[发明专利]模拟土壤动物修复受损农田土壤的实验装置及实验方法

说明书

本发明涉及一种模拟土壤动物修复受损农田土壤的实验装置及实验方法，属于土壤修复技术领域。本发明能够实时监测修复受损农田土壤过程中土壤动物的所有生物学过程，该方法是“白箱”式的研究方法，可以使科学家获得之前方法难以获得的大量宝贵的数据，比如土壤动物的逐日活动过程、生长过程、生境喜好过程、竞争过程、死亡过程、取食过程、交配过程等。本发明能够实时监测获取和土壤动物数据配套的土壤属性数据，包括土壤温度、湿度、盐分和pH值等数据。本发明对土壤动物和土壤没有干扰和破坏，是友好型的自动监测方法，不会影响实验的结果和数据。

技术领域

本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种模拟土壤动物修复受损农田土壤的实验装置及实验方法。

背景技术

土壤质量下降是我国农田土壤面临的最严峻的问题之一，包括土壤有机质含量降低、土壤重金属污染、土传病频发等。这些问题已经成为我国粮食安全的重大挑战，修复受损土壤和保持土壤健康是解决前述挑战的最根本途径。土壤动物是农田土壤中最有生命力的生物之一，在修复受损土壤和保持土壤健康的过程中具有关键的、不可替代的作用。

目前已经有科学家提出使用土壤动物来修复受损农田土壤和保持土壤健康，但受到研究方法的限制，多采用“黑箱”的方法来开展研究。最常用的方法为，在室内或野外的实验场地，将土壤动物接入到受损的土壤中，经过一段时间之后，通过破坏性采样调查土壤动物多样性特征和土壤理化性质，来评估土壤动物对受损农田土壤的修复作用。但是在这个“黑箱”式调查过程中，存在如下挑战导致无法揭示其内在机制：（1）只能获取最后一次或者中间几次调查的土壤动物数据，无法说明整个修复农田土壤过程中土壤动物到底是如何作用的。例如，最后一次采集样品观察到土壤动物的数量减少了10头，这只能说明在修复受损农田土壤之后，土壤动物的数量减少了10头，无法说清楚这10头土壤动物的死亡时间、死亡地点、死亡原因。例如是具体什么时间减少的：是在刚开始实验的时候死掉了10头，还是在实验过程中减少了10头，还是在实验的后期阶段减少了10头。再如不清楚减少的原因：是食物资源本身不足饿死的，还是和同伴竞争食物的过程中失败导致食物资源不足而饿死的，还是生病之后活性降低死亡的，还是繁殖增加了10头个体，最后实际死亡了20只个体。（2）只能获取最后一次或中间几次调查的土壤理化性质数据，无法说明整个修复农田土壤过程中，土壤理化性质是如何随着土壤动物的变化而变化的。（3）如果是多次样品采集，会造成对样品或样地的破坏，从而影响土壤动物和土壤理化性质的本身属性，导致获取数据有一定的偏差。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明提供一种模拟土壤动物修复受损农田土壤的实验装置及实验方法。

为了达到上述目的，本发明技术方案如下：

模拟土壤动物修复受损农田土壤的实验装置，包括：多个土壤动物实验盒、调节架、高清摄像头、土壤参数自动监测仪以及数据管理系统客户端，

土壤动物实验盒采用透明玻璃，其上方开口并设有一个抽拉式顶盖，抽拉式顶盖开设有加水孔和两个透气孔，模拟野外农田大气和土壤之间的空气交换过程；多个土壤动物实验盒内部放置有实验土壤和实验用土壤动物；土壤动物实验盒放置在调节架上；调节架放置在水平实验桌面上；

高清摄像头位于土壤动物实验盒上方，并通过支撑底座、高度调节支架卡接于水平实验桌面的侧边，支撑底座通过上下设置的锁紧螺丝卡在水平实验桌面的侧边，高度调节支架底部固定在支撑底座上，顶部通过高度调节旋转螺丝来调节高清摄像头的相对于水平实验桌面的高度，高清摄像头的位置与土壤动物实验盒的实验土壤的表层平行；

土壤参数自动监测仪埋在土壤中，实时监测土壤的温度、湿度、盐分和pH值数据；

数据管理系统客户端接收高清摄像头传送的图像数据，以及土壤参数自动监测仪传送的土壤参数数据，进行分析处理。

进一步的，所述调节架包括从上而下分布的顶托、升降架和底板。

进一步的，所述土壤动物实验盒由透明玻璃制成正方体，长×宽×高=15cm×15cm×15cm，加水孔和透气孔皆是直径为3cm的圆形孔洞。