农田土壤健康诊断的土壤动物活性生物传感器的获得方法与流程

1.本发明涉及农业技术领域，具体为农田土壤健康诊断的土壤动物活性生物传感器的获得方法。


背景技术：

2.生物传感器是以固定化的生物成分(如酶、蛋白质、dna抗体、抗原)或生物体本身(如细胞、微生物、组织等)为敏感材料，与适当的化学转换器相结合，用于快速监测物理、化学、生物量的新型器件。生物传感器通过各种物理、化学换能器捕捉目标物与敏感材料之间的反应，然后，将反应的程度转换成电信号，根据电信号推算出被测量值的大小。生物传感器近年发展迅速，被应用在医学、发酵生产、食品工业、环境监测等领域，在很多领域起到了重要的作用。
3.现存的生物传感器存在以下缺点：
4.(1)现存的生物传感器将经过培养之后的细胞、微生物和组织等为敏感材料，其不是农田中的原位土壤动物，现有的敏感材料对野外农田土壤的适应性、敏感性和耐受性较差，进而检测的真实性、精确性、灵敏性和可靠性较差；
5.(2)现存的生物传感器通过各种物理、化学换能器捕捉目标物与敏感材料之间的反应，不能实时、全天候、全周期的监测土壤动物自身与农田土壤环境之间复杂的生态过程；
6.(3)现存生物传感器是将反应的程度转换成电信号，根据电信号推算出被测量值的大小，这是一种间接推测和监测的过程，其检测的真实性、精确性、可靠性较差。
7.因此，本专利申请首次提出与设计土壤动物活性生物传感器这一全新概念。


技术实现要素：

8.针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供农田土壤健康诊断的土壤动物活性生物传感器的获得方法，其以土壤中的原位活性土壤动物为绿色生态浮标，获得的土壤动物活性生物传感器对野外农田土壤的适应性、敏感性和耐受性更好，进而检测的真实性、精确性、灵敏性和可靠性较高。
9.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
10.农田土壤健康诊断的土壤动物活性生物传感器的获得方法，其特征在于，包括如下步骤：
11.步骤1：对农田土壤动物活性生物传感器的绿色生态浮标进行筛选：
12.①
、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：
13.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；
14.②
、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：
15.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；
16.对于前述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；
17.将前述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；
18.③
、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：
19.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：
20.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；
21.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；
22.经过40天的培养之后，选择那些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：个体数量不变或者增加、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；
23.④
、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：
24.培养和繁殖前述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资料导入数据库；
25.⑤
、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：
26.步骤1的
⑤
分为六步：第一步，准备培养盒，对于大型土壤动物，选择前述底部平铺过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，选择前述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这些培养盒内；
27.第二步，将前述步骤4同步化的土壤动物分别转移到实验盒中；
28.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；
29.第四步，实时自动监测土壤动物的动态特征：在实验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；
30.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；
31.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；
32.⑥
、设置不同浓度的农药梯度实验，将前述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：
33.根据前述筛选出的土壤动物活性生物传感器物种和种群，对前述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1的
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；
34.⑦
、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：
35.完成前述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，将那些评估合格的物种、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；
36.步骤2：基于一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置对农田土壤动物活性生物传感器绿色生态浮标进行野外驯化：
37.①
.在野外采集0
‑
15cm原位农田土壤，带回实验室，在室内自然风干，过2mm筛后备用；
38.②
.将步骤1筛选出的绿色生态浮标进行批量化、同步化培养，对同步化的绿色生态浮标进行测量，测量参数包括其生物量、体长、体宽、体色，然后将这些绿色生态浮标放置在一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置中，待野外驯化使用；
39.③
.在野外农田中，使用消毒后的工具挖取0
‑
15cm深的圆柱形土坑，每一种绿色生态浮标至少挖取30个土坑；
40.④
.设置和运行一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置，将农田土壤动物活性生物传感器绿色生态浮标安置在一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置中：
41.(1)将一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置的下层生态箱安置到土坑内，其底部直接接触原位农田土壤，然后将一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置生态箱中仪器设备所使用的电线铺设好，电线从下层生态箱的底部接出去，直接接入一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置生态箱中的电线管；
42.将过2mm筛的土壤平铺到下层生态箱中，要一层一层的从下层到上层平铺，当土壤和下层生态箱顶部齐平的时候，使用橡胶锤轻轻拍打，使土壤平整；然后使用喷壶喷洒水，水量根据农田下层土壤含水量计算应该喷洒的水的体积，使下层生态箱中土壤含水量与田间下层土壤含水量持平；
43.将一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置中的连接圈扣上，将一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置中仪器设备的电线穿过下层纱网的筛孔，然后使一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置中的下层纱网连接并扣紧下层生态箱；
44.(2)将中层生态箱安置到土坑内，通过连接圈和下层生态箱连接；将仪器设备的电线连接上中层生态箱中的土壤传感器，包括一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置中的土壤温湿度传感器、土壤ph值传感器、土壤氮磷钾传感器和土壤电导率传感器；
45.然后将过2mm筛的土壤平铺到中层生态箱中，要一层一层的从下层到上层平铺，当土壤和中层生态箱顶部齐平的时候，用小铁锹轻轻拍打，使土壤平整；然后使用喷壶喷洒水，水量根据农田中层土壤含水量计算应该喷洒的水的体积，使中层生态箱中土壤含水量与田间中层土壤含水量持平；
46.然后调整土壤传感器的位置，使其位于中层生态箱的顶部、中层纱网的下部，土壤传感器的探头应被埋没在土壤中，不能碰到中层纱网；
47.(3)将上层生态箱安置到土坑内，通过连接圈和中层生态箱连接；将仪器设备的电线连接上层生态箱中的高清摄像头和声音记录仪；
48.将过2mm筛的土壤平铺到上层生态箱中，要一层一层的从下层到上层平铺，其厚度为1.5cm，上部距离上层生态箱边缘0.5cm空间内不铺设过2mm的土壤，用带了一次性实验手套的手拍打，使土壤表面平整；然后使用喷壶喷洒水，水量根据农田上层土壤含水量计算应该喷洒的水的体积，使上层生态箱中土壤含水量与田间上层土壤含水量持平；
49.准备高清摄像头和声音记录仪，将它们固定在上层生态箱的未铺设土壤区域的pvc板的内壁上；
50.将同步化的绿色生态浮标放入上层生态箱的土壤表面，依据使用的绿色生态浮标特点设置放入的数量；
51.然后使用连接圈，将上层纱网固定到上层生态箱，使其与农田土壤表层齐平；
52.(4)处理生态箱附近的农田地表土壤，使其接近自然农田地表土壤；
53.⑤
.逐日自动监测与检查、记录、整理、分析绿色生态浮标动态：
54.基于一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置实时自动监测并及时检查生态箱内绿色生态浮标的状态与活动特征；在整个野外驯化过程中，定时进行检查、记录、整理与分析绿色生态浮标的状态与活动特征，以作为绿色生态浮标野外驯化结果的评估依
据；
55.⑥
.野外驯化的第2、4、6、8、10、12、14、16、18天，分别取回野外驯化的生态箱中的绿色生态浮标，保证每种绿色生态浮标取回3个重复生态箱，取其平均野外驯化状态，用来评估野外驯化结果；
56.⑦
.在室内测量取回的绿色生态浮标的基本属性参数，包括生物量、体长、体宽、体色等，结合步骤5中自动监测获取的数据，对野外驯化结果进行评估；
57.在1、2、3、4、5、6、7、8、9、10天中，当绿色生态浮标的生物量、体长、体宽、体色保持不变或增加，当绿色生态浮标的每日移动距离、单位时间内活动次数、移动方向保持平均稳定状况，即选择该天数为野外驯化的时间；
58.⑧
.以该绿色生态浮标为对象，重复步骤1到步骤4，以3天为一个野外驯化周期，批量驯化绿色生态浮标，并将野外驯化后的绿色生态浮标用于农田土壤健康评估的实践过程中。
59.进一步的，步骤1的
①
中收集农田土壤动物的方法包括手拣法、吸虫器法、诱捕法、扫网法、灯诱法。
60.进一步的，步骤1的
①
中采集农田土壤动物当日气温达30℃以上时，需要使用1
‑
2个冰袋降温，温度控制在24℃～26℃。
61.进一步的，步骤2的
⑦
中自动监测获取的数据包括绿色生态浮标的每日移动距离、单位时间内活动次数、移动方向；步骤7中绿色生态浮标保持平均稳定状况的参数包括绿色生态浮标的每日移动距离、单位时间内活动次数、移动方向；
62.进一步的，步骤2的
③
中消毒的工具包括铁锹。
63.本发明还涉及一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置，其特征在于，包括生态箱和供电装置；所述生态箱由上层生态箱、中层生态箱和下层生态箱组成，所述上层生态箱、中层生态箱和下层生态箱均为上下贯通结构，所述上层生态箱、中层生态箱和下层生态箱由上向下依次通过连接圈可拆卸连接；
64.所述供电装置包括太阳能电池板、支撑杆、电线管和备用电源，所述电线管由竖直段和水平段组成，且竖直段底端通过弯头和水平段一端连接，所述电线管竖直段的顶端通过固定螺旋连接支撑杆，所述支撑杆上设置有太阳能电池板；所述备用电源作为太阳能电池板供电的备用电源；
65.所述上层生态箱顶口部的连接圈内设置有上层纱网；所述中层生态箱顶口部的连接圈内设置有中层纱网；所述下层生态箱顶口部的连接圈内设置有下层纱网；
66.所述上层生态箱内设置有高清摄像头、声音记录仪；所述高清摄像头、声音记录仪上连接的电线穿过电线管和太阳能电池板连接；所述高清摄像头内置芯片和sd存储卡，且用于实时自动监测和记录生态箱内绿色生态浮标与土壤环境因子复杂的生态作用过程；所述声音记录仪内置芯片和sd存储卡，且用于实时自动监测和记录生态箱内、生态箱外的所有声音；
67.所述中层生态箱内设置有土壤温湿度传感器、土壤ph值传感器、土壤氮磷钾传感器、土壤电导率传感器；所述土壤温湿度传感器、土壤ph值传感器、土壤氮磷钾传感器、土壤电导率传感器上连接的电线穿过电线管和太阳能电池板连接；所述土壤温湿度传感器用于实时自动监测和记录土壤温度和湿度数据；所述土壤ph值传感器用于实时自动监测和记录
土壤ph值；所述土壤氮磷钾传感器用于实时自动监测和记录土壤中的氮、磷、钾含量；所述土壤电导率传感器用于实时自动监测和记录土壤电导率。
68.进一步的，所述上层纱网、中层纱网、下层纱网均为直径为20cm的圆形纱网；所述上层纱网、中层纱网、下层纱网的筛孔直径均为2mm；
69.进一步的，所述上层生态箱的高度为2cm，材质为透明pvc板。
70.本发明的有益效果在于:(1)土壤动物活性生物传感器是以农田中的原位土壤动物为绿色生态浮标，这些绿色生态浮标包括农田中原位的蚯蚓、蚂蚁、甲虫、蜈蚣、螨、跳虫等；绿色生态浮标不仅仅是一种敏感材料，其起到的作用在理论上更加复杂、在实践上更有效果；绿色生态浮标是对复杂的土壤动物生物学过程、复杂的农田土壤环境状况、复杂的土壤动物与农田土壤交互作用过程进行综合的反映，可以对农田土壤健康状况进行诊断的一种复杂的、自然的生态过程；
71.(2)土壤动物活性生物传感器作为一种绿色生态浮标，这些土壤动物是从野外农田土壤中采集的，与野外农田土壤有着长达几年、几十年、甚至上百年的相互作用、协同进化关系，对野外农田土壤具有极强的适应性、敏感性和耐受性；当农田土壤受到人类活动影响的时候，这些土壤动物会表现出基于生物本能的主动的和被动的响应与适应，这种绿色生态浮标在反应土壤健康状况时具有突出的真实性、精确性、灵敏性和可靠性；
72.(3)通过高清摄像机、高清声音记录仪、微摄影等设备和技术，本发明获得的土壤动物活性生物传感器通过各种现代化的自动监测仪器设备实时的、全天候的、全周期的自动监测土壤动物自身与农田土壤环境之间复杂的生态过程；
73.(4)现存生物传感器是将反应的程度转换成电信号，根据电信号推算出被测量值的大小，而本发明获得的土壤动物活性生物传感器是采用互联网 、5g网络等现代化的技术方法和仪器设备，将自动监测的多源异构大数据高稳定性的、高质量的、实时的、自动的传输到数据管理中心，实时自动的接受、存储、识别与分析实时的、多维的、多源异构的大数据。
附图说明
74.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
75.图1为本发明提供的一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置的结构示意图；
76.图2为本发明提供的一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置上层生态箱的结构示意图；
77.图3为本发明提供的一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置中层生态箱的结构示意图。
78.图4为本发明提供的农田土壤健康诊断的土壤动物活性生物传感器应用时的结构示意图；
79.图5为本发明提供的农田土壤健康诊断的土壤动物活性生物传感器应用时的工作
原理框图。
80.附图标记说明：
81.上层纱网1、中层纱网2、下层纱网3、上层生态箱4、中层生态箱5、下层生态箱6、连接圈7、原状土壤8、备用电源9、太阳能电池板10、固定螺旋11、支撑杆12、农作物13、生态箱底部14、电线管15、弯头16、过2mm筛土壤17、农田土壤地表18、高清摄像头19、声音记录仪20、电线21、未铺设土壤区域22、绿色生态浮标23、土壤温湿度传感器25、土壤ph值传感器26、土壤氮磷钾传感器27、土壤电导率传感器28、野外实时自动监测过程29、数据实时自动传输过程30、数据实时存储、管理和分析过程31、农田土壤健康诊断过程32、农田土壤健康治疗与服务过程33、农田土壤34、土壤动物活性生物传感器野外实验生态箱35。
具体实施方式
82.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
83.实施例1
84.农田土壤健康诊断的土壤动物活性生物传感器的获得方法，包括如下步骤：
85.步骤1：对农田土壤动物活性生物传感器的绿色生态浮标进行筛选：
86.①
、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：
87.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；
88.②
、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：
89.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；
90.对于前述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；
91.将前述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；
92.③
、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：
93.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：
94.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；
95.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；
96.经过40天的培养之后，选择那些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：个体数量不变或者增加、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；
97.④
、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：
98.培养和繁殖前述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资料导入数据库；
99.⑤
、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：
100.步骤1的
⑤
分为六步：第一步，准备培养盒，对于大型土壤动物，选择前述底部平铺过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，选择前述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这些培养盒内；
101.第二步，将前述步骤4同步化的土壤动物分别转移到实验盒中；
102.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；
103.第四步，实时自动监测土壤动物的动态特征：在实验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；
104.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；
105.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；
106.⑥
、设置不同浓度的农药梯度实验，将前述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：
107.根据前述筛选出的土壤动物活性生物传感器物种和种群，对前述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1的
⑤
分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；
108.⑦
、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：
109.完成前述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，将那些评估合格的物种、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；
110.步骤2：基于一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置对农田土壤动物活性生物传感器绿色生态浮标进行野外驯化：
111.①
.在野外采集0
‑
15cm原位农田土壤，带回实验室，在室内自然风干，过2mm筛后备用；
112.②
.将步骤1筛选出的绿色生态浮标进行批量化、同步化培养，对同步化的绿色生态浮标进行测量，测量参数包括其生物量、体长、体宽、体色，然后将这些绿色生态浮标放置在一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置中，待野外驯化使用；
113.③
.在野外农田中，使用消毒后的工具挖取0
‑
15cm深的圆柱形土坑，每一种绿色生态浮标至少挖取30个土坑；
114.④
.设置和运行一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置，将农田土壤动物活性生物传感器绿色生态浮标安置在一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置中：
115.(1)将一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置的下层生态箱安置到土坑内，其底部直接接触原位农田土壤，然后将一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置生态箱中仪器设备所使用的电线铺设好，电线从下层生态箱的底部接出去，直接接入一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置生态箱中的电线管；
116.将过2mm筛的土壤平铺到下层生态箱中，要一层一层的从下层到上层平铺，当土壤和下层生态箱顶部齐平的时候，使用橡胶锤轻轻拍打，使土壤平整；然后使用喷壶喷洒水，水量根据农田下层土壤含水量计算应该喷洒的水的体积，使下层生态箱中土壤含水量与田间下层土壤含水量持平；
117.将一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置中的连接圈扣上，将一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置中仪器设备的电线穿过下层纱网的筛孔，然后使一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置中的下层纱网连接并扣紧下层生态箱；
118.(2)将中层生态箱安置到土坑内，通过连接圈和下层生态箱连接；将仪器设备的电线连接上中层生态箱中的土壤传感器，包括一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装
置中的土壤温湿度传感器、土壤ph值传感器、土壤氮磷钾传感器和土壤电导率传感器；
119.然后将过2mm筛的土壤平铺到中层生态箱中，要一层一层的从下层到上层平铺，当土壤和中层生态箱顶部齐平的时候，用小铁锹轻轻拍打，使土壤平整；然后使用喷壶喷洒水，水量根据农田中层土壤含水量计算应该喷洒的水的体积，使中层生态箱中土壤含水量与田间中层土壤含水量持平；
120.然后调整土壤传感器的位置，使其位于中层生态箱的顶部、中层纱网的下部，土壤传感器的探头应被埋没在土壤中，不能碰到中层纱网；
121.(3)将上层生态箱安置到土坑内，通过连接圈和中层生态箱连接；将仪器设备的电线连接上层生态箱中的高清摄像头和声音记录仪；
122.将过2mm筛的土壤平铺到上层生态箱中，要一层一层的从下层到上层平铺，其厚度为1.5cm，上部距离上层生态箱边缘0.5cm空间内不铺设过2mm的土壤，用带了一次性实验手套的手拍打，使土壤表面平整；然后使用喷壶喷洒水，水量根据农田上层土壤含水量计算应该喷洒的水的体积，使上层生态箱中土壤含水量与田间上层土壤含水量持平；
123.准备高清摄像头和声音记录仪，将它们固定在上层生态箱的未铺设土壤区域的pvc板的内壁上；
124.将同步化的绿色生态浮标放入上层生态箱的土壤表面，依据使用的绿色生态浮标特点设置放入的数量；
125.然后使用连接圈，将上层纱网固定到上层生态箱，使其与农田土壤表层齐平；
126.(4)处理生态箱附近的农田土壤，使其接近自然农田土壤地表的状态；
127.⑤
.逐日自动监测与检查、记录、整理、分析绿色生态浮标动态：
128.基于一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置实时自动监测并及时检查生态箱内绿色生态浮标的状态与活动特征；在整个野外驯化过程中，定时进行检查、记录、整理与分析绿色生态浮标的状态与活动特征，以作为绿色生态浮标野外驯化结果的评估依据；
129.⑥
.野外驯化的第2、4、6、8、10、12、14、16、18天，分别取回野外驯化的生态箱中的绿色生态浮标，保证每种绿色生态浮标取回3个重复生态箱，取其平均野外驯化状态，用来评估野外驯化结果；
130.⑦
.在室内测量取回的绿色生态浮标的基本属性参数，包括生物量、体长、体宽、体色等，结合步骤5中自动监测获取的数据，对野外驯化结果进行评估；
131.在1、2、3、4、5、6、7、8、9、10天中，当绿色生态浮标的生物量、体长、体宽、体色保持不变或增加，当绿色生态浮标的每日移动距离、单位时间内活动次数、移动方向保持平均稳定状况，即选择该天数为野外驯化的时间；
132.⑧
.以该绿色生态浮标为对象，重复步骤1到步骤4，以3天为一个野外驯化周期，批量驯化绿色生态浮标，并将野外驯化后的绿色生态浮标用于农田土壤健康评估的实践过程中。
133.进一步的，步骤1的
①
中收集农田土壤动物的方法包括手拣法、吸虫器法、诱捕法、扫网法、灯诱法。
134.进一步的，步骤1的
①
中采集农田土壤动物当日气温达30℃以上时，需要使用1
‑
2个冰袋降温，温度控制在24℃～26℃。
135.进一步的，步骤2的
⑦
中自动监测获取的数据包括绿色生态浮标的每日移动距离、单位时间内活动次数、移动方向；步骤7中绿色生态浮标保持平均稳定状况的参数包括绿色生态浮标的每日移动距离、单位时间内活动次数、移动方向；
136.进一步的，步骤2的
③
中消毒的工具包括铁锹。
137.实施例2
138.如图1
‑
图3所示，一种农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置，包括生态箱和供电装置；所述生态箱由上层生态箱4、中层生态箱5和下层生态箱6组成，所述上层生态箱4、中层生态箱5和下层生态箱6均为上下贯通结构，所述上层生态箱4、中层生态箱5和下层生态箱6由上向下依次通过连接圈7可拆卸连接；
139.所述供电装置包括太阳能电池板10、支撑杆12、电线管15和备用电源9，所述电线管15由竖直段和水平段组成，且竖直段底端通过弯头16和水平段一端连接，所述电线管15竖直段的顶端通过固定螺旋11连接支撑杆12，所述支撑杆12上设置有太阳能电池板10；所述备用电源9作为太阳能电池板10供电的备用电源9；
140.所述上层生态箱4顶口部的连接圈7内设置有上层纱网1；所述中层生态箱5顶口部的连接圈7内设置有中层纱网2；所述下层生态箱6顶口部的连接圈7内设置有下层纱网3；
141.所述上层生态箱4内设置有高清摄像头19、声音记录仪20；所述高清摄像头19、声音记录仪20上连接的电线21穿过电线管15和太阳能电池板10连接；所述高清摄像头19内置芯片和sd存储卡，且用于实时自动监测和记录生态箱内绿色生态浮标23与土壤环境因子复杂的生态作用过程；所述声音记录仪20内置芯片和sd存储卡，且用于实时自动监测和记录生态箱内、生态箱外的所有声音，包括绿色生态浮标23(土壤动物)发出的声音、土壤中渗水的声音、生态箱外鸟鸣、虫鸣、路过的车辆等声音；
142.所述中层生态箱5内设置有土壤温湿度传感器25、土壤ph值传感器26、土壤氮磷钾传感器27、土壤电导率传感器28；所述土壤温湿度传感器25、土壤ph值传感器26、土壤氮磷钾传感器27、土壤电导率传感器28上连接的电线21穿过电线管15和太阳能电池板10连接；所述土壤温湿度传感器25用于实时自动监测和记录土壤温度和湿度数据；所述土壤ph值传感器26用于实时自动监测和记录土壤ph值；所述土壤氮磷钾传感器27用于实时自动监测和记录土壤中的氮、磷、钾含量；所述土壤电导率传感器28用于实时自动监测和记录土壤电导率。
143.所述上层纱网1为直径20cm的圆形纱网；耐腐蚀、结实耐用、环境友好的纱网，可以在野外农田中长期使用，对农田土壤环境无负面的影响；上层纱网1筛孔直径为2mm，有效防止生态箱外部地表土壤动物进入，同时防止生态箱内部土壤动物(绿色生态浮标23)逃出；上层纱网1的筛孔可以保证生态箱内的土壤、土壤动物与外界近地表大气层进行正常的物质和能量交换过程，保证畅通的信息传递过程，保持生态箱内土壤动物生存土壤环境的自然状态。
144.所述中层纱网2为直径20cm的圆形纱网；耐腐蚀、结实耐用、环境友好的纱网，可以在野外农田中长期使用，对农田土壤环境无负面的影响；中层纱网2筛孔直径为2mm，有效防止中层生态箱5土壤动物进入上层生态箱4，同时防止上层生态箱4土壤动物(绿色生态浮标23)进入中层生态箱5；中层纱网2的筛孔可以保证上层生态箱4和中层生态箱5之间正常的土壤物理、化学等过程，保持生态箱内土壤动物生存环境的自然状态。
145.所述下层纱网3为直径20cm的圆形纱网；耐腐蚀、结实耐用、环境友好的纱网，可以在野外农田中长期使用，对农田土壤环境无负面的影响；下层纱网3筛孔直径为2mm，有效防止下层生态箱6土壤动物进入中层生态箱5，同时防止中层生态箱5土壤动物进入下层生态箱6；下层纱网3的筛孔可以保证中层生态箱5和下层生态箱6之间正常的土壤物理、化学等过程，保持生态箱内土壤动物生存环境的自然状态。
146.所述上层生态箱4为土壤动物活性生物传感器的绿色生态浮标23(土壤动物)生存、繁殖和活动的空间；高度为2cm；材质为透明pvc板；该上层生态箱4同时包含未铺设土壤区域22、高清摄像头19、声音记录仪20、电线21；未铺设土壤区域22厚度约0.5cm，不填充过2mm筛的农田土壤，便于安装的仪器设备对生态箱内绿色生态浮标23(土壤动物)和土壤等进行监测和记录；
147.所述绿色生态浮标23(土壤动物)为筛选出的土壤动物活性生物传感器的绿色生态浮标23(土壤动物)；
148.所述中层生态箱5为放置土壤传感器的空间；
149.所述下层生态箱6不放置绿色生态浮标23(土壤动物)和任何仪器设备，被过2mm筛的土壤充满，对中层生态箱5和上层生态箱4起支撑作用，也是中层生态箱5和上层生态箱4仪器设备所需的布设电线21的通道；
150.所述连接圈7可拆卸，耐腐蚀，结实耐用，轻便，易安装；起到上下层之间的连接和安装作用，便于检修、更换生态箱内仪器设备，便于投入和提取生态箱内绿色生态浮标23(土壤动物)和土壤样品等；
151.所述原状土壤8为实验样地原状农田土壤；
152.所述备用电源9为工业用电，作为太阳能电池板10供电的备用电源9；
153.所述太阳能电池板10为生态箱提供电源，是生态箱的主要电源；
154.所述固定螺旋11能够调整和固定支撑杆12的高度；
155.本生态箱底部14无底板或纱网，和下层原位土壤直接连通；
156.所述电线管15安装和保护电线21，为生态箱内仪器设备提供电源；
157.所述过2mm筛土壤为放置在生态箱内的土壤，是将原位土壤取回实验室，在室内自然风干后过2mm筛，然后将过2mm筛的土壤均匀的平铺到生态箱内；
158.所述土壤地表为实验样地农田土壤的地表。
159.所述农作物13为实验农田当季种植的农作物13。
160.本野外实验装置的工作步骤如下：
161.步骤1，选择安置太阳能电池板10、备用电源9和生态箱的空间位置。在野外实验农田中，根据样地的形状、大小、距离工业电源或农业电源的远近、周围农作物13高度、田间树木特征等实际情况来选择和设置太阳能电池板10、备用电源9和生态箱的空间位置。
162.步骤2，安置太阳能电池板10和备用电源9。将太阳能电池板10、电线管15、弯头16、固定螺旋11安置到农田土壤中合适的位置。
163.步骤3，安置生态箱的位置。用铁锹等工具挖出一个直径为20cm、深度为22cm的土柱，用来安置整个生态箱。
164.步骤4，安置下层生态箱6。包括以下步骤：
165.第一步，将下层生态箱6轻轻的插入挖出的土柱内，保持生态箱的完整性，尽量保
持下层生态箱6的圆柱形，使生态箱的外壁与土壤紧密的贴在一起；
166.第二步，在下层生态箱6内铺上过2mm筛的厚度为10cm的农田土壤，当农田土壤的厚度达到10cm的时候，用铁锹或者带一次性手套的手轻轻拍打，使土壤表面保持水平；
167.第三步，通过连接圈7将下层纱网3与下层生态箱6连接好，连接的过程中须小心仔细，保证连接处紧密、结实。
168.步骤5，安置中层生态箱5。包括以下步骤：
169.第一步，将中层生态箱5轻轻插入挖取的土柱，通过连接圈7与下层筛网连接好，注意保持生态箱的完整性，尽量保持下层生态箱6的圆柱形，使生态箱的外壁与土壤紧密的贴在一起；
170.第二步，布置安置在中层生态箱5中的土壤温湿度传感器25、土壤ph值传感器26、土壤氮磷钾传感器27和土壤电导率传感器28所需电线21，电线21上部与中层生态箱5顶部持平，电线21下部穿过下层纱网3，通过电线管15与太阳能电池板10和备用电源9连接；
171.第三步，布置安置在上层生态箱4中的高清摄像头19和声音记录仪20所需电线21，电线21上部与农田土壤地表18(即上层生态箱4顶部)持平，电线21下部穿过下层生态箱6纱网，通过电线管15与太阳能电池板10和备用电源9连接；
172.第四步，在中层生态箱5内铺上过2mm筛的厚度为10cm的农田土壤，当农田土壤的厚度达到10cm的时候，用铁锹或者带一次性手套的手轻轻拍打，使土壤表面保持水平；
173.第五步，将土壤温湿度传感器25、土壤ph值传感器26、土壤氮磷钾传感器27和土壤电导率传感器28轻轻埋置在中层生态箱5的表层土壤中，以传感器最上部覆盖一层薄薄的过2mm筛的农田土壤为宜；
174.第六步，将土壤温湿度传感器25、土壤ph值传感器26、土壤氮磷钾传感器27和土壤电导率传感器28与前述安置好的电线21相连接，通电检测前述传感器是否可以正常工作，待这些传感器可以正常工作后，再进行下一步操作，如果前述传感器不能正常工作，需重新检查电线21连接是否正确；
175.第七步，布置安置在上层生态箱4中的高清摄像头19和声音记录仪20所需电线21，将高清摄像头19和声音记录仪20的电线21穿过中层纱网2，将这些仪器设备的电线21上部保留在上层生态箱4的空间位置；
176.第八步，通过连接圈7将中层纱网2与中层生态箱5连接好，连接的过程中须小心仔细，保证连接处紧密、结实。
177.步骤6，安置上层生态箱4。包括如下步骤：
178.第一步，将上层生态箱4轻轻插入挖取的土柱，通过连接圈7与中层筛网连接好，注意保持生态箱的完整性，尽量保持上层生态箱4的圆柱形，使生态箱的外壁与土壤紧密的贴在一起；
179.第二步，在上层生态箱4内铺上过2mm筛的厚度为1.5cm的农田土壤，当农田土壤的厚度达到1.5cm的时候，用铁锹或者带一次性手套的手轻轻拍打，使土壤表面保持水平；
180.第三步，将高清摄像头19和声音记录仪20轻轻安置在未铺设土壤区域22；
181.第四步，将高清摄像头19和声音记录仪20与前述安置好的电线21相连接，通电检测高清摄像头19和声音记录仪20是否可以正常工作，待高清摄像头19和声音记录仪20可以正常工作后，再进行下一步操作，如果高清摄像头19和声音记录仪20不能正常工作，需重新
检查电线21连接是否正确；
182.第五步，将筛选和培养出的绿色生态浮标23轻轻的放在过2mm筛的农田土壤表面，尽量不去干扰这些绿色生态浮标23，让这些绿色生态浮标23慢慢的进入过2mm筛的农田土壤中；
183.第六步，待这些绿色生态浮标23都进入到过2mm筛的农田土壤中之后，轻轻的盖上上层纱网1，通过连接圈7将上层纱网1与上层生态箱4连接好，连接的过程中须小心仔细，保证连接处紧密、结实，而且动作要轻，避免对刚刚放入的绿色生态浮标23造成影响。
184.步骤7，农田土壤动物活性生物传感器野外实验装置开始工作。具体步骤如下：
185.第一步，打开电源，让野外实验装置开始工作。
186.第二步，打开随身携带的便携式笔记本电脑，开始接收高清摄像头19、声音记录仪20、土壤温湿度传感器25、土壤ph值传感器26、土壤氮磷钾传感器27和土壤电导率传感器28实时传输的数据，并对数据进行初步分析。
187.第三步，如果一切正常，则可以进行下一步骤，如果发现个别仪器设备数据有异常，则需要重复步骤5和步骤6，对电线21进行调整，待到所有仪器设备正常之后，再进行下一步骤；
188.第四步，远程控制室内数据管理中心，监测室内数据管理中心是否可以实时接收绿色生态浮标23和土壤环境因子数据，如果一切正常，则可以进行下一步骤；如果不能正常接收前述实时数据，则需要请室内工作人员调试室内数据管理中心的仪器设备，待室内数据管理中心仪器设备可以正常接收实时传输的绿色生态浮标23和土壤环境因子数据后，才可以进行下一步操作；
189.第五步，回到室内数据管理中心正式接收实时自动传输的绿色生态浮标23和土壤环境因子数据。
190.实施例3
191.如图4所示:1.野外实时自动监测过程：使用土壤动物活性生物传感器野外实验生态箱内部的高清摄像机、声音记录仪等，实时自动监测筛选出的土壤动物绿色生态浮标(即土壤动物)与土壤环境相互作用过程，从而获取土壤动物绿色生态浮标与土壤环境相互作用的高清、实时数据。
192.2.数据实时自动传输过程：使用5g网络、互联网 、云平台等现代化技术和方法，将前述获取的土壤动物绿色生态浮标与土壤环境相互作用的高清、实时数据实时的、自动的传输到实验室的数据管理中心。
193.3.数据实时存储、管理和分析过程：基于现代电子计算机、数据库、大数据、云计算等现代化设备和技术方法，实时接受、存储和管理接传输来的土壤动物绿色生态浮标与土壤环境相互作用的实时数据，并基于大数据、云计算、深度学习等现代技术和方法，对获取的多源异构大数据进行分析和挖掘。
194.4.农田土壤健康诊断过程：基于前述获取的大量高质量数据，采用大数据、人工智能、深度学习等技术、方法和算法，对监测的农田土壤健康状况进行实时的评估和诊断，给出健康状况评价结果。
195.5.农田土壤健康治疗与服务过程：基于前述对农田土壤健康状况诊断结果，实时的、自动的给出农田土壤科学的治疗方案，并进行科学的服务和现场事件治疗。
196.6.农田土壤：本专利监测的野外实验对象—农田土壤实体。
197.7.土壤动物活性生物传感器野外实验生态箱：本团队研发的另外一个发明专利，该土壤动物活性生物传感器野外实验生态箱，可以将筛选出的土壤动物绿色生态浮标(另外一个发明专利)置于该野外实验生态箱中，并采用高强摄像头、传感器等实时自动监测土壤动物绿色生态浮标与土壤环境相互作用的实时数据
198.8.绿色生态浮标：即本专利筛选出的农田中的原位土壤动物，具体的筛选过程详见另一专利。
199.9.农田地表：本专利监测的野外实验对象—农田的地表。
200.如图5所示:1.绿色生态浮标与农田土壤环境交互作用的复杂生态过程：这是本专利工作的第一个工作原理过程，通过将绿色生态浮标置于土壤动物活性生物传感器的野外实验装置中，在野外发生着绿色生态浮标(即土壤动物)与农田土壤环境交互作用的复杂生态过程。
201.2.全天时、全天候、全周期的实时自动监测复杂生态过程：这是本专利的第二个工作原理过程，使用现代化监测仪器和设备全天时、全天候、全周期的实时自动监测绿色生态浮标(即土壤动物)与农田土壤环境交互作用的复杂生态过程。
202.3.高稳定性的、高质量的、实时自动的传输多源异构大数据：这是本专利的第三个工作原理过程，基于现代化的信息传输设备和技术方法，高稳定性的、高质量的、实时自动的将数据传输到室内实验数据管理中心。
203.4.接受、存储、识别与分析实时大数据：这是本专利的第四个工作原理过程，室内实验数据管理中心会接受、存储和识别传输来的数据，并对数据进行分析。
204.5.对农田土壤健康进行实时诊断、治疗与服务：这是本专利的第五个工作原理过程，基于对监测数据的分析、挖掘和评估，最终对农田土壤健康状况进行实时的诊断、治疗与服务。
205.本发明方法获得的土壤动物活性生物传感器可用来对农田土壤健康进行诊断，所谓农田土壤可以包括旱田土壤、水田土壤、水旱轮作农田土壤等，也可以包括山地农田土壤、平原农田土壤、丘陵农田土壤等，也可以包括玉米田农田土壤、大豆田农田土壤、小麦田农田土壤、油菜田农田土壤等。本发明的土壤动物活性生物传感器可用于对多种农田土壤健康状况进行诊断，包括对施用不同种类、不同浓度、不同时间段、不同组合的农药、化肥的农田土壤健康状况进行诊断；包括对翻耕、平整、灌溉等农田管理措施的农田土壤健康状况进行诊断；包括对干旱、暴雨、倒春寒等自然胁迫的农田土壤健康状况进行诊断。本发明的土壤动物活性生物传感器中所谓的农田土壤健康诊断，包括对农田土壤健康的评价、诊断、治疗和服务，所谓评价是基于评价指标对农田土壤的健康状况进行不同等级的评价；所谓诊断是给出一个健康程度的诊断结果；所谓治疗是给出一套或多套有针对性的、有科学依据的、有效果的、可行的改善与提高农田土壤质量的方案；所谓服务是给出一套或多套可以在田间实施的、符合不同农田土壤实际情况的、符合不同区域农田土壤现状的系列化服务措施。
206.本发明的设计(1)土壤动物活性生物传感器是以农田中的原位土壤动物为绿色生态浮标，这些绿色生态浮标包括农田中原位的蚯蚓、蚂蚁、甲虫、蜈蚣、螨、跳虫等；绿色生态浮标不仅仅是一种敏感材料，其起到的作用在理论上更加复杂、在实践上更有效果；绿色生
态浮标是对复杂的土壤动物生物学过程、复杂的农田土壤环境状况、复杂的土壤动物与农田土壤交互作用过程进行综合的反映，可以对农田土壤健康状况进行诊断的一种复杂的、自然的生态过程；
207.(2)土壤动物活性生物传感器作为一种绿色生态浮标，这些土壤动物是从野外农田土壤中采集的，与野外农田土壤有着长达几年、几十年、甚至上百年的相互作用、协同进化关系，对野外农田土壤具有极强的适应性、敏感性和耐受性；当农田土壤受到人类活动影响的时候，这些土壤动物会表现出基于生物本能的主动的和被动的响应与适应，这种绿色生态浮标在反应土壤健康状况时具有突出的真实性、精确性、灵敏性和可靠性；
208.(3)通过高清摄像机、高清声音记录仪、微摄影等设备和技术，本发明获得的土壤动物活性生物传感器通过各种现代化的自动监测仪器设备实时的、全天候的、全周期的自动监测土壤动物自身与农田土壤环境之间复杂的生态过程；
209.(4)现存生物传感器是将反应的程度转换成电信号，根据电信号推算出被测量值的大小，而本发明获得的土壤动物活性生物传感器是采用互联网 、5g网络等现代化的技术方法和仪器设备，将自动监测的多源异构大数据高稳定性的、高质量的、实时的、自动的传输到数据管理中心，实时自动的接受、存储、识别与分析实时的、多维的、多源异构的大数据。
210.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。