專利名稱：組合式植物人工培養(yǎng)裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種植物人工培養(yǎng)裝置，特別涉及一種利用納米燈和自轉式的光補償系統(tǒng)及CO2輸入系統(tǒng)的組合式植物人工培養(yǎng)裝置，屬于農(nóng)業(yè)機械領域。
背景技術：
通過人工環(huán)境調節(jié)改善植物生長的環(huán)境條件，使其植株自身進行光合作用，通過良好的光照及碳源補充，植株具有生長速度快、成活率等優(yōu)點。在對現(xiàn)有技術文獻查新檢索中發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枮?2221205.1，專利申請人為昆明市環(huán)境科學研究所，名稱為組合式植物光自養(yǎng)組培快繁裝置，該技術自述為本裝置在培養(yǎng)架各層隔段中放置有培養(yǎng)容器，各個培養(yǎng)容器進氣口分別與進氣管聯(lián)接，進氣管進口與消毒容器出口聯(lián)接，消毒容器進口與流量控制板出口聯(lián)接，流量控制板進口分別接二氧化碳碳源和空氣泵；培養(yǎng)架上裝有能控制每層培養(yǎng)容器中光源照度的電源控制盒，每個培養(yǎng)容器進氣口處接有控制閥；空氣壓縮泵進出裝有空氣過濾器，培養(yǎng)架底部裝有滑輪；培養(yǎng)容器出氣孔處裝有由壓蓋、過濾膜、聯(lián)接管構成的可調式出氣螺帽；消毒容器底部接有一根透明U形管。
上述技術由于采用普通日光燈照明(光波頻率)及長時間來自于頂光光源照射(固定光源)的因素影響，其工作狀況與自然生態(tài)存在較大的差異，同時，由于CO2加濕及溫度控制均未實現(xiàn)系統(tǒng)化供給，植物的光合作用不能充分發(fā)揮，植物的生長因此受到制約，造成上述裝置的缺點是占地面積大，組培植株成活率較低；另外，由于CO2出氣管布局不合理，CO2利用效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種組合式植物人工培養(yǎng)裝置。使其在保證無糖培養(yǎng)微繁殖的光照及碳源得到充分滿足的前提下，結合植物學、空氣動力學、光學、物理學的基本原理，使其克服了植物葉面生長發(fā)育脆弱，植株移栽的成活率低的問題，本實用新型最大限度的節(jié)省組培空間和節(jié)約能源。
本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本實用新型包括培養(yǎng)箱、溫度控制裝置、營養(yǎng)液漫流裝置、濕度控制裝置、納米燈、CO2裝置、調速電機、風機，其連接方式為培養(yǎng)箱以透明材質制成，其周邊截面形狀為等邊六角形，呈密封狀，等邊六角形的培養(yǎng)箱若干個組合呈蜂窩狀排列，培養(yǎng)箱內(nèi)設置營養(yǎng)液漫流裝置、納米燈，濕度控制裝置、CO2裝置設置在培養(yǎng)箱外，分別通過管道連接到培養(yǎng)箱內(nèi)，調速電機設置在培養(yǎng)箱的底部，其輸出軸通過培養(yǎng)箱箱體與設置在培養(yǎng)箱內(nèi)的CO2散氣管連接，風機設置在培養(yǎng)箱箱體上部，風機進氣口與培養(yǎng)箱箱體連接，風機出氣口與回路管道相接，回路管道與溫度控制裝置連接。
培養(yǎng)箱以透明材質制成，其周邊截面形狀為等邊六角形，呈密封狀，在等邊六邊形培養(yǎng)箱內(nèi)側有三條邊采用反光玻璃制成，反光玻璃邊按六邊形的六條邊間隔排列，使培養(yǎng)箱外部自然光線可通過未安裝反光玻璃的透明材質進入培養(yǎng)箱內(nèi)部。這樣培養(yǎng)箱內(nèi)既有反光玻璃形成的反射光源，又有外部光源。
若干培養(yǎng)箱可以組合，呈蜂窩狀排列，等邊六角形的箱體設計可使培養(yǎng)箱的結構體積最大化，且結構較牢固，多個等邊六角形培養(yǎng)箱體更容易可最大限度利用空間，同時也利于培養(yǎng)箱之間光源的相互傳遞，便于大規(guī)模、工廠化組培管理。
培養(yǎng)箱內(nèi)部從上至下設置若干組培層，培養(yǎng)層呈扁平狀圓椎體，橫截面為梯形狀，各培養(yǎng)層從垂直方向是由一根CO2散氣管自上而下垂直連接。
各培養(yǎng)層從平面方向以螺旋狀連接，形成由上而下由多個培養(yǎng)層組成的營養(yǎng)液漫流裝置，營養(yǎng)液漫流裝置頂端與營養(yǎng)液進液管相接，營養(yǎng)液漫流裝置底端與營養(yǎng)液出液管相接。
CO2散氣管自上而下貫穿培養(yǎng)箱，并與營養(yǎng)液漫流裝置相連，該箱體內(nèi)的CO2散氣管上均勻密布著針眼狀的小孔，CO2氣體可通過CO2散氣管上密布的小孔進入培養(yǎng)箱中，使培養(yǎng)箱中的CO2氣體均勻分布。
納米燈在沿箱體內(nèi)徑自上而下設置，與CO2散氣管呈平行狀，位于培養(yǎng)箱內(nèi)的CO2散氣管周圍，隨CO2散氣管同向同速運動。納米燈能均勻發(fā)出波長為640-660nm的紅光和波長為430-450nm的藍光，溫度控制裝置與CO2進氣管連接，CO2進氣管與帶有碳源的CO2裝置連接，溫度控制裝置通過CO2出氣管與水霧出氣管連接，呈“”狀，水霧出氣管與濕度控制裝置相接，濕度控制裝置又與水霧進氣管連接。
風機設置在培養(yǎng)箱箱體上部，風機進氣口與箱體相接，風機出氣口與回路管道相接，回路管道與溫度控制裝置連接。
本實用新型的工作原理如下CO2碳源通過CO2進氣管，經(jīng)溫度控制裝置進入CO2出氣管，CO2氣體在出氣管中經(jīng)過水霧進氣管時被加濕處理成為富含水份(含營養(yǎng)液水)的CO2氣體，富含水份(含營養(yǎng)液水)的CO2氣體經(jīng)CO2出氣管進入培養(yǎng)箱中的CO2散氣管，通過CO2散氣管表面分布的細小針孔狀氣眼，自下而上隨著CO2氣體的上浮，從CO2出氣管的針孔小洞中均勻滲出，使培養(yǎng)箱內(nèi)的CO2氣體均勻分布。
風機將箱體內(nèi)溫度過高的CO2氣體抽出，溫度較高的CO2氣體經(jīng)回路管道進入溫度控制裝置，溫度控制裝置根據(jù)設定的溫值，將高溫的CO2氣體實施降溫冷卻，使其達到符合標準溫度的CO2氣體，同時溫度控制裝置還將對冷卻后的CO2氣體進行氣體濃度檢測，并根據(jù)設定的氣體濃度值，從CO2進氣管自動補充CO2氣體，經(jīng)降溫、補充后的CO2氣體又循環(huán)至CO2出氣管，并經(jīng)CO2出氣管進入培養(yǎng)箱內(nèi)。這既提高了CO2氣體的使用效率，又節(jié)省了培養(yǎng)箱的降溫成本。
在CO2氣體循環(huán)的同時，植株生長所需的營養(yǎng)液經(jīng)營養(yǎng)液進液管源源不斷地流入培養(yǎng)箱內(nèi)的營養(yǎng)液漫流裝置，并沿營養(yǎng)液漫流旋轉下傾角度緩慢流至營養(yǎng)液漫流裝置底部，并從營養(yǎng)液出液管流出，經(jīng)外部循環(huán)再次流入營養(yǎng)液進液管。
本實用新型通過在培養(yǎng)箱內(nèi)徑放置納米燈作為培養(yǎng)箱內(nèi)的固定光源，由于在CO2出氣管上安裝的納米燈可隨軸承座轉動，因此作為動態(tài)光源。根據(jù)光波理論，波長為640-660nm的紅光，可以激發(fā)葉綠素光合作用的能力，有利于植物對碳水化合物的積累，波長為430-450nm的藍光，可促進了植物蛋白質與非碳水化合物的積累。本實用新型在該波長范圍是根據(jù)植物的葉綠素吸收光譜最強區(qū)而確定的，該波長最適宜植物的生長，可使植物的光合作用效率最高。同時安置在培養(yǎng)箱內(nèi)的固定光源，隨著CO2出氣管的緩慢轉動，利用螺旋狀營養(yǎng)液漫流旋梯的傾斜角度與固定光源產(chǎn)生的光波波長差距，模擬植株在自然界中的自然光源的照射，產(chǎn)生強弱光的不間斷變化，從而使植株能夠象在自然環(huán)境中生長一樣，植物葉面正常的氣孔開閉可得到充分煅煉，植株生命力旺盛。本實用新型克服了原有裝置采用靜止的頂光照射所造成的植物葉面葉綠素胞子及其光合磷酸化合酶系統(tǒng)生長發(fā)育脆弱的問題，這使得培養(yǎng)箱內(nèi)的植株的葉面氣孔開閉受阻，植株移栽的成活率低。植株通過培養(yǎng)箱內(nèi)不斷變化的側光光波的照射，使植株葉面、莖都可接受到光波照射，葉和莖同時進行光合作用，這加快了植株的生長速度，從而提高了植株的移栽至自然環(huán)境中的生存調節(jié)能力。
二氧化碳濃度和光照條件是植物進行光合作用的二個最重要因素，大氣中的二氧化碳濃度只有330ppm，如果以容積表示，僅為大氣的0.03％，植物每合成一克葡萄糖，葉片要從2250升空氣中才能均勻吸收到足夠(一克葡萄糖)的二氧化碳，因此二氧化碳濃度往往成為植物光合作用的限制因子。CO2濃度對植物的光合速率的影響既有“飽和點”也有“補償點”，因此培養(yǎng)箱中植株對二氧化碳氣體吸收效率尤其重要。由于原裝置容器為扁平狀，其CO2進氣孔與CO2出氣孔為同一平面和垂線，根據(jù)空氣動力學原理分析，CO2氣體從進氣孔到出氣孔的過程中，箱內(nèi)四周會因氣流產(chǎn)生氣體循環(huán)死角，使得箱體內(nèi)的CO2氣體分布不均勻，氣體有效作用面積在箱體內(nèi)呈“橄欖狀”分布。箱體約2/5的植株因無法得到新鮮的CO2氣體補充，使植株的生長和健康受到嚴重影響。本實用新型CO2氣體經(jīng)溫度控制箱進入回路管道，通過回路管道上的濕度控制箱，對CO2氣體加濕，加濕后的CO2氣體通過回路管道進入內(nèi)置于培養(yǎng)箱的CO2出氣管，并從CO2出氣管的針孔小洞中均勻滲出，使培養(yǎng)箱內(nèi)各角落的CO2氣體均勻分布。通過培養(yǎng)箱內(nèi)植物的吸收及光合作用，由置于培養(yǎng)箱外部的風機抽出，抽出的CO2氣體溫度較高，高溫的CO2氣體經(jīng)回路管道進入溫度控制箱，通過溫度控制箱對氣體的冷卻后，通過回路管道得到CO2氣體碳源的補充，再加濕回流到組培箱內(nèi)，這樣既保證了CO2的使用效率，克服了氣體“死角”，又能夠對組培箱內(nèi)的溫度進行有效調節(jié)。
原裝置沒有解決循環(huán)營養(yǎng)液設計，其組培基質只能使用瓊脂、珍珠巖、砂、蛭石及其他載體生成，組培效率降低，組培成本高，且組培基質必須經(jīng)120℃的高溫滅菌后方可使用，操作上增加了組培植株的污染機率。另外，由于基質間隙小透氣不良，會引起植株的爛根現(xiàn)象，若基質的PH值控制不當，固體基質會積累了大量的有害成分，對植株的生長造成極大影響。本實用新型采用營養(yǎng)液漫流技術，通過人工創(chuàng)造的作物根系生長環(huán)境取代土壤環(huán)境，使營養(yǎng)液直接與植物根系接觸，不用基質固定根系的組培方法。當營養(yǎng)液沿營養(yǎng)液漫流旋梯流過植株根系，循環(huán)供應，植物從營養(yǎng)液中便可獲取生長所需的各種養(yǎng)份。該方法省水、省肥、省工，還可使植株根、莖、葉均衡健壯，不污染環(huán)境，有利于對植株的規(guī)?；⒐S化組培應用。
本實用新型在傳統(tǒng)的植株種植工藝方面有很大的突破，解決了傳統(tǒng)組織培養(yǎng)中存在的污染率高，植物生長發(fā)育不良，生理形態(tài)紊亂，畸形，生長發(fā)育延緩或死亡等問題，可顯著提高種苗質量，縮短培養(yǎng)周期，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。該項技術的使用，對提高我省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術水平，保障物種的優(yōu)良品質，物種的多樣性，改善生態(tài)環(huán)境，增加農(nóng)民收入，具有重大的意義。


圖1本實用新型結構示意圖(一)
圖2本實用新型結構示意圖(二)圖3本實用新型空間布置示意圖具體實施方式
如圖1、圖2、圖3所示，本實用新型包括培養(yǎng)箱1、溫度控制裝置2、營養(yǎng)液漫流裝置3、濕度控制裝置4、納米燈5、CO2裝置6、調速電機7，風機8，其連接方式為培養(yǎng)箱1以透明材質制成，其周邊截面形狀為等邊六角形，呈密封狀，等邊六角形的培養(yǎng)箱1若干個組合呈蜂窩狀排列，培養(yǎng)箱1內(nèi)設置營養(yǎng)液漫流裝置3、納米燈5，濕度控制裝置4、CO2裝置6設置在培養(yǎng)箱1外，分別通過管道連接到培養(yǎng)箱1內(nèi)，調速電機7設置在培養(yǎng)箱1的底部，其輸出軸通過培養(yǎng)箱1箱體與設置在培養(yǎng)箱1內(nèi)的CO2散氣管11連接，風機8設置在培養(yǎng)箱1箱體上部，風機8進氣口與培養(yǎng)箱1箱體連接，風機8出氣口與回路管道相接，回路管道與溫度控制裝置4連接。
在等邊六邊形培養(yǎng)箱1內(nèi)側設置有三條邊采用反光玻璃9，反光玻璃9邊按六邊形的六條邊間隔排列。
培養(yǎng)箱1內(nèi)部從上至下設置若干培養(yǎng)層10，培養(yǎng)層10呈扁平狀圓椎體，橫截面為梯形狀，各培養(yǎng)層10從垂直方向是由一根CO2散氣管11自上而下垂直連接。
各培養(yǎng)層10從平面方向以螺旋狀連接，形成由上而下由多個培養(yǎng)層10組成的營養(yǎng)液漫流裝置3，營養(yǎng)液漫流裝置3頂端與營養(yǎng)液進液管相接，營養(yǎng)液漫流裝置3底端與營養(yǎng)液出液管相接。
CO2散氣管11自上而下貫穿培養(yǎng)箱1，并與營養(yǎng)液漫流裝置3相連，CO2散氣管11上均勻密布著針眼狀的小孔。
納米燈5在沿培養(yǎng)箱1箱體內(nèi)徑自上而下設置，與CO2散氣管11呈平行狀，位于培養(yǎng)箱1內(nèi)的CO2散氣管11周圍，隨CO2散氣管11同向同速運動。納米燈5發(fā)出的波長為640-660nm的紅光和波長為430-450nm的藍光，溫度控制裝置2與CO2進氣管連接，CO2進氣管與帶有碳源的CO2裝置6連接，溫度控制裝置2通過CO2出氣管與水霧出氣管連接，呈“”狀，水霧出氣管與濕度控制裝置4相接，濕度控制裝置4又與水霧進氣管連接。
權利要求1.一種組合式植物人工培養(yǎng)裝置，包括培養(yǎng)箱(1)、CO2裝置(6)、風機(8)，其特征在于，還包括溫度控制裝置(2)、營養(yǎng)液漫流裝置(3)、濕度控制裝置(4)、納米燈(5)、調速電機(7)，其連接方式為所述的培養(yǎng)箱(1)以透明材質制成，其周邊截面形狀為等邊六角形，呈密封狀，等邊六角形的培養(yǎng)箱(1)若干個組合呈蜂窩狀排列，培養(yǎng)箱(1)內(nèi)設置營養(yǎng)液漫流裝置(3)、納米燈(5)，濕度控制裝置(4)、CO2裝置(6)設置在培養(yǎng)箱(1)外，分別通過管道連接到培養(yǎng)箱(1)內(nèi)，調速電機(7)設置在培養(yǎng)箱(1)的底部，其輸出軸通過培養(yǎng)箱(1)箱體與設置在培養(yǎng)箱(1)內(nèi)的CO2散氣管(11)連接，風機(8)設置在培養(yǎng)箱(1)箱體上部，風機(8)進氣口與培養(yǎng)箱(1)箱體連接，風機(8)出氣口與回路管道相接，回路管道與溫度控制裝置(4)連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的組合式植物人工培養(yǎng)裝置，其特征是，所述的培養(yǎng)箱(1)內(nèi)側設置有三條邊采用反光玻璃(9)，反光玻璃(9)邊按六邊形的六條邊間隔排列。
3.根據(jù)權利要求1所述的組合式植物人工培養(yǎng)裝置，其特征是，所述的培養(yǎng)箱(1)內(nèi)部從上至下設置若干培養(yǎng)層(10)，培養(yǎng)層(10)呈扁平狀圓椎體，橫截面為梯形狀，各培養(yǎng)層(10)從垂直方向是由一根CO2散氣管(11)自上而下垂直連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的組合式植物人工培養(yǎng)裝置，其特征是，所述的各培養(yǎng)層(10)從平面方向以螺旋狀連接，形成由上而下由多個培養(yǎng)層(10)組成的營養(yǎng)液漫流裝置(3)，營養(yǎng)液漫流裝置(3)頂端與營養(yǎng)液進液管相接，營養(yǎng)液漫流裝置(3)底端與營養(yǎng)液出液管相接。
5.根據(jù)權利要求1或者3所述的組合式植物人工培養(yǎng)裝置，其特征是，所述的培養(yǎng)箱(1)自上而下貫穿CO2散氣管(11)，CO2散氣管(11)與營養(yǎng)液漫流裝置(3)相連，CO2散氣管(11)上均勻密布著針眼狀的小孔。
6.根據(jù)權利要求1所述的組合式植物人工培養(yǎng)裝置，其特征是，所述的納米燈(5)在沿培養(yǎng)箱(1)箱體內(nèi)徑自上而下設置，與CO2散氣管(11)呈平行狀，位于培養(yǎng)箱(1)內(nèi)的CO2散氣管(11)周圍，隨CO2散氣管(11)同向同速運動。
7.根據(jù)權利要求6所述的組合式植物人工培養(yǎng)裝置，其特征是，所述的納米燈(5)發(fā)出的波長為640-660nm的紅光和波長為430-450nm的藍光。
8.根據(jù)權利要求1所述的組合式植物人工培養(yǎng)裝置，其特征是，所述的溫度控制裝置(2)與CO2進氣管連接，CO2進氣管與帶有碳源的CO2裝置(6)連接，溫度控制裝置(2)通過CO2出氣管與水霧出氣管連接，呈“”狀。
9.根據(jù)權利要求8所述的組合式植物人工培養(yǎng)裝置，其特征是，所述的水霧出氣管與濕度控制裝置(4)相接，濕度控制裝置(4)又與水霧進氣管連接。
專利摘要一種組合式植物人工培養(yǎng)裝置，屬于農(nóng)業(yè)機械領域。培養(yǎng)箱以透明材質制成，其周邊截面形狀為等邊六角形，呈密封狀，等邊六角形的培養(yǎng)箱若干個組合呈蜂窩狀排列，培養(yǎng)箱內(nèi)設置營養(yǎng)液漫流裝置、納米燈，濕度控制裝置、CO2裝置設置在培養(yǎng)箱外，分別通過管道連接到培養(yǎng)箱內(nèi)，調速電機設置在培養(yǎng)箱的底部，與培養(yǎng)箱箱體連接，調速電機設置在培養(yǎng)箱的底部，其輸出軸通過培養(yǎng)箱箱體與設置在培養(yǎng)箱內(nèi)的CO
文檔編號A01G9/20GK2666132SQ20032012267
公開日2004年12月29日 申請日期2003年12月19日 優(yōu)先權日2003年12月19日
發(fā)明者章永泰 申請人:章永泰