專利名稱：一種用于植物氣體分析的密閉裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種植物氣體分析的密閉裝置，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。植物良好的生長離不開光照、溫度、濕度、空氣、水分、營養(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)容本實(shí)用新型涉及了一種用于植物氣體分析的密閉裝置，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)方案是密閉裝置由植物生長室(1)、氣體管道(2)、 氣體冷卻室(3)、液體收集器(4)、循環(huán)水泵(5)依次順序密閉連接，其中植物生長室(1) 外部上方置有光照系統(tǒng)(7)，植物生長室(1)外部與氣體分析器(6)連接，氣體冷卻室(3) 外部與控溫水箱(10)連接。所述的植物生長室(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)(16)距離植物生長室(1)底部高度為l 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室(1)，密閉裝置內(nèi)的溫度因此可以調(diào)控在20 4(TC 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 (3)，可以用來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)過熱交換器(9)時(shí)產(chǎn)生的冷凝液體集中起來， 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)中的水通過水管(15)注入植物生長室(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 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,多余的水通過水管(15)返回至液體收集器(4) 中，可以通過取樣孔(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。所述的植物生長室(1)兩側(cè)有2 5個(gè)氣體檢測端口 (20)，可以連接氣體分析儀器(6) 進(jìn)行在線檢測，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:本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方案加以說明。一種用于植物氣體分析的密閉裝置，主要密閉裝置由植物生長室(1)、氣體管道(2)、 氣體冷卻室(3)、液體收集器(4)、循環(huán)水泵(5)依次順序密閉連接，其中植物生長室(1) 外部上方置有光照系統(tǒng)(7)，植物生長室(1)外部與氣體分析器(6)連接，氣體冷卻室(3) 外部與控溫水箱(10)連接。設(shè)計(jì)的密閉裝置植物生長室(1)為直徑30cm的圓柱體，高為100cm，上下兩層間用法 蘭緊密連接，通氣管道(2)內(nèi)徑為8mm，長度為40cm，氣體冷卻室(3)采用圓柱式設(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)行檢測的代表氣體為02和C02。植物生長室(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室(1)，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 取樣分析實(shí)驗(yàn)過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)過熱交換器(9)時(shí)產(chǎn)生的冷凝液體集中起來，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)中的水通過水管(15)注入植物生長室(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)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,多余的水通過水管(15)返回至液體收集器(4) 中，可以通過取樣孔(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150(amoHn^s"。 植物生長室(1)兩側(cè)有2個(gè)氣體檢測端口 (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。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，測試氣體為02和C02，培養(yǎng)條件為光強(qiáng)150^imoHn^s—1 ，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，測試周期24h.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果為CO2的生成速率1.8306g.w-、^y—1 ， 02的消耗速率4.3509§.附-2.1 。然后，在密閉反應(yīng)器內(nèi)移栽3棵已長有12片葉子的萵苣，待萵苣完全恢復(fù)生長穩(wěn)定時(shí)， 將裝置密閉進(jìn)行氣體測試，試驗(yàn)周期24 h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果C02的生成速率0.02636g.m—2 jqy—1 ，02的消耗速率0.01917g.wT2 .ifo少一1 。一種用于植物氣體分析的密閉裝置，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要研究植物的不同種類，不同生長 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。本實(shí)用新型可應(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、一種用于植物氣體分析的密閉裝置，其特征是密閉裝置由植物生長室(1)、氣體管道(2)、氣體冷卻室(3)、液體收集器(4)、循環(huán)水泵(5)依次順序密閉連接，其中植物生長室(1)外部上方置有光照系統(tǒng)(7)，植物生長室(1)外部與氣體分析器(6)連接，氣體冷卻室(3)外部與控溫水箱(10)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于植物氣體分析的密閉裝置，其特征是植物生長室(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l所述的用于植物氣體分析的密閉裝置，其特征是氣體管道(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l所述的用于植物氣體分析的密閉裝置，其特征是氣體冷卻室(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 物生長室(l)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于植物氣體分析的密閉裝置，其特征是氣體冷卻室(3) 的上面有壓力表(8)，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)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于植物氣體分析的密閉裝置，其特征是液體收集器(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l所述的用于植物氣體分析的密閉裝置，其特征是循環(huán)水泵(5) 將液體收集器(4)中的水通過水管(15)注入植物生長室(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)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于植物氣體分析的密閉裝置，其特征是光照系統(tǒng)(7)由 LED紅光和藍(lán)光組成，光強(qiáng)大小為0 2000|amol'm-2's—、
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于植物氣體分析的密閉裝置，其特征是植物生長室(l)兩側(cè)有2 5個(gè)氣體檢測端口 (20)，與氣體分析器(6)連接進(jìn)行在線檢測。
專利摘要本實(shí)用新型涉及了一種用于植物氣體分析的密閉裝置，主要由植物生長室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。本實(shí)用新型可應(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G01N33/00GK201344923SQ200820109818
公開日2009年11月11日 申請日期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 申請人:北京航空航天大學(xué)