CN102860223B - 一种促进高秆作物群体内部co2补充和空气流动的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业机械领域，提供一种促进高秆作物群体内部CO₂补充和空气流动的装置，由太阳能光电板（11）、蓄电池（12）、风速计（21）、风控开关（22）、光合有效辐射量子表（31）、光控开关（32）、双控时开关（4）、电动鼓风机（51）、送风管（52）等组成。该装置在送风过程中及送风后，都可以显著提高作物群体内部CO₂浓度，在送风过程中可以显著提高群体内部整体风速。

Description

一种促进高秆作物群体内部CO2补充和空气流动的装置

技术领域

本发明涉及农业机械领域，具体的说是一种促进高秆作物群体内部CO₂补充和空气流动的装置。 

技术背景

对于作物而言，光合作用是其干物质生产的主要来源，它约占作物干物质总量的90％-95％。提高作物产量的关键在于提高作物的光能利用率。目前，作物的平均光能利用率不足1％。而以光合作用的量子效率推算，光能利用率可达10％左右。提高作物的光合作用是增加粮食产量的重要手段。 

制约作物光合作用作用的因素很多，其中CO₂浓度和风速是制约作物光合作用作用的重要因素。光合作用是绿色植物利用水和CO₂把光能固定转化为化学能，固定在植物体内的过程，CO₂是光合作用的底物即物质来源，CO₂浓度的高低直接影响作物的光合能力，光合作用与CO₂浓度的关系符合Michaelis-Menten模型： 

$P=\frac{\mathrm{\ηC}{P}_{\max }}{\mathrm{\ηC}+P_{\max }}$

式中，P为光合速率，C为叶片表面上的CO₂浓度，η是初始羧化速率，P_max为表观最大光合速率。CO₂浓度越高光合能力越强。 

光合作用还可以用下式表示： 

$P=\frac{C_a-C_i}{r_s+r_b}$

式中，P为光合速率，C_a为叶片表面上的CO₂浓度，C_i为胞间CO₂浓度，r_s为气孔阻力，r_b为边界层阻力。其中边界层阻力与风速存在如下关系： 

$r_b=K_b\sqrt{W/u}$

式中，u为叶片表面风速，W为叶幅，K_b为实验常数。当风速增大时，边界层阻力减小，光合速率增大。 

但在高秆作物群体内部，由于光合作用对CO₂的吸收和对风的阻挡，使得群体内部CO₂浓度降低、风速减小，从而影响光合作用。由于是在作物生产是在大田条件下进行，温室使用的各种补充CO₂的方法均存在技术和成本方面的问题而无法使用。 

发明内容

为了及时补充群体内部CO₂，并促进空气流动，从而提高光合作用，本发明提供一种促进高秆作物群体内部CO₂补充和空气流动的装置。 

为了实现这一目的，本发明提供如下解决方案： 

一种促进高秆作物群体内部CO₂补充和空气流动的装置，该装置由太阳能光电板11、蓄电池12、风速计21、风控开关22、光合有效辐射量子表31、光控开关32、双控时开关4、电动鼓风机51、送风管52组成。 

太阳能光电板11、风速计21、光合有效辐射量子表31、安装在支架7上，太阳能光电板11由导线一61与蓄电池12连接，蓄电池12由导线62二与电动鼓风机51连接，电动鼓风机51与送风管52连接。风速计21由控制导线一81与风控开关22连接，光合有效辐射量子表31由控制导线二82与光控开关32连接。风控开关22、光控开关32、双控时开关4依次安装在导线二62上，送风管52由支架53支撑，送风管52上附有送风孔54。 

所述太阳能光电板11朝向正午时太阳的方向，与地面夹角等于当地地理纬度。 

所述风控开关22，其特征在于风速大于4级(5.5m/s)时，风控开关22关闭，风速小于4级(5.5m/s)时，风控开关22开启。 

所述光控开关32，其特征在于光合有效辐射量子通量密度小于500μmol/m²/s时，光控开关32关闭，光合有效辐射量子通量密度大于500μmol/m²/s时，光控开关32开启。 

所述双控时开关4，其特征在于每天7：00-18：00之间每15-30分钟开启一次，开启时长为5-10分钟。 

所述支架53的高度为高秆作物株高的1/2-2/3。 

当风控开关22、光控开关32、双控时开关4同时打开时，装置向作物群体内部送风。 

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图； 

图中：11为太阳能光电板，12为蓄电池，21为风速计，22为风控开关，31为光合有效辐射量子表，32为光控开关，4为双控时开关，51为电动鼓风机，52为送风管，53为支架，54为送风孔，61为导线一，62为导线二，7为支架，81为控制导线一，82为控制导线二。 

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的技术方案： 

本发明提供一种促进高秆作物群体内部CO₂补充和空气流动的装置，如图1所示。该装置由太阳能光电板11、蓄电池12、风速计21、风控开关22、光合有效辐射量子表31、光控开关32、双控时开关4、电动鼓风机51、送风管52组成。 

太阳能光电板11、风速计21、光合有效辐射量子表31、安装在支架7上，太阳能光电板11由导线一61与蓄电池12连接，蓄电池12由导线二62与电动鼓风机51连接，电动鼓风机5与送风管52连接。风速计21由控制导线一81与风控开关22连接，光合有效辐射量子表31由控制导线二82与光控开关32连接。风控开关22、光控开关32、双控时开关4依次安装在导线二62上，送风管52由支架53支撑，送风管52上附有送风孔54。 

所述太阳能光电板11朝向正午时太阳的方向，与地面夹角等于当地地理纬度。 

所述风控开关22，其特征在于风速大于4级(5.5m/s)时，风控开关22关闭，风速小于4级(5.5m/s)时，风控开关22开启。 

所述光控开关32，其特征在于光合有效辐射量子通量密度小于500μmol/m²/s时，光控开关32关闭，光合有效辐射量子通量密度大于500μmol/m²/s时，光控开关32开启。 

所述双控时开关4，其特征在于每天7：00-18：00之间每15-30分钟开启一次，开启时长为5-10分钟。 

所述支架53的高度为高秆作物株高的1/2-2/3。 

本发明所述的有益效果，可以通过如下实施例进一步体现。 

实施例1： 

按照图1所述结构连接好本发明的装置，架设于株高为2.3m的玉米田内。支架53的高度为1.5m。双控时开关32，设置的参数为每天7：00-18：00之间每15分钟开启一次，开启时长为5分钟。装置自动运行。选择风力为2级的晴天，与不架设本发明装置的玉米田进行对比分析，分别测定群体内部不同高度的CO₂浓度和风速，数据如表1所示。送风中数据为送风第3-5分钟测定数据，送风后数据为停止送风5-10分钟测定数据。 

表1本装置控制下和不使用本发明装置时群体内部不同高度的CO₂浓度和风速 

由表1数据分析表明，使用本发明所述装置，在送风过程中及送风后，都可以显著提高作物群体内部(特别是1.2-1.8m)CO₂浓度，在送风过程中可以显著提高群体内部整体风速。 

上述实施方案的描述仅作为本发明种促进高秆作物群体内部CO₂补充和空气流动的装置技术方案的一种实施例提出，不作为对装置结构和功能的单一限制条件。 

Claims (2)

1.一种促进高秆作物群体内部CO₂补充和空气流动的装置，其特征在于包括：太阳能光电板(11)、蓄电池(12)、风速计(21)、风控开关(22)、光合有效辐射量子表(31)、光控开关(32)、双控时开关(4)、电动鼓风机(51)和送风管(52)；

太阳能光电板(11)、风速计(21)和光合有效辐射量子表(31)安装在支架(7)上，太阳能光电板(11)由导线一(61)与蓄电池(12)连接，蓄电池(12)由导线二(62)与电动鼓风机(51)连接，电动鼓风机(51)与送风管(52)连接；风速计(21)由控制导线一(81)与风控开关(22)连接，光合有效辐射量子表(31)由控制导线二(82)与光控开关(32)连接；风控开关(22)、光控开关(32)、双控时开关(4)依次安装在导线二(62)上，送风管(52)由支架(53)支撑，送风管(52)上附有送风孔(54)；

所述风控开关(22)在风速大于5.5m/s时，风控开关(22)关闭，风速小于5.5m/s时，风控开关(22)开启；

所述光控开关(32)在光合有效辐射量子通量密度小于500μmol/m²/s时，光控开关(32)关闭，光合有效辐射量子通量密度大于500μmol/m²/s时，光控开关(32)开启；

所述双控时开关(4)在每天7：00-18：00之间每15-30分钟开启一次，开启时长为5-10分钟；

当风控开关(22)、光控开关(32)和双控时开关(4)同时打开时，装置向作物群体内部送风。

2.如权利要求1所述装置，其特征在于：

所述太阳能光电板(11)朝向正午时太阳的方向，与地面的夹角等于当地地理纬度。