一种密闭式湿地原位控制实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及生态学野外实验装置，具体涉及一种密闭式湿地原位控制实验装置。所述装置为底端开口的中空筒状壳体，底端用于插入水下土壤中从而在所述中空筒状壳体的内部形成相对密闭的空间；所述中空筒状壳体的高度设置成大于水面到水下土壤的距离，处于水面之上的部分为水上密闭部分，处于水面之下的部分为水下密闭部分；所述水下密闭部分采用不透水、不透气的硬质材料制成；所述水上密闭部分的侧壁采用透明材料制成；所述水上密闭部分的侧壁或顶部设置有可通气的通孔；所述水上密闭部分靠近顶部的位置设置有托盘。本装置能够在野外原位条件下，对湿地生态系统水体、土壤、大气、植物中的目标元素实现定量控制，提高研究结果的准确性。

An experimental device for in situ control of closed wetlands

The utility model relates to an ecological field experiment device, in particular to an experimental device for in situ control of an airtight wetland. A hollow cylindrical shell of the device for the opening of the bottom end of the bottom end for insertion into the water in soil so as to form a relatively closed space inside the hollow cylindrical shell; the hollow cylindrical shell height is set larger than the distance to the water soil under water above the surface part of the water in the closed part, beneath the surface of water sealed; using the water sealed part made of hard material waterproof and airtight; the sealed part of the side wall of the water which is made of transparent material; the water sealing part of the side wall or the top is provided with through holes for ventilation; the position of the water sealed part near the top is provided with a tray. The device can control quantitatively the target elements in water, soil, atmosphere and plants in the wetland ecosystem under field conditions, and improve the accuracy of the research results.

【技术实现步骤摘要】
一种密闭式湿地原位控制实验装置
本技术涉及生态学野外实验装置，特别是涉及一种密闭式湿地原位控制实验装置。
技术介绍
湿地一般为开放式生态系统，物质交换与能量流动过程十分复杂，使得相应的机理性研究存在较大的不确定性。所以开展清晰的定量研究需要构筑可控的实验环境，人工控制部分影响因子。传统湿地控制实验装置为人工湿地床，用砖和水泥砂浆砌成床体墙，以混凝土打床底，在床体内人工放置土壤(底泥)、水体，种植湿地植物，模拟湿地生态系统结构。该装置较好地实现了对研究目标影响因素的控制，但由于规模较小以及配置要素不全面，人工湿地床的控制实验环境与野外实际环境存在一定差异，使得研究结果并不准确。目前，还没有利用湿地原位控制实验装置进行野外实验的相关报道。因此，有必要研发一种能够满足野外原位条件下使用的湿地控制实验装置。
技术实现思路
为了克服传统湿地控制实验装置研究结果不准确的缺点，本技术提供一种密闭式湿地原位控制实验装置，能够满足在野外原位条件下，对湿地生态系统水体、土壤、大气、植物中的目标元素实现定量控制的实验装置。本技术的技术方案如下：本技术提供一种密闭式湿地原位控制实验装置，其特征在于，所述装置为底端开口的中空筒状壳体，底端用于插入水下土壤中从而在所述中空筒状壳体的内部形成相对密闭的空间；所述中空筒状壳体的高度设置成大于水面到水下土壤的距离，处于水面之上的部分为水上密闭部分，处于水面之下的部分为水下密闭部分；所述水下密闭部分采用不透水、不透气的硬质材料制成；所述水上密闭部分的侧壁采用透明材料制成；所述水上密闭部分的侧壁或顶部设置有可通气的通孔；所述水上密闭部分靠近顶部的位置设置有托盘，用于盛放药品。将所述实验装置的底端插入水下土壤后，由土壤的表面、壳体的顶部和壳体的侧壁形成相对密闭的空间，构成了一个相对独立的小生态环境。所述壳体的水下密闭部分采用硬质材料制成，不透水也不透气，优选防腐、防锈、防霉、耐磨、硬度较高的材料制成，用于插入土壤(底泥)中，从而将所述装置固定在选定的实验区域。所述水上密闭部分采用透明材料制成，优选防腐、防锈、防霉、韧性强、质地较轻的材料制成，阳光能够透过该部分，使装置内的植物能正常地进行光合作用。将装置插入选定的实验区域，使水上密闭部分位于水面上，水下密闭部分位于水面下或略高于水面。所述水下密闭部分和水上密闭部分的交界处密封，使整个装置竖直向下插入土壤后，壳体内部呈密闭状态，从而定量控制湿地生态系统水体、土壤、大气及植物中的目标元素。所述水上密闭部分的侧壁或顶部设置有通孔，用于向密闭的实验装置中注入某种气体或者连接气体检测仪器进行气体检测，研究该气体对目标植物生长发育的影响以及该气体元素在所述装置内的生态系统中的流动和积累。所述通孔优选为圆形，也可以是多边形或其它合适的形状。所述水上密闭部分靠近顶部的位置设置有托盘，用于盛放药品，根据实验设计对湿地生态系统水体、土壤、大气、植物的全部或部分添加氮、磷、重金属、有机化合物等，与外界形成定量的浓度差异，观察并检测植物的各项生理指标，研究所添加的药品对植物生长发育的影响。根据实际需要，所述托盘可以安装在所述壳体靠近顶部的内壁上，也可以悬挂或固定在壳体内靠近顶部的中央位置。优选地，所述水下密闭部分的侧壁上还设置有防浪部件，用于保护所述水上密闭部分的透明侧壁；所述防浪部件指设置在靠近水上密闭部分与水下密闭部分的交界处的水下密闭部分的壳体外侧壁上并围绕壳体外侧壁一圈的凸沿结构，所述凸沿结构与水上密闭部分的壳体之间的角度小于90度。所述防浪部件针对湿地野外实验的特殊条件而设计，能够避免因水浪拍击造成壳体的水上密闭部分近水面处的损坏，同时增强装置的稳定性，避免装置倾倒或位置发生偏移。所述凸沿结构与水上密闭部分的壳体之间的角度小于90度，优选30～70度，更优选40～60度，最优选45度。优选地，所述防浪部件由不锈钢钢板制成。在本技术的一些实施例中，采用不锈钢钢板制成防浪部件，质地坚硬，防水防霉，能够长期使用，有效抵抗水浪冲击。优选地，所述凸沿结构围绕壳体形成的截面平行于所述壳体的横截面。在本技术的优选实施例中，当所述装置的壳体竖直向下插入水下土壤中时，壳体的横截面平行于水面，所述凸沿结构围绕壳体所形成的截面平行于壳体的横截面，则所述凸沿结构围绕壳体形成的截面也平行于水面，从而有利于防浪部件减弱水浪的冲击。优选地，所述通孔有两个，分别设置在所述水上密闭部分相对的侧壁上，且一个位于水上密闭部分的侧壁的下部，另一个位于水上密闭部分的侧壁的上部。所述下部的通孔用于连接供气装置(例如采气袋)，向壳体内注入待研究的气体；所述上部的通孔用于连接气体检测仪器，由此形成气体的封闭回路，检测壳体内气体成分和含量的变化。优选地，所述通孔上安装有形状、尺寸和通孔匹配的通气管，所述通气管与通孔的连接处密封；所述通气管的一端通向所述中空筒状壳体内，另一端与供气装置或气体检测仪器连接。所述通气管作为连接部件，用于连接供气装置或气体检测仪器。通气管与通孔的连接处密封，避免外界气体进入壳体内或壳体内的气体外泄。所述通气管优选为塑料软管，有利于通气管和通孔之间的密封。在一些实施例中，所述通气管也可以是合适的其它类型的管子。优选地，所述中空筒状壳体为竖放的长方体结构。在一些实施例中，所述壳体为竖放的长方体结构，壳体的横截面优选为正方形。在另一些实施例中，所述壳体也可以是其它合适的结构，例如，壳体的横截面为圆形、多边形或其它合适的形状。优选地，所述长方体长1.0m，宽1.0m，高2.5m；所述水下密闭部分高0.5m，水上密闭部分高2.0m。根据野外的实际情况，例如研究对象的高度，研究对象所在区域的水体深度以及研究区域的大小，选择合适的壳体尺寸，例如壳体横截面的长和宽(或者直径)、壳体的高度等。在一些实施例中，所述壳体的高度远大于壳体横截面的边长或直径。优选地，所述托盘悬挂在所述水上密闭部分靠近顶部的中央位置。在一些实施例中，所述壳体为竖放的长方体结构，在所述水上密闭部分靠近顶部处，在壳体对角之间连接管子或绳子，在管子或绳子的中央悬挂所述托盘。优选地，所述水上密闭部分和水下密闭部分共享一套构成所述中空筒状壳体的支撑框架结构，所述支撑框架结构由不锈钢材料制成；所述水下密闭部分是在对应的支撑框架结构部位焊接不锈钢钢板构成水下密闭部分的侧壁；所述水上密闭部分是在对应的支撑框架结构部位以及顶部缠绕覆盖聚四氟乙烯膜构成。所述不锈钢的支撑框架结构能够增强整个装置的稳定性，避免风浪过大而导致装置变形或倒塌。所述支撑框架结构的横截面可以是圆形、正方形、长方形或其它合适的形状。在支撑框架结构处于水面下的部位焊接不锈钢板，构成水下密闭部分的侧壁。然后用聚四氟乙烯膜缠绕覆盖支撑框架结构处于水面上的部位，构成水上密闭部分，并密封水下密闭部分和水上密闭部分的侧壁连接处。阳光能够透过聚四氟乙烯膜，使装置内的植物能够正常地进行光合作用，保留了研究区域内湿地生态系统的初始结构与功能。聚四氟乙烯膜具有抗酸抗碱、抗有机溶剂、耐高温等特点，长时间使用不易损坏；且质地轻，作为壳体水上密闭部分的制作材料，最大程度地减小了装置倒塌的可能性。本技术的湿地原位控制实验装置具有以下优点：(1)准确性高：本装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种密闭式湿地原位控制实验装置，其特征在于，所述装置为底端开口的中空筒状壳体，底端用于插入水下土壤中从而在所述中空筒状壳体的内部形成相对密闭的空间；所述中空筒状壳体的高度设置成大于水面到水下土壤的距离，处于水面之上的部分为水上密闭部分，处于水面之下的部分为水下密闭部分；所述水下密闭部分采用不透水、不透气的硬质材料制成；所述水上密闭部分的侧壁采用透明材料制成；所述水上密闭部分的侧壁或顶部设置有可通气的通孔；所述水上密闭部分靠近顶部的位置设置有托盘，用于盛放药品。

【技术特征摘要】
1.一种密闭式湿地原位控制实验装置，其特征在于，所述装置为底端开口的中空筒状壳体，底端用于插入水下土壤中从而在所述中空筒状壳体的内部形成相对密闭的空间；所述中空筒状壳体的高度设置成大于水面到水下土壤的距离，处于水面之上的部分为水上密闭部分，处于水面之下的部分为水下密闭部分；所述水下密闭部分采用不透水、不透气的硬质材料制成；所述水上密闭部分的侧壁采用透明材料制成；所述水上密闭部分的侧壁或顶部设置有可通气的通孔；所述水上密闭部分靠近顶部的位置设置有托盘，用于盛放药品。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水下密闭部分的侧壁上还设置有防浪部件，用于保护所述水上密闭部分的透明侧壁；所述防浪部件指设置在靠近水上密闭部分与水下密闭部分的交界处的水下密闭部分的壳体外侧壁上并围绕壳体外侧壁一圈的凸沿结构，所述凸沿结构与水上密闭部分的壳体之间的角度小于90度。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述防浪部件由不锈钢钢板制成。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述凸沿结构围绕壳体形成的截面平行于所述壳体的横截面。5.根据权利要求1所述的装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张曼胤，崔丽娟，李梦洁，魏圆云，王乃姗，马牧源，王大安，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院林业新技术研究所，
类型：新型
国别省市：北京,11