本發(fā)明涉及同位素標(biāo)記技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種培養(yǎng)高豐度同位素碳、氮雙標(biāo)記植物樣品的循環(huán)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，作物秸稈所含的碳、氮元素在土壤中的循環(huán)過程已成為植物營養(yǎng)學(xué)、土壤學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。同位素示蹤技術(shù)是研究作物秸稈在土壤中分解和轉(zhuǎn)化過程的關(guān)鍵技術(shù)，能夠有效揭示秸稈元素的釋放規(guī)律和有機(jī)養(yǎng)分的生物有效性。被穩(wěn)定性同位素氮(¹⁵n)標(biāo)記的作物秸稈施入土壤中，通過測定土壤不同組分中¹⁵n豐度的變化，就能準(zhǔn)確計(jì)算秸稈¹⁵n養(yǎng)分向土壤、植物轉(zhuǎn)移的數(shù)量，以及通過氣體、淋溶等途徑損失的比例。同樣，利用穩(wěn)定性同位素碳(¹³c)示蹤，結(jié)合現(xiàn)代分子生物學(xué)方法，誕生了一系列穩(wěn)定性同位素探針技術(shù)(sip)，用以研究和描述秸稈碳的分解去向，以及通過生化作用合成生物大分子的生物過程，從而進(jìn)一步地揭示了秸稈分解的微生物學(xué)機(jī)制。然而，秸稈碳、氮轉(zhuǎn)化是一個(gè)相互聯(lián)系的循環(huán)過程，二者同時(shí)發(fā)生，轉(zhuǎn)化機(jī)理緊密聯(lián)系、不可分割。因此，研究秸稈碳、氮轉(zhuǎn)化過程的基礎(chǔ)和前提就是獲得高豐度的同位素碳、氮雙標(biāo)記植物樣品。

已有的植物同位素標(biāo)記技術(shù)均以單一元素標(biāo)記為主。中國發(fā)明專利cn200610019742.4、cn201310513820.6以及實(shí)用新型專利cn201420736248.x均公開了一種二氧化碳同位素(¹³c-co2)的標(biāo)記裝置，且以土壤培養(yǎng)的植物為標(biāo)記對象，不涉及同時(shí)標(biāo)記兩種同位素；盡管發(fā)明專利cn201410342182.0公開了一種同位素莖稈雙標(biāo)記示蹤方法，但此方法主要利用¹³c-葡萄糖和¹⁵n-尿素直接注入植物體內(nèi)，主要用于研究根系分泌物，此標(biāo)記方法不屬于植物正常的同化作用范疇，與植物通過正常的光合作用同化二氧化碳和通過正常的根系吸收同化氮素相比有巨大差異。

大部分同位素標(biāo)記方法以土壤為培養(yǎng)基質(zhì)，由于土壤本身含有大量的普通碳原子(¹²c)，通過微生物呼吸作用，這些碳原子會以¹²c-co2形態(tài)大量釋放到空氣中被植物吸收利用，導(dǎo)致被標(biāo)記的植物樣品的¹³c豐度降低。在研究作物秸稈分解過程中，低豐度的同位素植物樣品無法實(shí)現(xiàn)在分子水平上(如dna水平)對碳原子進(jìn)行示蹤；此外，以土壤為培養(yǎng)基質(zhì)進(jìn)行¹⁵n標(biāo)記時(shí)，土壤中大量的普通氮原子(¹⁴n)也會被植物吸收，造成植物體¹⁵n豐度過低。因此，選擇適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)方式是獲得高豐度同位素碳、氮雙標(biāo)記植物樣品的前提條件。

已有的植物同位素標(biāo)記技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)整個(gè)植物生育期的連續(xù)循環(huán)標(biāo)記，造成同位素浪費(fèi)嚴(yán)重，標(biāo)記成本高，例如，¹³c-co2脈沖標(biāo)記過程中，當(dāng)密閉空間被定時(shí)打開時(shí)大量的¹³c-co2釋放；又如水培條件下營養(yǎng)液中的¹⁵n養(yǎng)分無法循環(huán)利用，舊營養(yǎng)液中大量的¹⁵n丟棄浪費(fèi)。連續(xù)循環(huán)標(biāo)記的技術(shù)難點(diǎn)在于密閉環(huán)境中的空氣濕度會不斷加大，導(dǎo)致植物生長環(huán)境惡化，霉菌等病害加劇，植物生長受阻，導(dǎo)致植物同位素標(biāo)記失??；如何實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定同位素碳、氮的連續(xù)循環(huán)標(biāo)記是獲得高豐度雙標(biāo)記植物樣品的關(guān)鍵所在。

目前，本領(lǐng)域?qū)ι鲜鰡栴}并未提供系統(tǒng)化的解決方案。然而，獲得高豐度雙標(biāo)記植物樣品是研究植物殘?bào)w碳、氮分解過程與機(jī)理的必須材料。因此，亟需一種低成本、高效率、一體化的培養(yǎng)同位素碳、氮雙標(biāo)記植物的循環(huán)系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明提供一種培養(yǎng)高豐度同位素碳、氮雙標(biāo)記植物樣品的循環(huán)系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有同位素標(biāo)記技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)同位素碳、氮雙標(biāo)記的循環(huán)培養(yǎng)，不能獲得高豐度的雙標(biāo)記植物樣品的問題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種培養(yǎng)高豐度同位素碳、氮雙標(biāo)記植物樣品的循環(huán)系統(tǒng)，包括密閉培養(yǎng)室、co2注射器、氣體平衡裝置、營養(yǎng)液注射器以及營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)；所述密閉培養(yǎng)室包括上部的透明罩和下部的底座，所述底座與所述透明罩連接，所述透明罩內(nèi)設(shè)有半導(dǎo)體冷凝除濕裝置，所述透明罩外密封連接所述co2注射器和所述氣體平衡裝置；所述營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)包括培養(yǎng)盆、儲液室、外排蠕動泵、紫外滅菌裝置、循環(huán)蠕動泵以及匯合池，所述培養(yǎng)盆、儲液室、外排蠕動泵、紫外滅菌裝置、循環(huán)蠕動泵以及匯合池依次連接形成循環(huán)回路；所述匯合池還連接所述半導(dǎo)體冷凝除濕裝置和所述營養(yǎng)液注射器；所述培養(yǎng)盆和所述儲液室從上到下依次設(shè)于所述底座內(nèi)，所述培養(yǎng)盆的頂部連通所述透明罩，所述培養(yǎng)盆內(nèi)設(shè)有石英砂，所述石英砂中置入已催芽的植物種子。

其中，所述培養(yǎng)盆與所述儲液室通過導(dǎo)流管連通，所述儲液室內(nèi)設(shè)有第一浮球液位開關(guān)。

其中，所述紫外滅菌裝置包括紫外滅菌室，所述紫外滅菌室內(nèi)設(shè)有紫外燈和第二浮球液位開關(guān)，所述第二浮球液位開關(guān)的下限水位高于所述紫外滅菌室的底部。

其中，半導(dǎo)體冷凝除濕裝置包括箱體，所述箱體內(nèi)設(shè)有依次連接的散熱器、半導(dǎo)體制冷片和冷凝器。

其中，所述箱體內(nèi)還設(shè)有風(fēng)扇，所述風(fēng)扇安裝于靠近所述散熱器的位置處，所述箱體的側(cè)壁上開設(shè)通風(fēng)孔。

其中，所述箱體的底部設(shè)有靠近所述冷凝器的漏斗，所述箱體依次連通所述漏斗和所述匯合池。

其中，所述透明罩和所述底座均為開口端設(shè)有凸緣的筒形件，所述透明罩的凸緣與所述底座的凸緣相互對應(yīng)連接，所述透明罩的凸緣與所述底座的凸緣之間設(shè)有硅膠墊，用以實(shí)現(xiàn)所述透明罩與所述底座的密封連接。

其中，所述氣體平衡裝置包括氣體平衡罐，所述氣體平衡罐內(nèi)設(shè)有橫向設(shè)置的活塞，所述氣體平衡罐上設(shè)有連通所述透明罩的開口，所述開口位于所述活塞的下部。

其中，所述儲液區(qū)密封連接有廢液注射器。

其中，所述透明罩內(nèi)設(shè)有co2紅外傳感器。

(三)有益效果

本發(fā)明提供的一種培養(yǎng)高豐度同位素碳、氮雙標(biāo)記植物樣品的循環(huán)系統(tǒng)，相比于現(xiàn)有技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

1、本發(fā)明的培養(yǎng)高豐度同位素碳、氮雙標(biāo)記植物樣品的循環(huán)系統(tǒng)，通過密閉培養(yǎng)室、氣體平衡裝置以及營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了碳、氮同位素的同時(shí)標(biāo)記，能夠?qū)崿F(xiàn)氮同位素的循環(huán)利用，且該系統(tǒng)整體密封，無普通¹²c和¹⁴n的污染，使得培養(yǎng)得到的雙標(biāo)記植物碳、氮同位素豐度很高。

2、在營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)中設(shè)有紫外滅菌裝置，能夠使得營養(yǎng)液中的¹⁵n通過紫外線滅菌后循環(huán)利用，且不改變氮素形態(tài)，不影響植物的吸收，通過¹⁵n-營養(yǎng)液被植物二次利用，提高了同位素利用率，降低標(biāo)記成本；

3、在培養(yǎng)區(qū)內(nèi)設(shè)置作為培養(yǎng)基質(zhì)石英砂，能夠解決土壤培養(yǎng)過程中土壤呼吸作用產(chǎn)生¹²c-co2以及水培中液體吸收大量¹³c-co2的問題，從而避免土壤培養(yǎng)和水培過程中對植物同位素豐度降低的影響；

4、通過在透明罩內(nèi)的半導(dǎo)體冷凝除濕裝置，能夠解決密閉條件下培養(yǎng)室濕度過大的問題；通過將半導(dǎo)體冷凝除濕裝置與營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)連接，能夠?qū)⒗淠ㄟ^匯合池，進(jìn)入裝有石英砂的培養(yǎng)區(qū)，能夠提高水分利用率，減少澆水頻次；通過半導(dǎo)體冷凝除濕裝置中的風(fēng)扇，能夠促進(jìn)密閉培養(yǎng)室中氣體流動，加速co2混勻，提高作物利用率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的培養(yǎng)高豐度同位素碳、氮雙標(biāo)記植物樣品的循環(huán)系統(tǒng)的組成示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明提供的密閉培養(yǎng)室的結(jié)構(gòu)圖；

圖中，1：密閉培養(yǎng)室；101：透明罩；102：底座；2：co2注射器；3：氣體平衡裝置；301：氣體平衡罐；302：活塞；4：營養(yǎng)液注射器；5：半導(dǎo)體冷凝除濕裝置；501：箱體；502：散熱器；503：半導(dǎo)體制冷片；504：冷凝器；505：風(fēng)扇；6：培養(yǎng)盆；7：儲液室；8：外排蠕動泵；9：紫外滅菌裝置；901：紫外滅菌室；902：紫外燈；10：循環(huán)蠕動泵；11：匯合池；12：石英砂；13：植物；14：導(dǎo)流管；15：第一浮球液位開關(guān)；16：第二浮球液位開關(guān)；17：漏斗；18：硅膠墊；19：廢液注射器；20：co2紅外傳感器；21：橡皮塞。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實(shí)施方式。以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施方式的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

本發(fā)明提供一種培養(yǎng)高豐度同位素碳、氮雙標(biāo)記植物樣品的循環(huán)系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有同位素標(biāo)記技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)同位素碳、氮雙標(biāo)記的循環(huán)培養(yǎng)，不能獲得高豐度的雙標(biāo)記植物樣品的問題。

如圖1-3所示，本發(fā)明實(shí)施例中提供一種培養(yǎng)高豐度同位素碳、氮雙標(biāo)記植物樣品的循環(huán)系統(tǒng)，包括密閉培養(yǎng)室1、co2注射器2、氣體平衡裝置3、營養(yǎng)液注射器4以及營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)；密閉培養(yǎng)室1包括上部的透明罩101和下部的底座102，底座102連接透明罩101，形成完全密閉的培養(yǎng)室1，透明罩101內(nèi)設(shè)有半導(dǎo)體冷凝除濕裝置5，在植物樣品的培養(yǎng)過程中，可以每間隔一段時(shí)間利用半導(dǎo)體冷凝除濕裝置對密閉培養(yǎng)室1內(nèi)進(jìn)行除濕，透明罩101外密封連接co2注射器2和氣體平衡裝置3，co2注射器2可以向密閉培養(yǎng)室1內(nèi)注入¹³c-co2，從而提供植物需要標(biāo)記的¹³c-co2；透明罩101通過管道連接外部的氣體平衡裝置3，能夠確保連續(xù)向密閉培養(yǎng)室1中加入¹³c-co2后密閉培養(yǎng)室1內(nèi)的大氣壓保持正常，并在密閉培養(yǎng)室1溫度降低，氣體體積縮小時(shí)，氣體平衡裝置3中的氣體可以及時(shí)回流至密閉培養(yǎng)室1內(nèi)，使得¹³c-co2能夠被充分利用。此外，營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)包括培養(yǎng)盆6、儲液室7、外排蠕動泵8、紫外滅菌裝置9、循環(huán)蠕動泵10以及匯合池11，培養(yǎng)盆6、儲液室7、外排蠕動泵8、紫外滅菌裝置9、循環(huán)蠕動泵10以及匯合池11依次連接形成循環(huán)回路；匯合池11還連接半導(dǎo)體冷凝除濕裝置5和營養(yǎng)液注射器4；培養(yǎng)盆6和儲液室7從上到下依次設(shè)于底座102內(nèi)，培養(yǎng)盆6的頂部連通透明罩101，培養(yǎng)盆6內(nèi)設(shè)有石英砂12，石英砂12中置有植物13，在培養(yǎng)盆6內(nèi)設(shè)置作為培養(yǎng)基質(zhì)石英砂，能夠解決土壤培養(yǎng)過程中土壤呼吸作用產(chǎn)生¹²c-co2以及水培中液體吸收大量¹³c-co2的問題，從而避免土壤培養(yǎng)和水培過程中對植物同位素豐度降低的影響；植物13在光照透過透明罩101的情況下，植物13的葉子通過光合作用吸收co2注射器2注入密閉培養(yǎng)室1內(nèi)的¹³c-co2，從而實(shí)現(xiàn)同位素碳的標(biāo)記；植物13的根系吸收由匯合池11流入培養(yǎng)盆6中的¹⁵n-營養(yǎng)液，從而實(shí)現(xiàn)同位素氮的標(biāo)記；營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)中，營養(yǎng)液注射器4能夠向匯合池11中注入新營養(yǎng)液，從而向植物提供¹⁵n；¹⁵n-營養(yǎng)液由匯合池11進(jìn)入培養(yǎng)盆6，培養(yǎng)盆6中過多的¹⁵n-營養(yǎng)液流入儲液室7內(nèi)，當(dāng)儲液室7內(nèi)的¹⁵n-營養(yǎng)液過多時(shí)，¹⁵n-營養(yǎng)液在外排蠕動泵8的作用下進(jìn)入紫外滅菌裝置9進(jìn)行滅菌，滅菌后的¹⁵n-營養(yǎng)液在循環(huán)蠕動泵10的作用下再次匯入?yún)R合池11，通過該營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)能夠解決密閉條件下不能頻繁更換營養(yǎng)液的問題，在營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)中設(shè)有紫外滅菌裝置9，能夠使得營養(yǎng)液中的¹⁵n通過紫外線滅菌后循環(huán)利用，且不改變氮素形態(tài)，不影響植物的吸收，通過¹⁵n-營養(yǎng)液被植物二次利用，提高了同位素利用率，降低標(biāo)記成本；半導(dǎo)體冷凝除濕裝置利用半導(dǎo)體制冷片的peltier效應(yīng)，能夠使得空氣中部分水分凝結(jié)成水，冷凝水通過管道匯入?yún)R合池11，通過匯合池11進(jìn)入培養(yǎng)盆6中，實(shí)現(xiàn)密閉培養(yǎng)室1內(nèi)的水-汽良性循環(huán)，既能夠降低密閉培養(yǎng)室1內(nèi)空氣濕度，又能夠使冷凝水被植物二次利用，提高水分利用率，減少植物培養(yǎng)過程中的澆水頻次，該半導(dǎo)體冷凝除濕裝置的除濕過程屬于物理除濕，不引入其他有害化學(xué)物質(zhì)，且體積小，功耗低，散熱小，能夠持續(xù)工作。

本發(fā)明的培養(yǎng)高豐度同位素碳、氮雙標(biāo)記植物樣品的循環(huán)系統(tǒng)，通過密閉培養(yǎng)室、氣體平衡裝置以及營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了碳、氮同位素的同時(shí)標(biāo)記，且能夠?qū)崿F(xiàn)碳、氮同位素的循環(huán)利用，該系統(tǒng)整體密封，無普通¹²c和¹⁴n的污染，使得培養(yǎng)得到的雙標(biāo)記植物碳、氮同位素豐度很高。該循環(huán)培養(yǎng)系統(tǒng)效率高、易于操作、成本低；植物的整個(gè)標(biāo)記過程完全密閉，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)標(biāo)記，防止¹³c-co2泄露，¹⁵n-營養(yǎng)液能夠循環(huán)利用；通過半導(dǎo)體冷凝除濕裝置能夠嚴(yán)格控制濕度，促進(jìn)植物生長，降低標(biāo)記成本。

本實(shí)施例中，如圖2所示，培養(yǎng)盆6與儲液室7通過導(dǎo)流管14連通，儲液室7內(nèi)設(shè)有第一浮球液位開關(guān)15。具體的，培養(yǎng)盆6底部與儲液室7頂部通過直徑為1cm的導(dǎo)流管14連接，石英砂12中的液體滲透至培養(yǎng)盆6的底部，通過導(dǎo)流管14進(jìn)入到儲液室7；儲液室7體積為1.5l，內(nèi)置有小型浮球液位開關(guān)，即第一浮球液位開關(guān)15，其上、下限水位之間的空間的體積為1l；儲液室7通過排水管與外置紫外滅菌裝置9連接，排水管加裝外排蠕動泵8；當(dāng)儲液室7中液體升至上限水位，第一浮球液位開關(guān)15啟動外排蠕動泵8工作，外排蠕動泵8設(shè)置流速為50ml/min，將儲液室7中的液體抽至紫外滅菌裝置9中，當(dāng)儲液室7中液體降至下限水位，第一浮球液位開關(guān)15關(guān)閉外排蠕動泵8。

本實(shí)施例中，紫外滅菌裝置9包括紫外滅菌室901，紫外滅菌室901內(nèi)設(shè)有紫外燈902和第二浮球液位開關(guān)16，第二浮球液位開關(guān)16的下限水位b高于紫外滅菌室901的底部。具體的，紫外滅菌室901為暗室，其內(nèi)裝有紫外燈902，可以理解的是，紫外燈902可以設(shè)置為多根，本實(shí)施例中，紫外滅菌室901內(nèi)加裝2根紫外燈902，其輻射的253.7nm紫外線強(qiáng)度不得低于70uw/cm2；紫外滅菌室901內(nèi)置有小型浮球液位開關(guān)，即第二浮球液位開關(guān)16，第二浮球液位開關(guān)16的上、下限水位a、b之間的空間的體積為0.5l，第二浮球液位開關(guān)16的下限水位b與紫外滅菌室902底部之間的空間體積為0.5l；當(dāng)紫外滅菌室中液體升至上限水位a，第二浮球液位開關(guān)16啟動循環(huán)蠕動泵10工作，將紫外滅菌室901中的¹⁵n-營養(yǎng)液抽至匯合池11，最后返回至裝有石英砂12培養(yǎng)基質(zhì)的培養(yǎng)盆6，當(dāng)紫外滅菌室901中液體降至下限水位b，第二浮球液位開關(guān)16關(guān)閉循環(huán)蠕動泵10；第二浮球液位開關(guān)16的下限水位b與紫外滅菌室901的底部留有0.5l的空間，能夠確保紫外滅菌室901中始終有液體處于滅菌狀態(tài)。

本實(shí)施例中，半導(dǎo)體冷凝除濕裝置5包括箱體501，箱體501內(nèi)設(shè)有依次連接的散熱器502、半導(dǎo)體制冷片503和冷凝器504。

本實(shí)施例中，箱體501內(nèi)還設(shè)有風(fēng)扇505，風(fēng)扇505安裝于靠近散熱器502的位置處，箱體501的側(cè)壁上開設(shè)通風(fēng)孔。

本實(shí)施例中，箱體501的底部設(shè)有靠近冷凝器504的漏斗17，箱體501依次連通漏斗17和匯合池11。

通過半導(dǎo)體制冷片503的peltier效應(yīng)，使得靠近冷凝器504的一側(cè)吸熱制冷，靠近散熱器502的一側(cè)放熱，潮濕空氣通過冷凝器504時(shí)，空氣中的部分水分凝結(jié)成水，冷凝水通過漏斗17流至匯合池11中，通過匯合池11返回至培養(yǎng)盆6中，風(fēng)扇505設(shè)于散熱器502的一側(cè)，由于箱體501的側(cè)壁上開設(shè)通風(fēng)孔，在風(fēng)扇505的作用下，能夠加速密閉培養(yǎng)室1中的空氣流動，使得密閉培養(yǎng)室1內(nèi)的空氣濕度快速下降；此外，風(fēng)扇505的作用下，能夠加速密閉培養(yǎng)室1內(nèi)氣體流動，促進(jìn)植物對¹³c-co2的同化利用，提高植物體的¹³c豐度。

半導(dǎo)體冷凝除濕裝置5的最大除濕量為500ml/24h，工作時(shí)間設(shè)定為：每間隔3小時(shí)半導(dǎo)體冷凝除濕裝置5工作1小時(shí)；當(dāng)連續(xù)標(biāo)記后，密閉培養(yǎng)室1的空氣濕度高達(dá)100％，風(fēng)扇啟動，帶動密閉培養(yǎng)室1內(nèi)的氣體流動，潮濕空氣經(jīng)過冷凝器504內(nèi)管道，利用半導(dǎo)體制冷片的peltier效應(yīng)，使得空氣中部分水分凝結(jié)成水，冷凝水通過漏斗17和排水管返回至裝有石英砂12基質(zhì)的培養(yǎng)盆6。

本實(shí)施例中，如圖3所示，為了便于透明罩和底座的連接后形成密閉的密閉培養(yǎng)室1以及方便對密閉培養(yǎng)室1進(jìn)行拆卸，方便置入培養(yǎng)盆6和儲液室7，并方便在植物13培養(yǎng)完成后，取出植物13，透明罩101和底座102均為開口端設(shè)有凸緣的筒形件，透明罩101的凸緣與底座102的凸緣位置對應(yīng)后進(jìn)行連接，并在透明罩101的凸緣與底座102的凸緣之間設(shè)有硅膠墊18，能夠保證透明罩101的凸緣與底座102的凸緣的密封性，透明罩101的凸緣和底座102的凸緣上均分布多個(gè)螺孔，通過螺栓穿過螺孔，實(shí)現(xiàn)透明罩101的凸緣與底座102的凸緣的連接。

用螺栓連接前，在底座102中放入培養(yǎng)盆6，培養(yǎng)盆6的外直經(jīng)與底座6的內(nèi)徑相等；培養(yǎng)盆6中放入石英砂12，石英砂12在使用前需要400℃高溫滅菌4h，冷卻后澆入0.5倍的霍格蘭營養(yǎng)液使其含水量飽和，石英砂12的加入后，其表層與培養(yǎng)盆6的上沿相距3cm即可；石英砂12中加入已催芽的植物種子，掩埋深度為2cm，種子催芽前使用95％的乙醇浸泡3分鐘，然后使用5％的次氯酸鈉浸泡8分鐘，然后使用滅菌水沖洗3次。

本實(shí)施例中，氣體平衡裝置3包括氣體平衡罐301，氣體平衡罐301內(nèi)設(shè)有橫向設(shè)置的活塞302，氣體平衡罐301上設(shè)有連通透明罩101的開口，開口位于活塞302的下部。

密閉培養(yǎng)室1通過管道外連氣體平衡裝置3，氣體平衡罐301中有能夠自由上下移動的活塞302，導(dǎo)管入口位于活塞302的下方；氣體平衡罐301的體積大于2l；當(dāng)持續(xù)向密閉培養(yǎng)室1加入¹³c-co2后，其內(nèi)部氣壓增加，使得密閉培養(yǎng)室1中的多余氣體向氣體平衡裝置3中移動，活塞302向上移動；反之，當(dāng)密閉培養(yǎng)室1中的溫度降低或植物吸收¹³c-co2等因素引發(fā)氣壓降低，活塞302向下移動，氣體平衡裝置3中的氣體向密閉培養(yǎng)室1移動，保持密閉培養(yǎng)室1內(nèi)的正常大氣壓。

本實(shí)施例中，儲液室7密封連接有廢液注射器19，營養(yǎng)液循環(huán)利用過程中，當(dāng)循環(huán)營養(yǎng)液中的¹⁵n養(yǎng)分被植物13逐漸吸收后，通過儲液室7外連的廢液注射器19將廢棄營養(yǎng)液從儲液室7中抽出，并通過連接匯合池11的營養(yǎng)液注射器4將新的營養(yǎng)液加入至裝有石英砂12基質(zhì)的培養(yǎng)盆6。

本實(shí)施例中，透明罩101內(nèi)設(shè)有co2紅外傳感器20。透明罩101和底座102密封后，利用三通閥的co2注射器20向密閉培養(yǎng)室1中定量注入¹³c-co2，利用co2紅外傳感器20探測密閉培養(yǎng)室1內(nèi)co2的濃度，密閉培養(yǎng)室1內(nèi)的co2濃度維持在300ppm－600ppm，確保植物13不會奢侈吸收¹³c-co2；其中，co2紅外傳感器20的探頭位于密閉培養(yǎng)室1的內(nèi)部，co2紅外傳感器20的顯示屏位于密閉培養(yǎng)室1的外部，探頭和顯示屏二者的連接線通過橡皮塞21穿過透明罩1，co2紅外傳感器20的檢測范圍為1-2000ppm,精度為1％。此外，透明罩101的材料可選用透明的有機(jī)玻璃，底座102的材料可選用pvc。

本實(shí)施例中，匯合池11設(shè)置在透明罩101內(nèi)，且該循環(huán)系統(tǒng)的連接均通過管道連接，如：營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)通過管道連接，半導(dǎo)體冷凝除濕裝置5與匯合池11通過管道連接，透明罩101與氣體平衡裝置3通過管道連接。為了嚴(yán)格保證密閉培養(yǎng)室1的密閉性，所有注射器和管道均通過針頭穿過橡皮塞21與密閉培養(yǎng)室1內(nèi)部管道連接。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。