專利名稱:用于進(jìn)行植物的氣體釋放和氣體轉(zhuǎn)化規(guī)律研究的密閉裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種植物氣體研究的密閉裝置,特別適用于進(jìn)行植物的氣體釋放和氣體轉(zhuǎn)化 規(guī)律研究。
背景技術(shù):
在自然界中植物扮演非常重要的作用,吸收C02、提供02,與此同時(shí)還釋放一些微量氣
體。植物良好的生長(zhǎng)離不開光照、溫度、濕度、空氣、水分、營(yíng)養(yǎng)等條件。在開放條件下, 很難進(jìn)行植物的氣體釋放和氣體轉(zhuǎn)化測(cè)試,在密閉的條件下其環(huán)境條件又很難滿足,現(xiàn)有的 密閉條件下植物的氣體釋放和氣體轉(zhuǎn)化規(guī)律研究的密閉裝置,存在光強(qiáng)、溫濕度、風(fēng)速等培 養(yǎng)條件不可調(diào)控的缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及了一種植物的氣體釋放和氣體轉(zhuǎn)化規(guī)律研究的密閉裝置,其目的是為了克服 現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種密閉性好,光照、溫濕度、風(fēng)速、水分灌溉等培養(yǎng)條件可調(diào)控的 裝置。
為了達(dá)到上述目的,所采用的技術(shù)方案是 一種用于進(jìn)行植物的氣體釋放和氣體轉(zhuǎn)化規(guī)
律研究的密閉裝置,主要由植物生長(zhǎng)室l、氣體管道2、氣體冷卻室3、液體收集器4、循環(huán) 水泵5、氣體分析器6、光照系統(tǒng)7組成,其特征在于植物的生長(zhǎng)空間是完全密閉的,光照、 溫濕度、風(fēng)速、水分灌溉等培養(yǎng)條件可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行合理的調(diào)控。
所述的植物生長(zhǎng)室l內(nèi)植物栽培基質(zhì)為土壤19,基質(zhì)厚度為5 40cm,基質(zhì)底部有篩網(wǎng) 16,篩網(wǎng)16孔徑為1 20mm,篩網(wǎng)16距離植物生長(zhǎng)間底部高度為1 20cm,基質(zhì)上方有氣 體溫濕度儀21。
所述的氣體管道2中設(shè)有風(fēng)扇22,風(fēng)扇22的風(fēng)速為0.1 5.0m/s,氣體管道2具有伸縮 性,氣體管道2的左端與植物生長(zhǎng)室1相連接,氣體管道2的右端與氣體冷卻室3相連接。
所述的氣體冷卻室3內(nèi)部設(shè)有熱交換器9,熱交換器9與密閉裝置外部的控溫水箱10連 接,植物生長(zhǎng)室1的熱空氣經(jīng)風(fēng)扇22與熱交換器9接觸時(shí)降溫形成冷凝液,經(jīng)降溫后的氣體 返回植物生長(zhǎng)室1,密閉裝置內(nèi)的溫度因此可以調(diào)控在20 40 。C范圍內(nèi),濕度控制在50% 90%范圍內(nèi)。
所述的氣體冷卻室3的上面有壓力表8,可以檢驗(yàn)密閉裝置的氣密性和裝置內(nèi)部的壓力
變化,氣體冷卻室3的下面與液體收集器4連接處設(shè)有閥門12和冷凝液采樣口 11,可以用
來(lái)取樣分析冷凝液的性質(zhì)。
所述的液體收集器4可以將熱空氣經(jīng)過(guò)熱交換器9時(shí)產(chǎn)生的冷凝液體集中起來(lái),液體收 集器4內(nèi)有指示液體容量的刻度標(biāo)14和液體取樣孔13,液體取樣孔13距離液體收集器4底 0.1 10cm 。
所述的循環(huán)水泵5可以將液體收集器4中的水通過(guò)水管15注入植物生長(zhǎng)室1內(nèi)的基質(zhì) 19中,基質(zhì)19中設(shè)有濕度傳感器17和水位傳感器18,它們可以用來(lái)調(diào)控循環(huán)水泵5的工作, 當(dāng)基質(zhì)濕度低于設(shè)定值時(shí),水泵5開始工作向基質(zhì)注水,當(dāng)水位達(dá)到傳感器18時(shí),水泵停止 注水,多余的水通過(guò)水管15返回至液體收集器4中,可以通過(guò)取樣孔13進(jìn)行灌溉液體的取樣 分析。
所述的光照系統(tǒng)7由LED紅光和藍(lán)光組成,可以根據(jù)植物氣體研究不同需求,調(diào)節(jié)光強(qiáng) 0 2000pmol'm—2-s-1 。
所述的植物生長(zhǎng)室1兩側(cè)有2 5個(gè)氣體檢測(cè)端口 20,可以連接氣體分析儀器6進(jìn)行在 線檢測(cè),也可以取氣體樣品另行分析。
本裝置主體材料采用有機(jī)玻璃制作,裝置體積在10L 100L,所有連接處均嚴(yán)格密封, 裝置密封度高。
本裝置的有益效果是具有密閉性好,抗外界干擾能力強(qiáng),光照、溫濕度、風(fēng)速、水分 灌溉等培養(yǎng)條件可調(diào)控,有利于研究植物在密閉條件下的氣體釋放和氣體轉(zhuǎn)化規(guī)律。
圖l:本發(fā)明專利的裝置結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明專利的具體實(shí)施方案加以說(shuō)明。
一種用于進(jìn)行植物的氣體釋放和氣體轉(zhuǎn)化規(guī)律研究的密閉裝置,主要由植物生長(zhǎng)室1、
氣體管道2、氣體冷卻室3、液體收集器4、循環(huán)水泵5、氣體分析器6、光照系統(tǒng)7組成, 其特征在于植物的生長(zhǎng)空間是完全密閉的,光照、溫濕度、風(fēng)速、水分灌溉等培養(yǎng)條件可 以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行合理的調(diào)控。
設(shè)計(jì)的密閉裝置植物生長(zhǎng)室1為直徑30cm的圓柱體,高為100cm,上下兩層l's」用法蘭 緊密連接,通氣管道2內(nèi)徑為8mm,長(zhǎng)度為40cm,氣體冷卻間3釆用圓柱式設(shè)計(jì),內(nèi)徑15cm,
底部為圓錐設(shè)計(jì),總體高度100cm,氣體冷卻室3連接液體收集器4,整體密閉空間為36.28L, 整個(gè)裝置氣密性好。
進(jìn)行試驗(yàn)的植物為葉用萵苣',進(jìn)行檢測(cè)的代表氣體為02和C02。
植物生長(zhǎng)室1內(nèi)植物栽培基質(zhì)為土壤19,基質(zhì)厚度為10cm,基質(zhì)底部有篩網(wǎng)16,篩網(wǎng) 16的孔徑為5mm,篩網(wǎng)16距離植物生長(zhǎng)間底部高度為2cm。
氣體管道2中設(shè)有風(fēng)扇22,風(fēng)扇22的風(fēng)速為1.0m/s,氣體管道具有伸縮性,氣體管道2 的左端與植物生長(zhǎng)室1連接,氣體管道2的右端與氣體冷卻室3相連接,風(fēng)扇孔徑為8mm. 長(zhǎng)度為40cm。
氣體冷卻室3內(nèi)部設(shè)有熱交換器9,熱交換器9與密閉裝置外部的控溫水箱10連接,植 物生長(zhǎng)室1的熱空氣經(jīng)風(fēng)扇21與熱交換器9接觸時(shí)降溫形成冷凝液,經(jīng)降溫后的氣體返回植 物生長(zhǎng)室l,密閉裝置內(nèi)的溫度因此可以調(diào)控在28 3(TC范圍內(nèi),濕度控制在75% 80%。
氣體冷卻室3的上面有壓力表8,從讀數(shù)觀察得知實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氣密性很好。氣體冷卻室3 的下面與液體收集器4連接處設(shè)有閥門13和冷凝液采樣口 14,可以用來(lái)取樣分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程 中冷凝液的體積和性質(zhì)。
液體收集器4可以將熱空氣經(jīng)過(guò)熱交換器9時(shí)產(chǎn)生的冷凝液體集中起來(lái),液體收集器4 內(nèi)有指示液體容量的刻度標(biāo)14和液體取樣孔13,液體取樣孔13距離液體收集器底2cm 。
循環(huán)水泵5可以將液體收集器4中的水通過(guò)水管15注入植物生長(zhǎng)室1內(nèi)的基質(zhì)19中, 基質(zhì)19中設(shè)有濕度傳感器17和水位傳感器18,它們可以用來(lái)調(diào)控循環(huán)水泵5的工作,當(dāng)基 質(zhì)濕度低于設(shè)定值70%時(shí),水泵5丌始工作向基質(zhì)注水,當(dāng)水位達(dá)到傳感器18時(shí),水泵停止 注水,多余的水通過(guò)水管15返回至液體收集器4中,可以通過(guò)取樣孔13進(jìn)行灌溉液體的取樣 分析。
光照系統(tǒng)7由90%的LED紅光和10%的LED藍(lán)光組成,調(diào)節(jié)光強(qiáng)為15(Vmo卜m^s-i。
植物生長(zhǎng)室1兩側(cè)有2個(gè)氣體檢測(cè)端口 20,連接氣體分析器6設(shè)定為進(jìn)行02和C02的 在線分析檢測(cè)。
由上述內(nèi)容可清楚地知道密閉裝置的結(jié)構(gòu)組成和相互關(guān)系,也知道了實(shí)驗(yàn)的代表植物為 萵苣,測(cè)試氣體為02和(:02,培養(yǎng)條件為光強(qiáng)15(^moHn《s-',空氣溫度28 30 °C,空氣 濕度為75% 80 %, 基質(zhì)濕度為70%,風(fēng)速為1.0 m/s 。
首先,在密閉反應(yīng)器內(nèi)只有土壤基質(zhì),基質(zhì)濕度70%,基質(zhì)面積7.0650m2,測(cè)試周期24h. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果為CO2的生成速率1.8306g.w—2.c/a_y—1 , 02的消耗速率4.3509g. T2 tto少—1 。
然后,在密閉反應(yīng)器內(nèi)移栽3棵已長(zhǎng)有12片葉子的萵苣,待萵苣完全恢復(fù)生長(zhǎng)穩(wěn)定時(shí), 將裝置密閉進(jìn)行氣體測(cè)試,試驗(yàn)周期24 h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果C02的生成速率0.02636g.w_2 ,
02的消耗速率0.01917g.w—2-鄉(xiāng)—'。
本發(fā)明一種用于進(jìn)行植物的氣體釋放和氣體轉(zhuǎn)化規(guī)律研究的密閉裝置,可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需 要研究植物的不同種類,不伺生長(zhǎng)階段的氣體分析,也可以研究同一植物的在不同培養(yǎng)參數(shù) 條件氣體如何變化,具有很強(qiáng)的調(diào)控性和應(yīng)用性。
本發(fā)明可應(yīng)用于空間站、空間永久基地等密閉系統(tǒng)研究,也可應(yīng)用于地面溫室、空氣凈 化等植物氣體研究領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1、一種用于進(jìn)行植物的氣體釋放和氣體轉(zhuǎn)化規(guī)律研究的密閉裝置,主要由植物生長(zhǎng)室1、氣體管道2、氣體冷卻室3、液體收集器4、循環(huán)水泵5、氣體分析器6、光照系統(tǒng)7組成,其特征在于植物的生長(zhǎng)空間是完全密閉的,光照、溫濕度、風(fēng)速、水分灌溉等培養(yǎng)條件可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行合理的調(diào)控。
2、 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的用于進(jìn)行植物的氣體釋放和氣體轉(zhuǎn)化規(guī)律研究的密閉裝置, 其特征在于植物生長(zhǎng)室1內(nèi)植物栽培基質(zhì)為土壤19,基質(zhì)厚度為5 40cm,基質(zhì)底部有篩 網(wǎng)16,篩網(wǎng)16孔徑為1 20mm,篩網(wǎng)距離植物生長(zhǎng)室1底部高度為1 20cm,基質(zhì)上方有 氣體溫濕度儀21。
3、 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的用于進(jìn)行植物的氣體釋放和氣體轉(zhuǎn)化規(guī)律研究的密閉裝置, 其特征在于氣體管道2中設(shè)有風(fēng)扇22,風(fēng)扇22的風(fēng)速為0.1 5.0m/s,氣體管道2具有伸 縮性,氣體管道2的左端與植物生長(zhǎng)室1相連接,氣體管道2的右端與氣體冷卻室3相連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的用于進(jìn)行植物的氣體釋放和氣體轉(zhuǎn)化規(guī)律研究的密閉裝置, 其特征在于氣體冷卻室3內(nèi)部設(shè)有熱交換器9,熱交換器9與密閉裝置外部的控溫水箱10 連接,植物生長(zhǎng)室1的熱空氣經(jīng)風(fēng)扇22與熱交換器9接觸時(shí)降溫形成冷凝液,經(jīng)降溫后的氣 體返回植物生長(zhǎng)室1,密閉裝置內(nèi)的溫度因此可以調(diào)控在20 40 °C范圍內(nèi),濕度控制在50% 90%范圍內(nèi)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的用于進(jìn)行植物的氣體釋放和氣體轉(zhuǎn)化規(guī)律研究的密閉裝置, 其特征在于氣體冷卻室3的上面有壓力表8,可以檢驗(yàn)密閉裝置的氣密性和裝置內(nèi)部的壓 力變化,氣體冷卻間3的下面與'液體收集器4連接處設(shè)有閥門12和冷凝液采樣口 11。
6、 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的用于進(jìn)行植物的氣體釋放和氣體轉(zhuǎn)化規(guī)律研究的密閉裝置, 其特征在于液體收集器4可以將熱空氣經(jīng)過(guò)熱交換器9時(shí)產(chǎn)生的冷凝液體集中起來(lái),液體 收集器4內(nèi)有指示液體容量的刻度標(biāo)14和液體取樣孔13,液體取樣孔13距離液體收集器4 底0. 1 10cm 。
7、 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的用于進(jìn)行植物的氣體釋放和氣體轉(zhuǎn)化規(guī)律研究的密閉裝置, 其特征在于循環(huán)水泵5可以將液體收集器4中的水通過(guò)水管15注入植物生長(zhǎng)室1內(nèi)的基質(zhì) 19中,基質(zhì)19中設(shè)有濕度傳感器17和水位傳感器18,它們可以用來(lái)調(diào)控循環(huán)水泵5的工作, 當(dāng)基質(zhì)濕度低于設(shè)定值時(shí),水泵5丌始工作向基質(zhì)注水,當(dāng)水位達(dá)到傳感器i8時(shí),水泵停止 注水,多余的水通過(guò)水管15返回至液體收集器4中,可以通過(guò)取樣孔13進(jìn)行灌溉液體的取樣 分析。
8、 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的用于進(jìn)行植物的氣體釋放和氣體轉(zhuǎn)化規(guī)律研究的密閉裝置, 其特征在于光照系統(tǒng)7由LED紅光和藍(lán)光組成,可以根據(jù)植物氣體研究不同需求,調(diào)節(jié)光 強(qiáng)0 2000nmol.m-2's-1 。
9、根據(jù)權(quán)利要求書1所述的用于進(jìn)行植物的氣體釋放和氣體轉(zhuǎn)化規(guī)律研究的密閉裝置, 其特征在于植物生長(zhǎng)室1兩側(cè)有2 5個(gè)氣體檢測(cè)端口 20,可以連接氣體分析器6進(jìn)行在 線檢測(cè),也可以取氣體樣品另行分析。
全文摘要
本發(fā)明涉及了一種用于進(jìn)行植物的氣體釋放和氣體轉(zhuǎn)化規(guī)律研究的密閉裝置,主要由植物生長(zhǎng)室1、氣體管道2、氣體冷卻室3、液體收集器4、循環(huán)水泵5、氣體分析器6、光照系統(tǒng)7組成,其特征在于植物的生長(zhǎng)空間是完全密閉的,光照、溫濕度、風(fēng)速、水分灌溉等培養(yǎng)條件可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行合理的調(diào)控。本裝置的有益效果是具有密閉性好,抗外界干擾能力強(qiáng),光照、溫濕度、風(fēng)速、水分灌溉等條件可調(diào)控,有利于研究植物在密閉條件下的氣體釋放和氣體轉(zhuǎn)化規(guī)律。本發(fā)明可應(yīng)用于空間站、空間永久基地等密閉系統(tǒng)研究,也可應(yīng)用于地面溫室、空氣凈化等植物氣體研究領(lǐng)域。
文檔編號(hào)A01G9/00GK101347081SQ200810117948
公開日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2008年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月18日
發(fā)明者于承迎, 紅 劉, 邢一東 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)