一种土壤有机碳矿化培养装置

1.本实用新型属于土壤实验领域，尤其涉及一种土壤有机碳矿化培养装置。


背景技术：

2.土壤有机碳在全球碳循环中扮演着极其重要的角色。土壤有机碳矿化过程是指外源有机物进入土壤后，发生氧化反应彻底分解而最终释放出二氧化碳、水和能量的过程，直接关系到土壤中养分的释放与供应及土壤质量的维持等，是影响植物生长和植被生产力的关键因素。揭示土壤中有机碳矿化的规律对于养分的科学管理和全球气候变暖的有效控制等都有十分重要的实践意义。
3.现有的设备常用到的是利用氢氧化钠，那么在实验中使用玻璃材质的瓶子时，存在氢氧化钠与玻璃瓶的材质发生反应的问题，降低土壤中微生物产生的二氧化碳含量的检测，影响对二氧化碳含量的精确测量；并且采用化学试剂检测过程中，水分含量的变化，会影响二氧化碳的测试，最终影响测试精度；土壤水分蒸发散失，改变矿化前后水分条件，也会影响结果的准确性；还有的利用培养瓶在完全密闭条件下进行长时间矿化培养，由于微生物活动的消耗，在培养的后期可能会引起培养瓶中氧气不足甚至出现厌氧条件，使不同培养时间阶段出现矿化条件不一致，影响结果的准确性。因此，亟需一种土壤有机碳矿化培养装置。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种土壤有机碳矿化培养装置，以解决上述问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：一种土壤有机碳矿化培养装置，包括透明箱体，所述透明箱体内侧底部设置有第一容量瓶，所述第一容量瓶内盛有土壤，所述第一容量瓶内侧底部通过氮气软管连通有氮气压缩筒，所述氮气压缩筒设置在所述透明箱体外侧，所述第一容量瓶内侧顶部通过第一软管连通有雾化器，所述第一容量瓶通过第二软管连通有第二容量瓶，所述第二容量瓶通过第三软管连通有第三容量瓶，所述第三容量瓶通过第四软管连通有第四容量瓶，所述第四容量瓶内侧底部通过排气软管连通大气，所述第一容量瓶、第二容量瓶、第三容量瓶和第四容量瓶下方与所述透明箱体内侧底部之间分别对应设置有第一电子秤、第二电子秤、第三电子秤和第四电子秤；所述第一容量瓶、第二容量瓶、第三容量瓶和第四容量瓶瓶口分别设置有橡胶塞。
6.优选的，所述第二软管、第三软管和第四软管上分别连接有滤水器，所述滤水器内设置有洗水棉，三个所述滤水器分别固定连接在所述透明箱体内侧壁上。
7.优选的，所述透明箱体内侧底部设置有温度感应器。
8.优选的，所述土壤底部设置有湿度感应器。
9.优选的，所述氮气软管上连接有第一电磁阀，所述第一电磁阀固定连接在所述透明箱体的外侧壁上。
10.优选的，所述排气软管上连接有第二电磁阀，所述第二电磁阀固定连接在所述透
明箱体的外侧壁上，所述第一电磁阀与所述第二电磁阀分别位于所述透明箱体对立面上。
11.优选的，所述第一容量瓶、第二容量瓶、第三容量瓶盛满有氮气，所述第四容量瓶盛满有空气，所述第四容量瓶的容积大于所述第一容量瓶、第二容量瓶和第三容量瓶容积总和。
12.优选的，所述第一软管的出口端位于所述第二软管进气口下方，所述第二软管出气口位于所述第三软管进气口的下方，所述第三软管出气口位于所述第四软管进气口的下方，所述第二软管进气口、第三软管进气口和所述第四软管进气口分别靠近所述橡胶塞设置。
13.本实用新型具有如下技术效果：透明箱体便于观察记录第一电子秤、第二电子秤、第三电子秤和第四电子秤的数值变化；氮气的化学性质不活泼，比较稳定，难溶于水，且氮气的密度小于二氧化碳的密度，通过氮气的溢出，判断二氧化碳的增量；当第二容量瓶的重量开始变化时，说明有二氧化碳已经被释放，随着二氧化碳含量不断增加，第二容量瓶的重量也在持续变化，如此设置为了测试数据的准确性，第二容量瓶后续连通有第三容量瓶，继续观察第三容量瓶的重量变化；雾化器主要作用是为了维持土壤的湿度，保证良好的矿化环境，雾化器在喷洒水雾的同时也会释放一部分氧气，以此来补充土壤中的氧气含量；通过橡胶塞来保证第一容量瓶、第二容量瓶、第三容量瓶和第四容量瓶内相对密封的环境。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本实用新型内部结构示意图；
16.其中，1、透明箱体；2、第一电子秤；3、第一容量瓶；4、湿度感应器；5、第二电子秤；6、第二容量瓶；7、第三电子秤；8、第三容量瓶；9、第四电子秤；10、第四容量瓶；11、第二电磁阀；12、第四软管；13、滤水器；14、第三软管；15、第二软管；16、第一软管；17、雾化器；18、第一电磁阀；19、温度感应器。
具体实施方式
17.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。
18.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
19.参照图1所示，本实用新型提供了一种土壤有机碳矿化培养装置，包括透明箱体1，透明箱体1内侧底部设置有第一容量瓶3，第一容量瓶3内盛有土壤，第一容量瓶3内侧底部通过氮气软管连通有氮气压缩筒，氮气压缩筒设置在透明箱体1外侧，第一容量瓶3内侧顶部通过第一软管16连通有雾化器17，第一容量瓶3通过第二软管15 连通有第二容量瓶6，第
的出气口连通有氮气检测设备，通过控制plc控制器打开第一电磁阀 18，氮气压缩筒通过氮气软管向第一容量瓶3内压入氮气，氮气依次通过第二软管15、第三软管14和第四软管12，氮气检测设备检测到氮气溢出后，将检测信号传递至plc控制器，plc控制器将检测信号转化为关闭信号传递至第一电磁阀18，停止压入氮气，这样设置便满足测试要求；然后手动将第四软管12出气口连通第四容量瓶10内侧；接着观察第一电子秤2、第二电子秤5和第三电子秤7上的重量变化，待重量稳定后，开始测试。氮气检测设备为现有技术，在此不再赘述。
31.第一种情况，plc控制器发出开启信号使第二电磁阀11开启，土壤有机碳矿化的过程中，会释放二氧化碳，由于二氧化碳的密度大于氮气密度，二氧化碳首先在第一容量瓶3内侧土壤上方累积，然后土壤上方的氮气被二氧化碳挤压入第二容量瓶6内；随着二氧化碳含量增加，第二容量瓶6和第三容量瓶8内的氮气逐渐被二氧化碳挤压入第四容量瓶10内；在此期间，记录不同时间点第一电子秤2、第二电子秤5和第三电子秤7上的重量变化，plc控制器将重量数据自动发送至存储器中进行数据记录；当湿度感应器4检测到土壤湿度减小时，湿度感应器4将检测信号传递至plc控制器，plc控制器将转化信号传递至雾化器17，通过雾化器17及时向第一容量瓶3内补充适量的水分和氧气；滤水器13过滤掉氮气和二氧化碳中的水分；当温度感应器19检测到环境温度超出测试范围值时，将温度异常信号传递至plc控制器，plc控制器则通过显示器或者报警器，将异常情况传递至观察员。
32.第二种情况，plc控制器发出关闭信号使第二电磁阀11关闭，重复以上的过程，随着二氧化碳含量不断增加，第四容量瓶10内的气体含量和压力随之增加，观察记录不同时间点第一电子秤2、第二电子秤5和第三电子秤7上的重量变化；然后缓慢打开第二电磁阀 11，观察记录不同时间点第一电子秤2、第二电子秤5和第三电子秤 7上的重量变化，plc控制器将重量数据自动发送至存储器中进行数据记录；根据数据记录情况，通过人工评估压力对土壤中有机碳矿化的影响。
33.以上测试过程为相对稳定的测试过程，第一电子秤2、第二电子秤5、第三电子秤7和第四电子秤9的测试精度不会受到设备的装配影响。
34.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型，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实用新型的限制。
35.以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。