CN110274800A - 一种土壤培养装置及基于该装置的土壤培养与采气方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土壤培养装置及基于该装置的土壤培养与采气方法，包括培养腔体和盖体，所述培养腔体的上端开口、下端密封，所述培养腔体内设有支撑隔板，所述支撑隔板上设有若干通孔，所述培养腔体的下部设有进气口，所述进气口与培养腔体外的鼓风机出风口连通，培养腔体的上部设有出气口，所述进气口和出气口均设有阀门；还包括采气结构，所述采气结构设置于盖体上，采气结构包括载气入口、载气出口、温室气体入口以及温室气体出口，所述盖体盖在培养腔体上后，采气结构的载气出口、温室气体入口均位于培养腔体内，载气入口、温室气体出口位于培养腔体外。本发明采用上述结构，使测量结果更准确，同时使收集的温室气体更接近于真实值。

Description

一种土壤培养装置及基于该装置的土壤培养与采气方法

技术领域

本发明属于土壤培养、温室气体采集领域，具体是一种土壤培养装置及基于该装置的土壤培养与采气方法。

背景技术

土壤是二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等温室气体产生的重要源，土壤温室气体主要来自于微生物呼吸、植物根呼吸和土壤动物呼吸。土壤温室气体排放机制及其影响因素是研究全球碳氮循环的重要组成部分。已有研究表明，土壤微生物作用过程受土壤质地、温度、水分等多种因素的调控，从而影响温室气体排放。明确阐述土壤温室气体的排放规律及其影响因素是科学认识气候变化对陆地生态系统温室气体源/汇功能影响的关键，精确刻画土壤温室气体的产生过程和贡献对于土地的合理利用和生物多样性的保护具有重要的意义。因此，国内外学者、研究机构等利用土壤培养技术对不同生态系统土壤的温室气体排放过程进行研究，探讨土壤温室气体排放的时空变化规律，估算其排放量。

现有的土壤培养技术一般是在采用密闭培养，将土壤样品置于培养腔内，然后进行换气培养，在培养期内短时间密闭后进行气体采集。这样的土壤培养及采气方式，存在多方面的问题：首先，由于土壤本身的层叠，导致土壤通气性差，底层土壤微生物生境不佳，释放的气体无法穿过上层土壤而进入到上方的采样区域，通过抽气装置收集到的气体并非是全部土壤释放的气体，从而使得测得的排放量并非是土壤实际释放的气体量；其次，现有的土壤培养一般是将采集的土壤打散、剔除杂质后置于培养装置中，这样无疑会破坏土壤本身的结构以及土壤中微生物的活动，导致土壤所产生的温室气体并非完全接近于真实值，影响结果的真实性；最后，采气环节中，一般是两种方式，一种是从培养容器中抽取气体到真空采血管中，上机测试时，用注射器抽取，然后通过进样口注射进管路，进入质谱仪进行检测，这种方式由于只能手动注射，小于1毫升的进样时(做某些样品时候进样量只有几百微升)，由于手动操作导致同位素结果平行性较差，而进样体积大于100毫升时，受限于注射器的规格，无法满足100毫升以上的进样量。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种土壤培养装置及基于该装置的土壤培养与采气方法，解决现有土壤培养中，土壤通透性较差，无法真实测量土壤释放的温室气体，同时采气过程中容易造成同位素分馏、气体转移造成气体泄漏的问题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种土壤培养装置，包括培养腔体和盖体，所述培养腔体的上端开口、下端密封，所述培养腔体内设有支撑隔板，所述支撑隔板上设有若干通孔，所述培养腔体的下部设有进气口，所述进气口与培养腔体外的鼓风机出风口连通，培养腔体的上部设有出气口，所述进气口和出气口均设有阀门；

还包括采气结构，所述采气结构设置于盖体上，采气结构包括载气入口、载气出口、温室气入口以及温室气出口，所述盖体盖在培养腔体上后，采气结构的载气出口、温室气入口均位于培养腔体内，载气入口、温室气出口位于培养腔体外。

进一步地，作为优选技术方案，所述采气结构包括内管、外管、输入管以及输出管，所述内管位于外管内，且外管的下端闭合且与外管密封固定，所述外管的上端与输出管固定并连通，所述输入管穿入输出管中并与内管固定并连通，输入管与输出管的固定处密封处理，所述外管上开设有至少一个气孔。

进一步地，作为优选技术方案，还包括湿度传感器、雾化器以及微控制器，所述湿度传感器设置在培养腔体内且位于支撑隔板上方，所述雾化器设置于培养腔体外，雾化器的喷头伸入到培养腔体内，所述微控制器的信号输入端与湿度传感器的信号输出端连接，微控制器的控制信号输出端与雾化器的开关控制端连接。

进一步地，作为优选技术方案，所述培养腔体的上沿处设置有承接圆环，承接圆环上开设有环形槽，所述环形槽内填充有与环形槽的形状及大小相匹配的弹性密封圈。

进一步地，作为优选技术方案，所述弹性密封圈为硅橡胶密封圈。

进一步地，作为优选技术方案，所述盖体上设有多个上层通孔，承接圆环上设有与上层通孔对应的下层通孔，所述上层通孔为正多边形阶梯孔，下层通孔为圆形孔；

还包括若干相匹配的螺栓和螺母，所述螺栓的头部形状与上层通孔的形状及大小相匹配。

进一步地，作为优选技术方案，所述培养腔体上还设有第二载气入口，所述第二载气入口上设置有一个三通阀，该三通阀分别有A、B、C三个口，其中A口作为入口，B口和C口作为出口，C口与培养腔体连通，所述出气口上同样设置有一个三通阀，该三通阀分别有D、E、F三个口，其中D口和E口作为入口，F口作为出口，D口与培养腔体连通，所述B口与E口通过管子连通。

一种土壤培养与采气方法，包括以下步骤：

步骤1：钻取土壤，得到土柱，将土柱放入培养腔体中进行培养，保持进气口的进风状态，盖体处于打开状态；

步骤2：盖上盖体，关闭进气口和出气口上的阀门，继续密闭培养一段时间；

步骤3：通过载气入口，向培养腔体内通入载气，将培养腔体内的温室气置换出并通过温室气出口进入到检测机器中，完成采气。

进一步地，作为优选技术方案，所述步骤3中，当需要向检测机器进样两次以检测温室气体的两个指标时，先进行第一次检测进样，C口、D口处于打开状态，B口、E口处于关闭状态，通过第二载气入口向培养腔体通入载气一段时间，培养腔体内的一部分温室气体被赶出，并通过出气口送入到检测机器中进行检测，接着关闭C口、D口，打开B口、E口，让载气沿着B口、E口、F口流出，完成第一次检测；然后开始第二检测进样，保持第二载气入口的A口始终处于进气状态，打开C口、D口，关闭B口、E口，培养腔体内剩余的温室气被第二载气入口进入的载气置换出，并通过F口进入到检测机器中进行检测，完成第二次检测。

进一步地，作为优选技术方案，所述步骤1中，土柱的高度为支撑隔板到培养腔体沿口距离的1/2～2/3。

本发明相比于现有技术，具有以下有益效果是：

(1)本发明通过设计微控制器、湿度传感器、雾化器作为湿度控制结构，实现了对土壤的湿度的自动调节控制，使培养腔体的培养环境更接近于土壤的真实环境，从而测得的温室气体量更趋于土壤真实释放的温室气体量，并可根据微控制器、湿度传感器的控制，获得不同环境下的土壤培养，比如高山草地、农田等，从而获得较为准确的试验结果。

(2)本发明通过创新性地引入带有通气孔的隔板，并将其设置在培养腔体内，土壤放置在隔板上进行培养，从而使最下层土壤产生的温室气体能够从通气孔释放到培养腔体的下部，保持了土壤的通气性良好，确保了采集到的土壤释放的气体尽可能地均匀，从而使测得的温室气体排放通量更接近于土壤真实生境下释放的温室气体通量，使测量结果更真实、准确。

(3)本发明通过钻取土壤获取土柱，直接将土柱置于培养腔体内培养，相比传统的打散式土壤培养，本发明更好地保留了土壤原有的状态，最大限度地保留了土壤中微生物原有的生活环境，从而能够使测得的温室气体排放通量更接近于土壤真实生境下释放的温室气体通量，使测量结果更真实、准确。

(4)本发明通过设计采气结构，无需多次抽取，只需一次采气即可，且采气后直接送入检测机器，相比传统方式，本发明不涉及气体转移，因此避免了转移过程中可能产生的气体泄漏，同时也避免了传统注射器抽气过程中会造成同位素分馏的问题发生。

(5)本发明通过设计第二载气入口，并与出气口结合，在进行两次指标测试时，只需先后将培养腔体1内各一半左右的温室气送入检测机器中，即只用到一个培养腔体即可测出两个指标，前后两次测试中，载气不间断，确保了检测的正常、连续进行，在质谱仪上得到的波形数据相对连续，便于直观地观察、读取测试结果；同时，载气正常运行的基础上并不对培养腔体内的温室气体造成稀释，为第二次指标检测提供了与第一次指标检测相对一致的样本，相对于两瓶不同的温室气体来说，本发明确保前后两次测试的温室气体在组成上的一致性，测试出的两个指标结果更具可靠性、更具试验价值，同时，相对于需要同时培养两瓶温室气体来测试两个指标的方式，本发明在一定程度上降低了试验成本。

附图说明

图1为本发明的实施例1的整体结构示意图；

图2为本发明的实施例2的整体结构示意图；

图3为土壤培养时的结构示意图；

图4为弹性密封圈的结构示意图；

图5为盖体、弹性密封圈与承接圆环的位置关系结构示意图；

图6为螺栓、螺母的结构示意图；

图7为湿度传感器、微控制器、雾化器之间的控制关系示意图；

图8为采气结构的结构示意图；

图9为本发明的实施例3的整体结构示意图。

图中标记对应的名称为：1、培养腔体，2、进气口，3、出气口，4、盖体环，5、支撑隔板，6、采气结构，7、通孔，8、承接圆环，9、弹性密封圈，10、环形槽，11、湿度传感器，12、雾化器，13、上层通孔，14、下层通孔，15、螺栓，16、螺母，17、第二载气入口。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1所示，本发明较佳实施例所示的一种土壤培养装置，包括培养腔体1和盖体4，培养腔体1的上端开口、下端密封，培养腔体1内设有支撑隔板5，支撑隔板5上设有若干通孔7，通孔7的大小以土壤不会发生向下泄漏为准，通常来说，培养的土壤带有一定的湿润度，不会像干沙那样细，因此，只要通孔7的孔径不是太大，一般不会发生向下泄漏，这对本领域技术人员来说是很容易实现的；培养腔体1的下部设有进气口2，进气口2与培养腔体1外的鼓风机(图中未画出)出风口连通，培养腔体1的上部设有出气口3，进气口2和出气口3均设有阀门。

在本实施例中，培养腔体1用于为土壤提供一个培养环境，培养腔体1优选采用长筒状结构，培养腔体1和盖体4优选采用有机玻璃制成，盖体4用于实现培养腔体1的打开与密闭，盖体4与培养腔体1之间可以采用铰接方式连接，盖体4可以打开和闭合，当盖体4将培养腔体1闭合后，可通过在盖体4上放置重物的方式来实现盖体4与培养腔体1之间的压紧密封；盖体4与培养腔体1之间也可以采用螺纹式连接，类似于瓶盖；另外，盖体4与培养腔体1之间也可以不用连接，要将培养腔体1密闭时，直接将盖体4遮挡放置在培养腔体1的开口上，将开口完全遮挡住即可，然后在盖体5上放置重物，以使盖体5与培养腔体1之间实现密封。

本实施例中，鼓风机通过进气口2向培养腔体1中通入空气，并从出气口3流出，加上支撑隔板5上的若干通孔7，能够极大地增强培养腔体1内通气性，使最下层土壤产生的温室气体也能够从通孔7释放到培养腔体1的上部空间，便于气体采集，从而使测得的温室气体排放通量更接近于土壤在真实生长环境下释放的温室气体通量，使测量结果更真实、准确。

本实施例还包括采气结构6，采气结构6设置于盖体4上，采气结构6包括载气入口、载气出口、温室气入口以及温室气出口，盖体4盖在培养腔体1上后，采气结构6的载气出口、温室气入口均位于培养腔体1内，载气入口、温室气出口位于培养腔体1外。载气入口与外部的载气输出设备(图中未画出)的输出口连通，载气经载气入口、载气出口后进入到培养腔体1内，将培养腔体1内土壤产生的温室气体从温室气入口、温室气出口赶出培养腔体1，并送至检测机器中。本实施例通过采用采气结构6来实现温室气体的采集、送检，摒弃了传统的注射器抽气方式，可一次性采集到所需量的温室气体，从而避免了传统注射器多次抽气会造成同位素分馏的情况发生，传统注射器受限于其规格，当进气量较大(大于100毫升)时，需要分多次抽气，此时就会造成同位素分馏，影响检测结果。

如图8所示，本实施例的采气结构6可优选采用如下结构：采气结构6包括内管61、外管62、输入管63以及输出管64，内管61位于外管62内，且外管62的下端闭合且与外管61密封固定，外管62的上端与输出管64固定并连通，输入管63穿入输出管64中并与内管61固定并连通，输入管63与输出管64的固定处密封处理，外管62上开设有至少一个气孔65。内管61与外管62形成套管结构，其中，内管61用于向培养腔体1中通入载气，内管61与外管62之间的间隙作为温室气的流动通道，输入管63的管口作为载气入口，内管61的下端口作为载气出口，外管62上的气孔65作为温室气入口，输出管64的管口作为温室气出口，输出管64的管口与检测机器的进气口直接密封相连，内管61中进入到培养腔体1中的载气正好将培养腔体1中温室气赶入外管62中，从而实现载气对温室气的置换，以达到采气的目的。

现有采气环节中，一般是从培养容器中抽取气体到真空采血管中，上机测试时，用注射器抽取，通过进样口注射进管路，进入质谱仪进行检测，这种方式由于只能手动注射，小于1毫升的进样时(做某些样品时候进样量只有几百微升)，由于手动操作导致同位素结果平行性较差，而进样体积大于100毫升时，受限于注射器的规格，无法满足100毫升以上的进样量。本实施例通过采用上述采气结构取代传统的注射器，即使小于1毫升的进样也无需手动抽取，进而可避免导致同位素结果平行性较差的情况发生，而对于进样体积大于100毫升时，同样是一次采气至检测机器，不会像注射器那样多次抽取、转移，避免了同位素分馏、漏气的情况发生。

可以理解的是，本实施例的内管61、外管62、输入管63、输出管64以及气孔65的大小及材质均可根据需要进行设计选择，没有特别的限制。

实施例2

如图2所示，为了更好地为土壤提供较为真实的培养环境，本实施例还可增加湿度传感器11、雾化器12以及微控制器，湿度传感器11设置在培养腔体1内且位于支撑隔板5上方，雾化器12设置于培养腔体1外，雾化器12的喷头伸入到培养腔体1内，喷头与培养腔体1之间的接触部分实现密封处理，微控制器的信号输入端与湿度传感器11的信号输出端连接，微控制器的控制信号输出端与雾化器12的开关控制端连接，通过微控制器对雾化器12的启停控制，实现对土壤的湿度调节，从而使培养腔体1中的土壤始终处于较为真实的环境中，进而使测试数据更接近于真实值。

如图7所示，本实施例实现湿度控制的原理为：湿度传感器11实时采集培养腔体1内土壤的湿度，并将采集到的信号发送给微控制器，微控制器根据接收的信号，分别对雾化器12发出控制信号，控制切换雾化器12的启动和关闭状态。需要说明的是，本实施例中的湿度传感器、微控制器、雾化器、鼓风机均是很成熟的现有结构，因此，本实施例的上述结构均采用现有结构来实现，其控制过程对本领域技术人员来说是容易理解和实现的，因此，上述湿度传感器、微控制器、雾化器、鼓风机的具体型号、工作原理在此就不做过多的赘述，本领域技术人员在知晓本实施例给出的结构以及连接关系的基础上，结合本领域的公知常识，是可以实现本发明的发明目的的。

需要说明的是，虽然鼓风机、微控制器在图1、图2中未画出，但是不影响对技术方案的理解，本领域技术人员在知晓本实施例的文字描述部分的基础上，结合给出的图1、图2，是可以理解本发明的技术方案及实现过程的，对本实施例而言，即使图1、图2中未画出鼓风机、微控制器的具体位置，鼓风机、微控制器的位置及具体连接关系是对领域技术人员来说也是容易理解和实现的，鼓风机、微控制器可安装在培养腔体1外的任意位置，以不影响鼓风机、微控制器的正常工作为前提，本实施例给出的技术方案是清楚的、完整的。

在本实施例中，通过微控制器、湿度传感器、雾化器、鼓风机实现了对土壤的湿度的自动调节控制，使培养腔体的培养环境更接近于土壤的真实环境，从而测得的温室气体浓度更趋于土壤真实释放的温室气体浓度，并可根据微控制器、湿度传感器的控制，获得不同环境下的土壤培养，比如高山草地、平原草地等，从而获得较为准确的试验结果。

另外需要说明的是，由于培养腔体1在进行土壤培养的时候，盖体4处于打开状态，进气口2的鼓风机处于一直进风状态，空气流通性很好，因此，培养腔体1内的温度本身不会太高，故不用对土壤的温度进行过多的条件，本实施例只采用了湿度传感器来条件土壤的湿度。

如图1、图2、图4所示，为了更好地实现盖体5与培养腔体1之间的密封，本实施例还可在培养腔体1的上沿处设置有承接圆环8，作为优选，承接圆环8的外径与盖体4的外径相等，承接圆环8与培养腔体1可采用一体化成型，承接圆环8上开设有环形槽10，环形槽10内填充有与环形槽10的形状及大小相匹配的弹性密封圈9，弹性密封圈9的厚度大于环形槽10的深度，当盖体4盖在培养腔体1上时，盖体4的下底面与弹性密封圈9接触并压紧，弹性密封圈9实现了盖体4与承接圆环8之间的密封，进而实现了盖体4与培养腔体1之间的密封。可以理解的是，由于有承接圆环8，当盖体4放置在承接圆环8上后，可通过放置重物在盖体上的方式来使盖体4密封培养腔体1，还可采用多个夹子来将盖体4与承接圆环8加紧，这样既方便加紧，也方便取下。本实施的弹性密封圈9优选采用硅橡胶密封圈，硅橡胶密封圈为现有结构，故不再对其具体结构和材质做过多的赘述。

如图5、图6所示，本实施例给出了另外一种解决盖体4与培养腔体1的密封性问题的方式，具体为：盖体4上设有多个上层通孔13，承接圆环8上设有与上层通孔13对应的下层通孔14，上层通孔13为正多边形阶梯孔，下层通孔14为圆形孔，上层通孔13和下层通孔14均优选设置4个，且上下一一对应；另外还包括与上层通孔13的数量及形状相匹配的螺栓15和螺母16，螺栓15的头部形状与上层通孔13的形状及大小相匹配。装配时，将盖体4放置在承接圆环8上后，上层通孔13和下层通孔14对齐，然后插入螺栓15，螺栓15的头部卡在上层通孔13中，然后从下套入螺母16并向上旋转，将盖体4与承接圆环8锁紧、密封，而要取下盖体4时，只需向下旋转螺母16，使螺母16脱离螺栓15后，即可取下盖体4。

实施例3

在检测温室气体过程中，有时需要分别测试温室气体的两个指标，现有的检测方式是往往采用对两瓶相同培养条件下得到的温室气体分别检测一个指标，以达到测试两个指标的目的。显然，这样的方式存在一定的问题，因为即使在相同培养条件下，也无法做到培养土壤完全一模一样，释放的温室气体也不会完全一模一样，用两瓶不同温室气体测出的两个指标在一致性上无法保证，显然，对测试结果的可靠性及准确性都会有所影响，同时，每次测试两个指标时，都至少需要两瓶同等条件下培养得到的温室气体，一定程度上增加了试验成本；而如果采用同一瓶温室气体，由于载气在进样及检测过程中始终保持进气状态，显然，在进行第一次检测时，不断进入的载气会将瓶内的温室气体稀释、带走，第一次检测完成后，瓶内的温室气体已经基本被置换为载气，失去了试验的价值。

为解决上述问题，如图9所示，本实施例在实施例2的基础上，在培养腔体1上还设置有第二载气入口17，第二载气入口17上设置有一个三通阀，该三通阀分别有A、B、C三个口，其中A口作为入口，B口和C口作为出口，C口与培养腔体1连通，出气口3上同样设置有一个三通阀，该三通阀分别有D、E、F三个口，其中D口和E口作为入口，F口作为出口，D口与培养腔体1连通，B口与E口通过管子连通，这里的管子可采用乳胶管。

本实施例的工作原理：当需要向检测机器进样两次以检测温室气体的两个指标时，先进行第一次检测进样，C口、D口处于打开状态，B口、E口处于关闭状态，通过第二载气入口17向培养腔体1通入载气一段时间，这里通载气的时间可根据事先多次试验测定得到，比如，先测定第二载气入口17通入的载气多久能完全将培养腔体1内的温室气体排空，假定最后测定为10分钟，而我们还可以测定通入载气多长时间后，能够将培养腔体1内50％的温室气体排出，假定为3分钟，那么，我们第一次向培养腔体1中通载气的时间即为3分钟，此时刚好将培养腔体1内一半的温室气体送入到检测机器中，当培养腔体1内的一部分温室气体被赶出，并通过出气口3送入到检测机器中进行检测，接着关闭C口、D口，打开B口、E口，让载气沿着B口、E口、F口流出，完成第一次检测，检测过程中保持了载气不间断，且没有影响培养腔体1内的温室气体浓度；然后开始第二检测进样，保持第二载气入口17的A口始终处于进气状态，打开C口、D口，关闭B口、E口，培养腔体1内剩余的温室气体被第二载气入口17进入的载气置换出，并通过F口进入到检测机器中进行检测，完成第二次检测。

本实施例很好地解决了两次指标测试问题，两次测试先后将培养腔体1内各一半左右的温室气体送入检测机器中，从而只用到一个培养腔体即测出了两个指标，前后两次测试中，载气不间断，确保了检测的正常、连续进行，在质谱仪上得到的波形数据相对连续，便于直观地观察、读取测试结果；本实施例在第一次指标检测进样后到第二次指标检测进样前这段时间，第二载气入口始终保持进气状态，确保了检测的正常、连续进行，且本实施例巧妙地保持了这段时间的载气正常通行的基础上，通过绕开方式，避免了对培养腔体1内的温室气体造成稀释，为第二次指标检测提供了与第一次指标检测相对一致的样本，相对于两瓶不同的温室气体来说，本实施例确保前后两次测试的温室气体在组成上的一致性，测试出的两个指标结果更具可靠性、更具试验价值。

本实施例结合上述的土壤培养装置，给出一种土壤培养与采气方法，具体包括以下步骤：

步骤1：钻取土壤，得到土柱，将土柱放入培养腔体1中进行培养，如图3所示，保持进气口2的进风状态，盖体4处于打开状态；土柱通过工具进行钻取，工具为现有结构，土柱的直径略小于培养腔体1的内径，同时，放入土柱的大小以不刮碰培养腔体内的湿度传感器、雾化器喷头为宜，另外土柱的高度不宜过高或过低，土柱的高度优选为支撑隔板5到培养腔体1沿口距离的1/2～2/3；

步骤2：盖上盖体4，关闭进气口2和出气口3上的阀门，继续密闭培养一段时间，这个时间段一般为4个小时；密闭培养之前盖体4处于打开状态，同时保持通风，只在采气之前的四个小时才开始密闭；

步骤3：通过载气入口，向培养腔体1内通入载气，将培养腔体1内的温室气置换出并通过温室气出口进入到检测机器中，完成采气。

在上述步骤3中，当需要向检测机器进样两次以检测温室气体的两个指标时，先进行第一次检测进样，C口、D口处于打开状态，B口、E口处于关闭状态，通过第二载气入口17向培养腔体1通入载气一段时间，培养腔体1内的一部分温室气体被赶出，并通过出气口3送入到检测机器中进行检测，接着关闭C口、D口，打开B口、E口，让载气沿着B口、E口、F口流出，完成第一次检测；然后开始第二检测进样，保持第二载气入口17的A口始终处于进气状态，打开C口、D口，关闭B口、E口，培养腔体1内剩余的温室气体被第二载气入口17进入的载气置换出，并通过F口进入到检测机器中进行检测，完成第二次检测。

需要说明的是，以上实施例中提到的载气，优选采用氦气作为载气，当然，在符合要求的情况下，也可采用其他气体作为载气。

如上所述，可较好地实现本发明。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种土壤培养装置，其特征在于，包括培养腔体(1)和盖体(4)，所述培养腔体(1)的上端开口、下端密封，所述培养腔体(1)内设有支撑隔板(5)，所述支撑隔板(5)上设有若干通孔(7)，所述培养腔体(1)的下部设有进气口(2)，所述进气口(2)与培养腔体(1)外的鼓风机出风口连通，培养腔体(1)的上部设有出气口(3)，所述进气口(2)和出气口(3)均设有阀门；

还包括采气结构(6)，所述采气结构(6)设置于盖体(4)上，采气结构(6)包括载气入口、载气出口、温室气入口以及温室气出口，所述盖体(4)盖在培养腔体(1)上后，采气结构(6)的载气出口、温室气入口均位于培养腔体(1)内，载气入口、温室气出口位于培养腔体(1)外。

2.根据权利要求1所述的一种土壤培养装置，其特征在于，所述采气结构(6)包括内管(61)、外管(62)、输入管(63)以及输出管(64)，所述内管(61)位于外管(62)内，且外管(62)的下端闭合且与外管(61)密封固定，所述外管(62)的上端与输出管(64)固定并连通，所述输入管(63)穿入输出管(64)中并与内管(61)固定并连通，输入管(63)与输出管(64)的固定处密封处理，所述外管(62)上开设有至少一个气孔(65)。

3.根据权利要求1所述的一种土壤培养装置，其特征在于，还包括湿度传感器(11)、雾化器(12)以及微控制器，所述湿度传感器(11)设置在培养腔体(1)内且位于支撑隔板(5)上方，所述雾化器(12)设置于培养腔体(1)外，雾化器(12)的喷头伸入到培养腔体(1)内，所述微控制器的信号输入端与湿度传感器(11)的信号输出端连接，微控制器的控制信号输出端与雾化器(12)的开关控制端连接。

4.根据权利要求1所述的一种土壤培养装置，其特征在于，所述培养腔体(1)的上沿处设置有承接圆环(8)，承接圆环(8)上开设有环形槽(10)，所述环形槽(10)内填充有与环形槽(10)的形状及大小相匹配的弹性密封圈(9)。

5.根据权利要求4所述的一种土壤培养装置，其特征在于，所述弹性密封圈(9)为硅橡胶密封圈。

6.根据权利要求4所述的一种土壤培养装置，其特征在于，所述盖体(4)上设有多个上层通孔(13)，承接圆环(8)上设有与上层通孔(13)对应的下层通孔(14)，所述上层通孔(13)为正多边形阶梯孔，下层通孔(14)为圆形孔；

还包括若干相匹配的螺栓(15)和螺母(16)，所述螺栓(15)的头部形状与上层通孔(13)的形状及大小相匹配。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种土壤培养装置，其特征在于，所述培养腔体(1)上还设有第二载气入口(17)，所述第二载气入口(17)上设置有一个三通阀，该三通阀分别有A、B、C三个口，其中A口作为入口，B口和C口作为出口，C口与培养腔体(1)连通，所述出气口(3)上同样设置有一个三通阀，该三通阀分别有D、E、F三个口，其中D口和E口作为入口，F口作为出口，D口与培养腔体(1)连通，所述B口与E口通过管子连通。

8.一种土壤培养与采气方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：钻取土壤，得到土柱，将土柱放入培养腔体(1)中进行培养，保持进气口(2)的进风状态，盖体(4)处于打开状态；

步骤2：盖上盖体(4)，关闭进气口(2)和出气口(3)上的阀门，继续密闭培养一段时间；

步骤3：通过载气入口，向培养腔体(1)内通入载气，将培养腔体(1)内的温室气置换出并通过温室气出口进入到检测机器中，完成采气。

9.根据权利要求8所述的一种土壤培养与采气方法，其特征在于，所述步骤3中，当需要向检测机器进样两次以检测温室气体的两个指标时，先进行第一次检测进样，C口、D口处于打开状态，B口、E口处于关闭状态，通过第二载气入口(17)向培养腔体(1)通入载气一段时间，培养腔体(1)内的一部分温室气体被赶出，并通过出气口(3)送入到检测机器中进行检测，接着关闭C口、D口，打开B口、E口，让载气沿着B口、E口、F口流出，完成第一次检测；然后开始第二检测进样，保持第二载气入口(17)的A口始终处于进气状态，打开C口、D口，关闭B口、E口，培养腔体(1)内剩余的温室气体被第二载气入口(17)进入的载气置换出，并通过F口进入到检测机器中进行检测，完成第二次检测。

10.根据权利要求8所述的一种土壤培养与采气方法，其特征在于，所述步骤1中，土柱的高度为支撑隔板(5)到培养腔体(1)沿口距离的1/2～2/3。