一种土壤微生物呼吸测定装置

技术领域

本发明属于土壤环境监测技术领域，尤其涉及一种土壤微生物呼吸测定装置。

背景技术

土壤呼吸是指土壤与大气之间二氧化碳的交换过程，直接反映了土壤中碳元素的周转速度，土壤呼吸的微小变化将对全球碳收支平衡产生明显影响，甚至与整个大气环境有关，可以说，土壤呼吸是整个土壤生态系统中不可或缺的一部分。鉴于土壤呼吸的重要性，预测土壤环境中中某些主要参数的变化趋势，如土壤呼吸作用与土壤肥力的正相关关系，即土壤肥力越高，土壤呼吸作用越强，就可以有效地判定土壤肥力水平。传统方法做测定土壤微生物呼吸，土壤呼吸瓶只能放在400ppm左右的二氧化碳的环境中培养，经常污染，实验结果不理想，而且在培养期间每个样品的培养温度也不同，实验结果误差较大，同时再每次吹气时要进行必要取出样品操作，吹完气后再放回培养，费时费力。

中国实用新型专利CN206609782U公开了一种土壤微生物呼吸测定装置，包括测量室、测量室密封盖、红外CO

发明内容

本发明的目的在于，提供一种土壤微生物呼吸测定装置，该装置避免了传统方法实验操作中的不可控因素，尤其是降低了样品的污染率，排除了实验过程中实验条件(主要是温度和二氧化碳浓度)不统一造成的误差。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种土壤微生物呼吸测定装置，所述测定装置包括箱体、旋转样品架、制冷装置、加热装置、氮气源、排气管和控制模块；

所述箱体内设置隔板，隔板将箱体的内部空腔分隔为上腔体和下腔体，旋转样品架置于上腔体中，氮气源通过连接管连通箱体的上腔体和样品瓶；上腔体通过排气管连通箱体的外部空间；

所述制冷装置包括制冷机和制冷管，制冷机设置在下腔体中，制冷管设置在上腔体的侧壁上；

所述加热装置包括加热机和加热管，加热机设置与下腔体中，加热管设置于上腔体的侧壁上；

所述控制模块包括PLC控制器、温度传感器、二氧化碳传感器、多个电磁阀和触摸屏；PLC控制器与温度传感器、二氧化碳传感器和多个电磁阀进行信号连接，触摸屏与PLC控制器相连接；

所述PLC控制器和触摸屏设置在箱体的顶部，温度传感器和二氧化碳传感器设置在箱体内部；所述多个电磁阀分别设置在连接管和排气管上。

作为上述技术方案的改进，所述旋转样品架包括支柱、若干样品盘、若干分气盘和旋转驱动机构；所述支柱穿设于隔板上，旋转驱动机构设置于下腔体中，所述支柱与旋转驱动机构驱动连接，若干样品盘和若干分气盘呈分层结构固定在支柱上，且每一个样品盘上面对应设置一个分气盘。

作为上述技术方案的改进，样品盘为圆形，并在样品盘上设置一圈放置样品瓶的圆孔。

作为上述技术方案的改进，分气盘为圆形，并在分气盘上设置若干个用于穿设连接管的分气孔。

作为上述技术方案的改进，所述连接管包括第一氮气支管、第二氮气支管和布气管；氮气源的氮气出口连接第一氮气支管和第二氮气支管，第一氮气支管通过连通样品瓶，第二氮气支管连接布气管，布气管设置在隔板上；第一氮气支管和第二氮气支管上分别设置电磁阀。

作为上述技术方案的改进，所述布气管上等间距设置若干氮气出气孔。

作为上述技术方案的进一步改进，所述PLC控制器通过长距离通信方式与用户终端远程连接。

作为上述技术方案的改进，所述用户终端为手机、计算机或平板电脑。

本发明装置的箱体上可以设置箱体门，用于取放样品瓶等。

本发明通过设置温度传感器可以实现设备内部温度精准控制，能够满足不同温度下的实验的使用要求。通过设置二氧化碳传感器，对该设备内部的二氧化碳浓度的进行控制。通过设置旋转样品盘，可以实现每个样品所培养的温度达到一致。通过设置触摸屏、手机、PLC控制器及其所含的远程模块及软件可以实现自动操作和手机操作及提醒。

本发明工作原理：

土壤样品称好后，放入土壤呼吸样品瓶中，盖上盖子，放入样品架上，连接上氮气管，打开阀门，开始吹气，吹气结束后，关闭相应电磁阀门，关闭装置门。根据设定参数，该装置会自动运行，保证数据的可靠性和准确性。

箱体内控制二氧化碳的原理：

假设箱体内的二氧化碳浓度设置为50ppm，当箱体内二氧化碳浓度大于50ppm时，二氧化碳传感器就会给出信号，PLC控制器收到信号的同时打开氮气管上的电磁阀和箱体的排气电磁阀，开始向箱体内冲氮气，多余的二氧化碳就从排气管排出室外，同时箱体内的二氧化碳浓度将至50ppm时，二氧化碳传感器就会给出信号，PLC控制器收到信号的同时关闭氮气管上的电磁阀和箱体的排气电磁阀，这样就能实现对箱体内的二氧化碳浓度进行控制。

本发明还可以对土壤进行培养，将土壤含水量调整完之后加上葡萄糖放入样品瓶里，控制设备内的氧气浓度和二氧化碳浓度。

与现有技术相比，本发明的技术优点在于：

本发明避免了传统方法实验操作中的不可控因素，尤其是降低了样品的污染率，排除了实验过程中实验条件(主要是温度和二氧化碳浓度)不统一造成的误差。且解决了培养过程中二氧化碳浓度不好掌握操控的难题。样品吹气环节完全处于闭环操作状态，完全排除了人工反复取出操作的样品污染。可批量进行样品测定。大大的节约时间成本，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明土壤微生物呼吸测定装置的结构示意图；

附图标记：

1、箱体；2、隔板；3、上腔体；4、下腔体；5、氮气源；6、排气管；7、样品瓶；8、制冷机；9、制冷管；10、加热机；11、加热管；12、PLC控制器；13、温度传感器；14、二氧化碳传感器；15、电磁阀；16、触摸屏；17、支柱；18、样品盘；19、分气盘；20、旋转驱动机构；21、圆孔；22、分气孔；23、第一氮气支管；24、第二氮气支管；25、布气管；26、氮气出气孔；27、用户终端。

具体实施方式

下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，一种土壤微生物呼吸测定装置，所述测定装置包括箱体1、旋转样品架、制冷装置、加热装置、氮气源5、排气管6和控制模块；

所述箱体1内设置隔板2，隔板2将箱体1的内部空腔分隔为上腔体3和下腔体4，旋转样品架置于上腔体3中，氮气源5通过连接管连通箱体1的上腔体3和样品瓶7；上腔体3通过排气管6连通箱体1的外部空间；

所述制冷装置包括制冷机8和制冷管9，制冷机8设置在下腔体4中，制冷管9设置在上腔体3的侧壁上；

所述加热装置包括加热机10和加热管11，加热机10设置与下腔体4中，加热管11设置于上腔体3的侧壁上；

所述控制模块包括PLC控制器12、温度传感器13、二氧化碳传感器14、多个电磁阀15和触摸屏16；PLC控制器12与温度传感器13、二氧化碳传感器14和多个电磁阀15进行信号连接，触摸屏16与PLC控制器12相连接；

所述PLC控制器12和触摸屏16设置在箱体1的顶部，温度传感器13和二氧化碳传感器14设置在箱体1内部；所述多个电磁阀15分别设置在连接管和排气管6上。

所述旋转样品架包括支柱17、若干样品盘18、若干分气盘19和旋转驱动机构20；所述支柱17穿设于隔板2上，旋转驱动机构设置于下腔体4中，所述支柱17与旋转驱动机构20驱动连接，若干样品盘18和若干分气盘19呈分层结构固定在支柱17上，且每一个样品盘18上面对应设置一个分气盘19。

样品盘18为圆形，并在样品盘上设置一圈放置样品瓶的圆孔21。

分气盘19为圆形，并在分气盘上设置若干个用于穿设连接管的分气孔22。

所述连接管包括第一氮气支管23、第二氮气支管24和布气管25；氮气源5的氮气出口连接第一氮气支管23和第二氮气支管24，第一氮气支管23通过连通样品瓶7，第二氮气支管24连接布气管25，布气管25设置在隔板2上；第一氮气支管23和第二氮气支管24上分别设置电磁阀15。

所述布气管25上等间距设置若干氮气出气孔26。

所述PLC控制器12通过长距离通信方式与用户终端27远程连接。

所述用户终端27为手机、计算机或平板电脑。

本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。