[发明专利]农田土壤动物活性生物传感器的绿色生态浮标的筛选方法

权利要求书

1.农田土壤动物活性生物传感器的绿色生态浮标的筛选方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、采集野外农田中的土壤动物，将采集到的活体土壤动物带回实验室：

在野外农田中收集农田土壤动物，将采集的土壤动物样品放入标本瓶或者标本盒中，将捕食者和被捕食者、竞争者之间隔离开；之后盖上盖子防止土壤动物逃跑，用工具在盖子上扎一些小孔，保证标本瓶或标本盒内有足够的空气，小孔的孔径小于2mm，防止里面的土壤动物逃跑出来；然后，向标本瓶或标本盒中放入原位土壤颗粒和凋落叶；使用土柱法在野外农田中采集深度为15cm的土柱或者土方，将其放入布袋或者自封袋中，带回实验室待分离土壤中数量占优势的螨和跳虫；

步骤2、挑拣和分离采集到的土壤动物样品，分别置于培养盒中进行培养，采用高清摄像头实时自动监测土壤动物活动规律：

将放在标本瓶或标本盒内的土壤动物进行初步分类和整理，将其按照类群分别放置在不同的培养盒中；培养盒底层平铺过2mm筛的10cm厚原位农田土壤，上覆农作物或杂草秸秆，模拟野外农田土壤自然环境条件，将土壤调节到野外农田平均土壤温度和湿度水平；按照不同类群的食物喜好，分别往培养盒中投放不同的食物资源，对于同一物种和类群，进行规范化培养和养殖，每次投放相同的、等量的食物资源；

对于从野外带回的土柱或者土方，采用干漏斗法分离从野外带回的土柱或者土方中中型土壤动物；在干漏斗最下方，使用配置了培养基的培养盒，用于直接分离和获取活体土壤跳虫和螨；分离结束后，将跳虫和螨分隔到不同的培养盒中培养，这些培养盒的材质和规格同前述培养盒，内置配置好的标准化培养基；对于同一物种和类群，进行规范化培养和养殖，每次投放相同的、等量的食物资源；

将培养盒放到恒温湿培养箱中，将土壤温度和湿度调节到野外农田平均土壤温度和湿度水平；或者将培养盒直接放到实验室内，在室温条件下培养和繁殖；在整个培养过程中，将高清摄像头置于培养盒的上方，实时自动监测土壤动物的活动状态，将自动监测的数据及时导入数据库；

步骤3、筛选数量多的、可供培养的、能在实验室大量繁殖和生长的土壤动物：

定期定时对培养盒中的土壤动物进行检查和测量，获取基本参数以判断哪些土壤动物可以作为土壤动物活性生物传感器的绿色生态浮标；检查和测量的属性数据包括：

基本属性：物种数量、个体数量、生物量、体长、体宽、体色、产卵数量、幼体数量；

活动特征：单位时间内活动次数、移动方向、移动距离、移动时间、打斗次数、打斗程度、竞争结果；

经过40天的培养之后，选择符合基本属性和活动特征的物种和种群，将其作为进入下一个筛选环节的对象，也作为土壤动物活性生物传感器所需绿色生态浮标的候选者；

要求如下：(1)基本属性方面：个体数量不变或增加、平均生物量不变或增加、平均体长和体宽不变或增加、平均产卵数量不变或增加、平均幼体数量不变或增加；(2)活动特征：单位时间内活动次数基本保持稳定、单位时间内移动距离基本保持稳定；选择基本属性和活动特征处于平均水平的物种和种群，使其进入下一个筛选环节，将这些土壤动物物种和种群称为土壤动物活性生物传感器所需绿色生态浮标的候选者；

步骤4、培养土壤动物活性生物传感器所需绿色生态浮标的候选者，获得同步化的物种和种群：

培养和繁殖选择的土壤动物活性生物传感器所需绿色生态浮标的候选者，对其进行繁殖，获得同步化的物种、个体和种群；在此期间，记录培养过程的环境条件、基本属性、活动特征和发生的所有状况，将自动监测设备获取的资料导入数据库；

步骤5、设置不同浓度的农药梯度实验，筛选对土壤环境变化具有敏感性、灵敏性和耐受性的土壤动物的物种和种群，将其作为土壤动物活性生物传感器所需绿色生态浮标的物种和种群：

步骤5分为六步：第一步，准备培养盒，对于大型土壤动物，选择底部平铺过2mm筛的10cm厚原位农田土壤培养盒，将前述大型土壤动物放置在培养盒内；对于中型土壤动物，选择配置了培养基并平铺过2mm筛的1cm厚原位农田土壤的培养盒，将前述跳虫和螨放置在培养盒内；

第二步，将前述步骤4同步化的土壤动物分别转移到培养盒中；

第三步，选择一种农药，根据当地农民使用农药的剂量习惯，分别设置无农药和低浓度、中浓度和高浓度农药这4个梯度；根据当地农民施用农药的习惯，分别将四个梯度的农药喷洒到前述第二步的培养盒中；

第四步，实时自动监测土壤动物的动态特征：在培养盒的上方安置高清摄像头，实时自动监测不同农药梯度下土壤动物的动态特征；

第五步，定期定时收割培养盒中土壤动物，测量土壤动物的基本属性和活动特征参数：

每隔7天定期定时收获一次培养盒中的土壤动物，分别获取土壤动物的基本参数和活动特征，将获取的数据及时导入数据库；

第六步，整理分析第一个试验周期获得的所有数据，运行评估土壤动物活性生物传感器的算法和模型，根据评估结果筛选出可用作土壤动物活性生物传感器的绿色生态浮标的物种和种群；

步骤6、设置不同浓度的农药梯度实验，将筛选出的土壤动物活性生物传感器所需绿色生态浮标的物种和种群进行组合与培养，筛选对土壤环境变化具有敏感性、灵敏性和耐受性的土壤动物群落，将其作为土壤动物活性生物传感器所需的绿色生态浮标群落：

根据筛选出的土壤动物活性生物传感器物种和种群，对筛选出的未经过农药梯度实验的土壤动物活性生物传感器所需绿色生态浮标的候选者，进行多种组合形成不同的土壤动物群落；重复步骤5中第一步到第六步的实验过程，筛选出对土壤环境变化具有敏感性、灵敏性和耐受性的土壤动物群落，以此作为土壤动物活性生物传感器所需的绿色生态浮标群落；

步骤7、至少经过3个实验周期之后，确定筛选出的土壤动物活性生物传感器所需的绿色生态浮标物种、种群和群落：

完成第一个实验周期的筛选之后，再进行第二个和第三个实验周期的筛选，将评估合格的物种、种群和群落，作为土壤动物活性生物传感器所需绿色生态浮标物种、种群和群落；经过室内培养、野外复杂环境条件下的验证和室内再次培养之后，将其用于野外农田土壤健康诊断的实践中。