[發明專利]一種野外條件下模擬環境變化的人工溪流裝置

在審

• 申請號: 201910163367.8
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN109797700A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 李明家;王建軍;沈吉
• 申請（專利權）人: 中國科學院南京地理與湖泊研究所
• 主分類號: E02B1/02
• 分類號: E02B1/02
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 徐蓓;邵林

本發明提供一種野外條件下模擬環境變化的人工溪流裝置，其中，水泵的進水連接自然溪流，出水連接流速調控系統，流速調控系統包括儲水箱，流速調控系統的出口依次連接溫控系統和人工溪流，人工溪流為頂部敞口的橫置的半管道，半管道底部設置有填料，人工溪流的上游端設置有上游篩網，下游端設置有下游篩網，營養鹽調控系統包括營養鹽液儲藏器和營養鹽控制器，營養鹽液儲藏器的出口通過營養鹽控制器連接儲水箱，營養鹽控制器為自動加水裝置。該裝置適用于在野外自然條件下探究溪流生態系統對外界環境變化的響應，制作簡單，裝拆更換零部件方便，價格低廉，測定結果穩定，可長時間不間斷的運轉，使用壽命長，并且可控制溫度、流速以及營養鹽濃度。

技術領域

本發明屬于生態學及環境科學領域，具體涉及一種野外條件下模擬環境變化的人工溪流裝置，是一種在野外自然條件下，通過控制流速、溫度以及營養鹽含量，來研究溪流生態系統遂于不同環境條件響應的實驗裝置。

背景技術

在全球變化的大背景下，群落結構對于全球變化的響應現在是生態學中的研究熱點，但此前的大部分研究都是基于大型動物和植物的，溪流中微生物的群落結構對于全球變化的響應目前的研究還比較缺乏；在此前的研究中，科學家確定驅動這些變化的主要有兩方面因素，首先是氣候因素，特別是溫度的影響，被認為是大空間尺度上造成群落結構變化的主要影響因素，就生物多樣性而言，溫度的升高可能會導致初級生產力的增加，從而導致生物多樣性的增加，也可能導致較冷地區的一些嗜低溫物種滅絕。其次就是人類活動的影響，主要體現在營養鹽濃度的增加，該因素已經被確定為近年來造成微生物群落結構變化的主要區總因素之一。較高的溫度和營養鹽的富集將會進一步的增加生態系統中的初級生產力，這兩個因素結合可能會進一步影響群落結構的變化。

在野外自然的條件下每條溪流所處的環境條件不同，其受到氮、磷等營養鹽的污染程度有異。因此，在自然條件下，僅靠野外采樣對溪流微生物群落結構進行研究，難免會受到自然環境要素之間的共相關性等因素影響，從而影響人們對群落構建機制和生態系統響應的機制性探討。對于溫度這個因素來說，雖然可以依靠海拔等自然環境梯度形成的溫度差進行研究，但鑒于在野外自然條件下的地形因素，會極大地影響實驗的效率。

發明內容

針對目前用于研究溪流生態系統對環境變化響應的裝置中，沒有可以綜合考慮多種環境因素(溫度，流速，營養鹽等)的研究系統，本發明提供了可以在野外自然條件下，有效控制各種環境要素的人工溪流實驗裝置。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種野外條件下模擬環境變化的人工溪流裝置，包括水泵、流速調控系統、營養鹽調控系統、溫控系統和人工溪流，

所述水泵的進水連接自然溪流，所述水泵的出水連接所述流速調控系統，

所述流速調控系統包括儲水箱，所述流速調控系統的出口依次連接所述溫控系統和所述人工溪流，

所述人工溪流為頂部敞口的橫置的半管道，所述半管道底部設置有填料，所述人工溪流的上游端設置有上游篩網，所述人工溪流的下游端設置有下游篩網，

所述營養鹽調控系統包括營養鹽液儲藏器和營養鹽控制器，所述營養鹽液儲藏器的出口通過所述營養鹽控制器連接所述儲水箱，所述營養鹽控制器為自動加水裝置。營養液控制器可將預配制的具有一定濃度營養鹽液定時定量地加入到流速調控系統中。

進一步的，所述流速調控系統還包括：水箱架，所述儲水箱放置于所述水箱架上，所述儲水箱的下方通過水管依次連接所述溫控系統和所述人工溪流。儲水箱內的水在重力的作用下向下方的溫控系統和人工溪流流動，通過控制儲水箱內水位的高度實現對人工溪流中水流的流速的控制。

進一步的，所述儲水箱頂部還包括溢流口。

進一步的，所述流速調控系統有多個。多個流速調控系統便于同步獲得不同流速條件下的實驗數據。