【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微生物培养及生态监测，具体涉及一种土壤微生物介导的气体通量监测系统。
技术介绍
1、土壤有机碳储量的微小变化可以显著影响大气二氧化碳水平和气候变化。土壤微生物在地球生态系统中具有重要作用，能够影响土壤有机碳分解、养分循环、气体排放等过程。尤其是在土壤气体通量研究领域，土壤微生物活动对于甲烷、氧化亚氮、氨气和二氧化碳等气体的产生和消耗起着关键作用，其介导的气体通量变化在温室气体排放、土壤碳氮循环等方面有着重要影响。深入研究土壤碳氮循环与土壤微生物之间的相互关系，以便准确估算并揭示当前及未来土壤碳储量及其时空变化特征，可为生态系统碳减排措施的制定提供科学参考。因此，对土壤微生物及其所影响的气体通量的研究在农业、生态学、环境科学等领域具有重要意义。
2、土壤微生物对土壤气体通量变化具有较大影响。例如在稻田生态系统中，研究发现土壤微生物对甲烷的排放起到关键作用，主要取决于产甲烷菌产生甲烷和甲烷氧化菌消耗甲烷的动态平衡过程，而稻田甲烷的排放对全球变暖具有重要影响。在森林生态系统中，土壤微生物可以加速凋落物分解，导致土壤中二氧化碳的排放量增加，造成土壤上空气体通量发生变化。当前气候变暖情景下，土壤微生物介导的土壤异养呼吸增强，也加速土壤中二氧化碳向大气中排放，形成正反馈，加剧气候变暖。因此，亟需深入研究土壤微生物与其介导的气体通量变化的关系。
3、然而，传统的土壤微生物培养和土壤微生物介导的气体通量监测方法存在一些技术和操作上的限制。目前的土壤微生物培养方法通常是基于培养基的液体培养或平板培养，这些方法
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的问题，提供一种土壤微生物介导的气体通量监测系统，旨在结合土壤微生物培养实现土壤微生物介导的气体通量监测，同时基于环境条件、土壤生物和物理扰动、气体组成的调控实现对土壤微生物的高效培养。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种土壤微生物介导的气体通量监测系统，包括箱体；
4、所述箱体为密闭结构，箱体外壳上设有门，内部分为上部、中部和下部三段；
5、所述箱体上部一侧壁设有进气孔及出气孔，进气孔位于出气孔下方，进气孔和出气孔之间从下至上依次设有气体通量测量腔和温湿度传感器，气体通量测量腔内集成多个气体监测传感器；箱体顶部内壁设有自然光模拟装置和降水模拟装置；
6、所述箱体中部填充土壤微生物培养基质；土壤微生物培养基质内部设有土壤扰动结构，侧壁固定温湿度传感器；所述土壤扰动结构包括旋耕模拟杆和若干细丝，所述若干细丝竖向埋设于土壤微生物培养基质下部，所述旋耕模拟杆呈波浪状或为附有螺旋叶的直杆，并水平的埋设于土壤微生物培养基质上部；
7、所述箱体底部设有动力装置、控制模块、深度学习模块和数据预处理和存储模块，外壁设有温控装置和无线传输装置；所述动力装置用于为用电装置供电，所述数据预处理和存储模块接收气体监测传感器、温湿度传感器采集的数据用于分析箱体内土壤微生物的生长情况及其介导的气体通量变化，所述深度学习模块基于数据预处理和存储模块的分析结果建立生长模型，确定最优生长参数，并通过控制模块控制温控装置、自然光模拟装置、降水模拟装置和土壤扰动结构调节箱体内培养环境；内部的各装置模块封闭的集成于箱体底部，与中层的土壤微生物培养基质无接触，所述数据预处理和存储模块、深度学习模块通过无线传输装置与智能设备终端无线通信连接。
8、作为一种优选的实施方式，所述箱体的外壳由内壁和外壁组成，内壁和外壁之间为第一排线腔，用于有线连接的用电装置的布线；
9、箱体外壳的角结构处设有固定连接内外壁的支撑架。
10、作为一种优选的实施方式，所述箱体底部设有支撑底座，所述支撑底座为伸缩式结构，所述支撑底座中设有滚轮，所述滚轮由控制模块控制启停。
11、作为一种优选的实施方式，土壤微生物培养时，通过进气孔通入气体和出气孔排出气体实现箱体内气体组成的调节模拟，以及气体样品采集；
12、所述进气孔通过通气管连接至储存空气、二氧化碳混合气体的钢瓶，所述通气管上设有气阀，通过气阀的启闭控制，根据需要通入气体。作为一种可选的实施方式，进气孔与储存95%空气+5%二氧化碳混合气体的钢瓶通过通气管连接，用于在特定情况下补充箱体内土壤微生物所需气体，调节氧气和二氧化碳的比例。正常情况下关闭气阀，以便保持箱体内始终为密闭环境。
13、作为一种优选的实施方式，所述土壤微生物培养基质为采集的研究区土样，所述土壤微生物包括土壤细菌、真菌、古菌中的一种或多种。
14、作为一种优选的实施方式，所述温控装置包括压缩机、热电阻丝、冷凝管和均热板，所述热电阻丝、均热板、冷凝管均布设于箱体四周第一排线腔内；
15、所述压缩机设置于箱体外部，并通过在箱体外壁上设置接口使压缩机与动力装置和控制模块电连接，控制冷凝管工作；
16、所述温控装置调控箱体内温度，温度范围为-20.0 °c至40.0° c，控制精度为0.1°c。
17、所述降水模拟装置包括供水装置、水管和出水孔，所述箱体顶部内壁上设有若干出水孔，所述各出水孔分别通过设置于箱体外壁上的接口经水管连至外部的供水装置，通过供水装置的流量调节及出水孔的开合模拟不同强度和模式的降水。
18、作为一种优选的实施方式，所述自然光模拟装置通过调节箱体内光照强度和辐射强度模拟自然光。
19、作为一种优选的实施方式，所述土壤微生物培养基质和箱体底部的集成模块间设有与箱体内部排线腔相通的空腔作为第二排线腔；
20、所述第二排线腔内布设平面连杆机构；
21、所述细丝底部为伸缩结构，伸缩结构底部连接所述平面连杆机构，通过控制模块控制平面连杆机构带动细丝伸缩、移动。
22、作为一种优选的实施方式，所述旋耕模拟杆为tpu、tpe或硅胶材质，或主体为钛合金，外部包裹聚丙烯。
23、作为一种优选的实施方式，所述动力装置包括电机和电池模组，所述电机通过交流电源供电，所述电池模组用于断电情况下对系统供电，保证系统正常运行。
24、本专利技术具有如下有益效果：
25、（1）本专利技术的监测系统可以在实验室内研究和验证不同环境条件下土壤微生物的生长情况及其对土壤的生态影响，包括温、湿度，气体环境及土壤扰动模拟，解决较大空间尺度下土壤微生物对土壤生态影响的监测精准度较低和土壤微生物及其介导的气体通量变化监测不同步的问题。
26、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种土壤微生物介导的气体通量监测系统，其特征在于，包括箱体（1）；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述箱体（1）的外壳由内壁和外壁组成，内壁和外壁之间为第一排线腔（19），用于有线连接的用电装置的布线；
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述箱体（1）底部设有支撑底座（6），所述支撑底座（6）为伸缩式结构，所述支撑底座（6）中设有滚轮（17），所述滚轮由控制模块（3）控制启停。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，土壤微生物培养时，通过进气孔（16）通入气体和出气孔（15）排出气体实现箱体（1）内气体组成的调节模拟，以及气体样品采集；
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述温控装置（12）包括压缩机、热电阻丝、冷凝管和均热板，所述热电阻丝、均热板、冷凝管均布设于箱体（1）四周第一排线腔（19）内；
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述降水模拟装置（10）包括供水装置、水管和出水孔，所述箱体（1）顶部内壁上设有若干出水孔，所述各出水孔分别通过设置于箱体（1）外壁上的接口经水管
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述自然光模拟装置（14）通过调节箱体（1）内光照强度和辐射强度模拟自然光。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述土壤微生物培养基质（7）和箱体（1）底部的集成模块间设有与箱体内部排线腔（19）相通的空腔作为第二排线腔（20）；
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述旋耕模拟杆（8）为TPU、TPE或硅胶材质，或主体为钛合金，外部包裹聚丙烯。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述动力装置（2）包括电机和电池模组，所述电机通过交流电源供电，所述电池模组用于断电情况下对系统供电。
...【技术特征摘要】
1.一种土壤微生物介导的气体通量监测系统，其特征在于，包括箱体（1）；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述箱体（1）的外壳由内壁和外壁组成，内壁和外壁之间为第一排线腔（19），用于有线连接的用电装置的布线；
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述箱体（1）底部设有支撑底座（6），所述支撑底座（6）为伸缩式结构，所述支撑底座（6）中设有滚轮（17），所述滚轮由控制模块（3）控制启停。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，土壤微生物培养时，通过进气孔（16）通入气体和出气孔（15）排出气体实现箱体（1）内气体组成的调节模拟，以及气体样品采集；
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述温控装置（12）包括压缩机、热电阻丝、冷凝管和均热板，所述热电阻丝、均热板、冷凝管均布设于箱体（1）四周第一排线腔（19）内；
6.根据权利要求1所述的系统，其特...
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