[发明专利]一种海陆交错带生态系统用培养箱、控制方法及应用

说明书

本发明属于生态环境工程技术领域，公开了一种海陆交错带生态系统用培养箱、控制方法及应用，水箱上端开口，水箱左侧下端通过导管连通有第一蠕动泵，第一蠕动泵另一端通过导管与海水给水箱连通，水箱右侧下端通过导管连通有第二蠕动泵，第二蠕动泵另一端通过导管与排水箱连通；水箱内部有多个空心管，空心管内部填充有土壤层，土壤层上侧种植植物，空心管侧边开长条口，用管箍固定闭合。本发明采用模块化设计，便于操作和替换维修，运行持久；采用不同深度水位，同时完成模拟自然条件潮涨潮落对不同类型滨海湿地生态系统的影响；采用多种多功能采样点，满足特殊科研采样需求，对原培养系统扰动少，可以进行连续采样。

技术领域

本发明属于生态环境工程技术领域，尤其涉及一种海陆交错带生态系统用培养箱、控制方法及应用。

背景技术

目前，海陆交错带是我国主要生态脆弱区之一，对海洋和陆地生态系统健康均具有极其重要的作用。作为控制海洋和陆地生态系统生态流的重要通道和屏障，海陆交错带对物质流和能量流具有拦截和过滤作用，是海洋和陆地生态系统之间的重要缓冲带。由于生态交错带的边缘效应，其中的环境异质性高，从而物种多样性丰富、种群密度高，活动强度和生产力都会显著增加。根据受到潮汐作用的影响，海陆交错带可以划分为潮下带、潮间带、潮上带区域。在自然环境、人类活动和经济发展共同影响下，海陆交错带对环境变化敏感，抗干扰能力弱，且自然波动与人为干扰容易发生共振，系统退化后的恢复时间更长。

海陆交错带生态系统变化，包括土壤、植物、微生物群落等变化特征和规律。有助于解释海陆交错带生态系统的物质循环和能量流动及其驱动机制，同时为海岸带生态学研究提供理论指导。现有的技术中，国外1999年Padgett and Brown设计的装置，结构复杂，操作繁琐，不能实现自动化控制。国内的设计中，虽然实现了模拟潮汐时进水排水的全自动化控制，但是体积大，操纵困难，或者没有考虑潮汐对不同潮滩类型的影响，或者没有将大气-植物-土壤-水体紧密联系起来。并且在现有技术中，往往将模拟潮汐用的水体反复使用，不能体现海水的实际效果。

现有技术一CN201510452520.0一种滨海湿地培养生态模拟系统，公开了一种滨海湿地培养生态模拟系统，包括由不透水的透明材质制成的培养箱，所述培养箱的上层与下层通过隔板隔开，上层为土样培养区，用于容纳原始土样；下层为水样汇集区，用于容纳试验用水；在水样汇集区安装有水泵，所述水泵通过进水管路将试验用水泵入土样培养区；土样培养区与水样汇集区还设有安装有阀门的出水管路，用于将土样培养区的水流回土样培养区。现有技术存在的问题：土壤培养区设计单一化，无法调节，如果需要试验重复时需要多个模拟系统，成本高，工作量大；整个装置一体化，不方便维修；海水反复使用，无法更新。现有技术二CN201720161319.1一种湿地生态模拟装置，则利用控制器控制双向水泵模拟潮汐运动，当右侧水缸内的水抽完即左侧水缸到达一定高度碰到水位传感器时，信号从传感器传输到控制器，控制器让水泵反向工作，让水重新抽回右侧水缸。通过温度传感器对水温的检测确定是否需要开启电源用热棒加热水，从而实现水温的恒定。环境光传感器用于感知室外光强变化从而控制电流大小，改变钠灯亮度，从而尽可能模拟实际光照。并同时可控制二氧化碳曝气，并可模拟大气或水体中二氧化碳浓度对滨海湿地植物光合作用的影响，现有技术二存在的问：设施复杂，需要多个传感器控制器，成本高；操控繁琐，操作调试复杂；海水反复使用。

另外，现有技术一和现有技术二都没有注意需要控制具体的进水与排水时长，以更好程度拟合潮汐规律。如果科研需求连续取样时，可能会进行破坏式采样，装置损耗大。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有的潮汐模拟装置结构复杂，操作繁琐，不能实现自动化控制。

(2)现有的潮汐模拟装置体积大，操纵困难，没有考虑潮汐对不同潮滩类型的影响，没有将大气-植物-土壤-水体紧密联系起来，不能体现潮汐对海陆交错带的实际效果。