紧培养器密封螺纹10密封培养器7，闭合三通阀2和二通阀4，开始计时，培养维持2小时；2小时后，调节三通阀2，保持针筒1仅与采样器3连通，通过针筒1吸气和排气混合培养器7内气体样品2-3次，然后采集气体样品10ml，断开针筒1与培养器7连通，调节三通阀2，保持针筒1仅与气体样品袋12连通，将气体样品注入样品袋12，送测；完成一次气体采集工作，重复以上操作，开始下一轮培养和气体采集。
在一个优选实施例中，密闭培养器7，通过针筒1连接采样器3，配合排气管5进行通气，然后通过针筒1连接采样器3进行采样。具体操作为：打开培养器7，在培养器底部9放置培养样品11，培养器顶部8和培养器底部9通过密封螺纹10密封连接，打开三通阀2，保持培养器7内部与外部连通，同时打开二通阀4使排气管5畅通，并调节至所需环境条件进行好氧培养。调节三通阀2在采样器3处封闭培养器7，同时使针筒与空气连通，并抽取空气200ml，随后调节三通阀2，使培养器7仅与针筒1连通，将针筒1内空气缓缓注入培养器7，培养器7内多余气体将通过排气管5排出。重复以上换气操作3次，之后调节三通阀2和二通阀4，保持培养器7密闭，继续进行培养，维持2小时。2小时后，调节三通阀2，保持针筒1仅与采样器3连通，通过针筒1吸气和排气混合培养器7内气体样品2-3次，然后采集气体样品10ml，断开针筒1与培养器7连通，调节三通阀2，保持针筒1仅与气体样品袋12连通，将气体样品注入样品袋12，送测。完成一次气体采集工作，重复以上操作，开始下一轮培养和气体采集。
本设计的优点和创新之处：培养器7由上、下两部分构成，打开即可放置样品，解决了当前培养样品放置入培养器7过程中容易沾附培养器内壁的问题；同时可以打开培养器7进行开放式通气，或者打开排气管5通过针筒1换气，解决了培养过程中不易彻底通气的难题；另一方面，气体采样器3具备多孔导管构成的圆锥外形，可以对培养器7内气体进行充分混合，同时保证气体样品采集具有代表性，保障研究结果的准确性。
以上的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。