CN113039976A - 人工模拟自然光照植物群体气体交换检测箱及检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种人工模拟自然光照植物群体气体交换检测箱及检测系统，检测箱装置包括太阳光模拟器、围座和密封罩，密封罩不透光或设置有遮光层，光源灯设置在密封罩内侧的顶部；密封罩的侧板上设置有换气机构；检测系统还包括气泵还和光合作用检测仪。本发明能方便的在植株周围形成密封性能良好的密闭空间，密封罩排出的气体的二氧化碳含量能准确的反应在密封罩封闭时间段内植株的群体光合作用情况，且检测的是植株群体光合作用，因此能更准确的反应单位土地面积上作物群体光合碳同化能力；且检测工作不受外界光照条件影响，能测得不同光照条件下的植株群体光合作用参数，现对于现有开路式光合作用检测仪具有明显的优势。

Description

人工模拟自然光照植物群体气体交换检测箱及检测系统
技术领域
本发明涉及光合作用检测技术领域，特别涉及一种检测植株群体光合作用的检测箱。
背景技术
光合作用是影响作物产量形成的重要生理过程，尤其是改善群体光合能力进而提高作物生物总量已成为提高作物产量的最根本途径。作物群体光合速率衡量的是单位土地面积上群体光合碳同化能力。
现有技术中，在农林业科学实验中广泛使用的光合作用检测仪，检测气流和参考气流是同时进入光合作用检测仪，光合作用检测仪对两股气流中的二氧化碳浓度进行对比，得到因光合作用导致的检测气流中二氧化碳浓度的变化量。现有这种检测模型其气路为开路式结构，需要参考气流和检测气流两股气流，并且叶室的体积小，只能针对植株的单个叶片进行检测，而不适用于对整个植株进行群体光合作用检测。
然而相对于单个叶片而言，群体光合作用能更准确的反应植株的光合作用能力，因此有必要研发一种能实现对植株的群体光合作用能力进行检测的装置。
而且，现有的光合作用检测仪，其不具有模拟太阳光照的能力，其检测条件受天气影响大，不能得到在不同照度条件下植株群体光合作用的参数。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种人工模拟自然光照植物群体气体交换检测箱，以解决对植株群体的光合作用能力进行检测的技术问题，以及解决采用现有光合作用检测仪进行检测工作受天气条件影响大，不能得到在不同照度条件下的植株群体光合作用参数。
本发明人工模拟自然光照植物群体气体交换检测箱，包括太阳光模拟器，所述太阳光模拟器包括用于向植株发光的光源灯；
所述人工模拟自然光照植物群体气体交换检测箱还包括用于插在植株周围土壤中的围座和用于扣在围座顶面上的密封罩，密封罩的四周侧板不透光或密封罩的四周侧板上设置有遮光层，所述太阳光模拟器的光源灯设置在密封罩内侧的顶部，围座的顶面上设置有与密封罩的下端面配合的第一密封垫圈；
密封罩的侧板上设置有换气机构，所述换气机构用于驱动气体在密封罩内外进行交换和用于驱动气体在密封罩内流动；
密封罩的侧板上还设置有检测气体出口和检测气体进口。
进一步，所述换气机构包括固定在密封罩侧板上的通气管、设置在密封罩内并与通气管的内端连接的管道风机和设置在密封罩外并与通气管的外端连接的电动阀，通气管位于密封罩内的管段侧壁上设置有通气孔；所述换气机构至少为两个。
进一步，所述密封罩的内壁上设置有支撑管道风机的支撑板。
进一步，所述电动阀为常开式电动阀。
进一步，所述密封罩的侧板上设置有换气窗口，所述换气机构包括设置在换气窗口边部的第二密封垫圈、铰接在密封罩侧板的外侧用于封闭换气窗口的窗口盖板、设置在密封罩内的座板、一端铰接在窗口盖板上另一端铰接在座板上的驱动缸和设置在座板上的风扇，所述座板上设置有与风扇相对的通气口；所述换气机构至少为两个。
进一步，所述围座和密封罩的外侧面上分别设置有把手。
进一步，所述围座的上端设置有用于向上插入密封罩下端内部的限位边。
进一步，所述围座的外侧面上设置有测量其插入深度的刻度。
本发明具有人工模拟自然光照植物群体气体交换检测箱的检测系统，其还包括气泵，还包括二氧化碳浓度检测仪或光合作用检测仪，所述气泵的进气口通过第一气管与密封罩上的检测气体出口连接，气泵的出气口通过第二气管与二氧化碳浓度检测仪或光合作用检测仪的进气口连接，二氧化碳浓度检测仪或光合作用检测仪的出气口通过第三气管与密封罩上的检测气体进口连接；
还包括设置在密封罩内的照度计，所述照度计与太阳光模拟器连接。
进一步，所述的检测系统还包括设置在密封罩内的温度传感器、湿度传感器和压强传感器，所述温度传感器、湿度传感器和压强传感器的检测信号输入光合作用检测仪。
本发明的有益效果：
1、本发明人工模拟自然光照植物群体气体交换检测箱，其能方便的在植株周围形成密封性能良好的密闭空间，并且能快速的进行密封罩内外气体交换，并使密封罩内气体快速混合均衡，从而使得从密封罩排出的气体的二氧化碳含量能准确的反应在密封罩封闭时间段内植株的群体光合作用情况。
2、本发明检测系统，其气路为闭式结构，其只有一股气流进入光合作用检测仪或二氧化碳浓度检测仪，检测后的气流再回到密封罩内，通过对比前移时刻的二氧化碳浓度和后一时刻二氧化碳浓度，得到前后两个时刻点之间因群体光合作用导致的二氧化碳浓度变化量；并且通过测量多个时间点，还能得到二氧化碳浓度随时间变化的曲线，而现有开路式光合作用检测仪不能得到二氧化碳浓度随时间变化的曲线。由于本闭路式检测系统检测的是植株整体的群体光合作用，因此能更准确的反应单位土地面积上作物群体光合碳同化能力。
3、本发明检测系统，通过太阳光模拟器模拟太阳光照条件，使得本检测系统的检测工作不受外界光照条件影响，可随时根据需要进行试验工作。并且其能测得不同光照条件下的植株群体光合作用参数，现对于现有开路式光合作用检测仪具有明显的优势。
附图说明
图1为密封罩的结构示意图；
图2为围座的结构示意图；
图3为围座插在土壤中且密封罩放置在围座上的结构示意图；
图4为图3的左视图；
图5为围座插在土壤中且密封罩放置在围座上的另一种实施结构示意图；
图6为图5的左视图；
图7为检测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：本实施例人工模拟自然光照植物群体气体交换检测箱，包括太阳光模拟器，所述太阳光模拟器包括用于向植株发光的光源灯1。本实施例人工模拟自然光照植物群体气体交换检测箱还包括用于插在植株周围土壤中的围座2和用于扣在围座顶面上的密封罩3，密封罩的四周侧板不透光或密封罩的四周侧板上设置有遮光层，所述太阳光模拟器的光源灯设置在密封罩内侧的顶部，围座的顶面上设置有与密封罩的下端面配合的第一密封垫圈4。本实施例中的密封罩的横截面为矩形，当然在不同实施例中密封罩的横截面还可为圆形、正六边形等。
密封罩的侧板上设置有换气机构，所述换气机构用于驱动气体在密封罩内外进行交换和用于驱动气体在密封罩内进行循环流动。
本实施例中，所述换气机构包括固定在密封罩侧板上的通气管5、设置在密封罩内并与通气管的内端连接的管道风机6和设置在密封罩外并与通气管的外端连接的电动阀7，通气管位于密封罩内的管段侧壁上设置有通气孔8。本实施例中，所述换气机构为四个，其中两个管道风机的送气风向与另外两个管道风机的送气方向相反；当然在不同实施例中，换气机构的数量还可根据需要调整。
本实施例中的电动阀为常开式电动阀，具体为常开式电动球阀，当然在不同实施例中电动球阀还可有其它形式的电动阀替代。在不检测的时间段中，常开式电动阀不影响密封罩内外进行气体交换，能更好的满足检测需要。
本实施例中，所述密封罩的内壁上设置有支撑管道风机的支撑板9，本改进使得管道风机的安装结构更稳定。
本实施例中，密封罩的侧板上还设置有检测气体出口10和检测气体进口11。
本实施例人工模拟自然光照植物群体气体交换检测箱，在进行植株群体光合作用检测时，先将围座插在植株周围的土壤中，然后再将密封罩放置在围座顶面上的第一密封垫圈上，通过围座及密封罩形成一个密闭的空间。
检测时，将控制常开式电动阀关闭，控制管道风机开启，由于通气管位于密封罩内的管段侧壁上设置有通气孔，管道风机工作能使密封罩内的空气循环流动，能更好的保证密封罩内气体中的二氧化碳均匀分布，进而能保证从密封罩上检测气体出口流出的气体中的二氧化碳浓度能准确反应植株的群体光合作用情况。
在一次检测完成后，控制常开式电动阀打开，在管道风机的作用下，密封罩内外空气进行快速交换，从而能使密封罩内空气迅速恢复至与外界空气平衡，能快速消除密封环境对植株的影响，以便为下次检测做好准备，检测效率高。
当然在不同实施例中，所述换气机构还可为其它形式，如说明书附图5和附图6所示，所述密封罩的侧板上设置有换气窗口12，所述换气机构包括设置在换气窗口边部的第二密封垫圈13、铰接在密封罩侧板的外侧用于封闭换气窗口的窗口盖板14、设置在密封罩内的座板15、一端铰接在窗口盖板上另一端铰接在座板上的驱动缸16和设置在座板上的风扇17，所述座板上设置有与风扇相对的通气口。所述换气机构可以为四个，其中两个换气机构设置在一侧板的左上角和右下角，另外两个换气机构设置在对边侧板的右上角和左下角，其中两个风扇的送风方向与另外两个风机的送风方向相反。当然在不同实施例中，风扇的数量还可以根据需要调整。
这种形式的换气机构，在检测群体光合作用时，控制电动缸收缩将窗口盖板拉下压在第二密封垫圈上，控制风扇开启使密封罩内部的空气进行循环流动，以保证密封罩内气体中的二氧化碳均匀分布，进而能保证从密封罩上检测气体出口流出的气体中的二氧化碳浓度能准确反应植株的群体光合作用情况。在一次检测完成后，控制电动缸伸长打开窗口盖板，在风扇的作用下，密封罩内外空气进行快速交换，从而使密封罩内空气迅速恢复至与外界空气平衡状态，能快速消除密封环境对植株的影响，以便为下次检测做好准备。
作为对上述实施例的改进，所述围座和密封罩的外侧面上分别设置有把手18，设置把手能更方便的转移围座及密封罩。
作为对上述实施例的改进，所述围座的上端设置有用于向上插入密封罩下端内部的限位边19，设置限位板能使密封罩更快速准确的放置在围座上，并更好的保证密封罩放置的稳定性。
作为对上述实施例的改进，所述围座的外侧面上设置有测量其插入深度的刻度20，通过刻度能更准确的得知围座的插入深度。
实施例二，本实施例中检测系统，其具有前述实施例中的人工模拟自然光照植物群体气体交换检测箱，还包括气泵21，还包括光合作用检测仪22，所述气泵的进气口通过第一气管23与密封罩上的检测气体出口连接，气泵的出气口通过第二气管24与光合作用检测仪的进气口连接，光合作用检测仪的出气口通过第三气管25与密封罩上的检测气体进口连接。当然在不同实施例中，光合作用检测仪还可由二氧化碳浓度检测仪替换。
本实施例中检测系统还包括设置在密封罩内的照度计26，所述照度计与太阳光模拟器连接。
本实施例中检测系统，其气路为闭式结构，其只有一股气流进入光合作用检测仪或二氧化碳浓度检测仪，检测后的气流再回到密封罩内，通过对比前移时刻的二氧化碳浓度和后一时刻二氧化碳浓度，得到前后两个时刻点之间因群体光合作用导致的二氧化碳浓度变化量。由于本闭路式检测系统检测的是植株整体的群体光合作用，因此能更准确的反应单位土地面积上作物群体光合碳同化能力。检测过程中，照度计26检测太阳光模拟器的光源灯所产生光线的照度，并将检测信号发送给太阳光模拟器的控制系统，控制系统根据照度计的检测值反馈控制太阳光模拟器的供电电源的电压及电流，从而调节光源的发光强度，以使光源灯发光达到试验设定的照度。在具体实施中，太阳光模拟器的供电电源优选可调稳压稳流电源，以保证检测工作过程中光源灯照度的稳定性。
本实施例中检测系统通过太阳光模拟器模拟太阳光照条件，使得本检测系统的检测工作不受外界光照条件影响，可随时根据需要进行试验工作。并且其能测得不同光照条件下的植株群体光合作用参数，现对于现有开路式光合作用检测仪具有明显的优势。
作为对上述实施例的改进，所述的检测系统还包括设置在密封罩内的温度传感器27、湿度传感器28和压强传感器29，所述温度传感器、湿度传感器和压强传感器的检测信号输入光合作用检测仪，本改进还可检测温度、湿度及气压对植物光合作用的影响。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.人工模拟自然光照植物群体气体交换检测箱，包括太阳光模拟器，所述太阳光模拟器包括用于向植株发光的光源灯；
其特征在于：所述人工模拟自然光照植物群体气体交换检测箱还包括用于插在植株周围土壤中的围座和用于扣在围座顶面上的密封罩，密封罩的四周侧板不透光或密封罩的四周侧板上设置有遮光层，所述太阳光模拟器的光源灯设置在密封罩内侧的顶部，围座的顶面上设置有与密封罩的下端面配合的第一密封垫圈；
密封罩的侧板上设置有换气机构，所述换气机构用于驱动气体在密封罩内外进行交换和用于驱动气体在密封罩内流动；
密封罩的侧板上还设置有检测气体出口和检测气体进口。
2.根据权利要求1所述的人工模拟自然光照植物群体气体交换检测箱，其特征在于：所述换气机构包括固定在密封罩侧板上的通气管、设置在密封罩内并与通气管的内端连接的管道风机和设置在密封罩外并与通气管的外端连接的电动阀，通气管位于密封罩内的管段侧壁上设置有通气孔；所述换气机构至少为两个。
3.根据权利要求2所述的人工模拟自然光照植物群体气体交换检测箱，其特征在于：所述密封罩的内壁上设置有支撑管道风机的支撑板。
4.根据权利要求2所述的人工模拟自然光照植物群体气体交换检测箱，其特征在于：所述电动阀为常开式电动阀。
5.根据权利要求1所述的人工模拟自然光照植物群体气体交换检测箱，其特征在于：所述密封罩的侧板上设置有换气窗口，所述换气机构包括设置在换气窗口边部的第二密封垫圈、铰接在密封罩侧板的外侧用于封闭换气窗口的窗口盖板、设置在密封罩内的座板、一端铰接在窗口盖板上另一端铰接在座板上的驱动缸和设置在座板上的风扇，所述座板上设置有与风扇相对的通气口；所述换气机构至少为两个。
6.根据权利要求1所述的人工模拟自然光照植物群体气体交换检测箱，其特征在于：所述围座和密封罩的外侧面上分别设置有把手。
7.根据权利要求1所述的人工模拟自然光照植物群体气体交换检测箱，其特征在于：所述围座的上端设置有用于向上插入密封罩下端内部的限位边。
8.根据权利要求1所述的人工模拟自然光照植物群体气体交换检测箱，其特征在于：所述围座的外侧面上设置有测量其插入深度的刻度。
9.具有权利要求1-8中任一所述人工模拟自然光照植物群体气体交换检测箱的检测系统，其特征在于：还包括气泵，还包括二氧化碳浓度检测仪或光合作用检测仪，所述气泵的进气口通过第一气管与密封罩上的检测气体出口连接，气泵的出气口通过第二气管与二氧化碳浓度检测仪或光合作用检测仪的进气口连接，二氧化碳浓度检测仪或光合作用检测仪的出气口通过第三气管与密封罩上的检测气体进口连接；
还包括设置在密封罩内的照度计，所述照度计与太阳光模拟器连接。
10.根据权利要求9所述的检测系统，其特征在于：还包括设置在密封罩内的温度传感器、湿度传感器和压强传感器，所述温度传感器、湿度传感器和压强传感器的检测信号输入光合作用检测仪。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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