CN201344923Y - 一种用于植物气体分析的密闭装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及了一种用于植物气体分析的密闭装置，主要由植物生长室1、气体管道2、气体冷却室3、液体收集器4、循环水泵5、气体分析器6、光照系统7组成，其特征在于：植物的生长空间是完全密闭的，光照、温湿度、风速、水分灌溉等培养条件可以根据实验需要进行合理的调控。本装置的有益效果是：具有密闭性好，抗外界干扰能力强，光照、温湿度、风速、水分灌溉等条件可调控，有利于研究植物在密闭条件下的气体释放和气体转化规律。本实用新型可应用于空间站、空间永久基地等密闭系统研究，也可应用于地面温室、空气净化等植物气体研究领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种植物气体分析的密闭装置，特别适用于进行植物的气体释放和气体转化规律研究。
背景技术
在自然界中植物扮演非常重要的作用，吸收CO2、提供O2，与此同时还释放一些微量气体。植物良好的生长离不开光照、温度、湿度、空气、水分、营养等条件。在开放条件下，很难进行植物的气体释放和气体转化测试，在密闭的条件下其环境条件又很难满足，现有的密闭条件下植物的气体释放和气体转化规律研究的密闭装置，存在光强、温湿度、风速等培养条件不可调控的缺点。
发明内容
本实用新型涉及了一种用于植物气体分析的密闭装置，其目的是为了克服现有技术的不足，提供一种密闭性好，光照、温湿度、风速、水分灌溉等培养条件可调控的装置。
为了达到上述目的，所采用的技术方案是：密闭装置由植物生长室(1)、气体管道(2)、气体冷却室(3)、液体收集器(4)、循环水泵(5)依次顺序密闭连接，其中植物生长室(1)外部上方置有光照系统(7)，植物生长室(1)外部与气体分析器(6)连接，气体冷却室(3)外部与控温水箱(10)连接。
所述的植物生长室(1)内植物栽培基质为土壤(19)，基质厚度为5～40cm，基质底部有筛网(16)，筛网(16)孔径为1～20mm，筛网(16)距离植物生长室(1)底部高度为1～20cm，基质上方有气体温湿度仪(21)。
所述的气体管道(2)中设有风扇(22)，风扇(22)的风速为0.1～5.0m/s，气体管道(2)具有伸缩性，气体管道(2)的左端与植物生长室(1)相连接，气体管道(2)的右端与气体冷却室(3)相连接。
所述的气体冷却室(3)内部设有热交换器(9)，热交换器(9)与密闭装置外部的控温水箱(10)连接，植物生长室(1)的热空气经风扇(22)与热交换器(9)接触时降温形成冷凝液，经降温后的气体返回植物生长室(1)，密闭装置内的温度因此可以调控在20～40℃范围内，湿度控制在50％～90％范围内。
所述的气体冷却室(3)的上面有压力表(8)，可以检验密闭装置的气密性和装置内部的压力变化，气体冷却室(3)的下面与液体收集器(4)连接处设有阀门(12)和冷凝液采样口(3)，可以用来取样分析冷凝液的性质。
所述的液体收集器(4)可以将热空气经过热交换器(9)时产生的冷凝液体集中起来，液体收集器(4)内有指示液体容量的刻度标(14)和液体取样孔(13)，液体取样孔(13)距离液体收集器(4)底0.1～10cm。
所述的循环水泵(5)可以将液体收集器(4)中的水通过水管(15)注入植物生长室(1)内的基质(19)中，基质(19)中设有湿度传感器(17)和水位传感器(18)，它们可以用来调控循环水泵(5)的工作，当基质湿度低于设定值时，水泵(5)开始工作向基质注水，当水位达到传感器(18)时，水泵停止注水，多余的水通过水管(15)返回至液体收集器(4)中，可以通过取样孔(13)进行灌溉液体的取样分析。
所述的光照系统(7)由LED红光和蓝光组成，可以根据植物气体研究不同需求，调节光强0～2000μmol·m-2·s-1。
所述的植物生长室(1)两侧有2～5个气体检测端口(20)，可以连接气体分析仪器(6)进行在线检测，也可以取气体样品另行分析。
本装置主体材料采用有机玻璃制作，装置体积在10L～100L，所有连接处均严格密封，装置密封度高。
本装置的有益效果是：具有密闭性好，抗外界干扰能力强，光照、温湿度、风速、水分灌溉等培养条件可调控，有利于研究植物在密闭条件下的气体释放和气体转化规律。
附图说明
图1：本实用新型的装置结构示意图
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方案加以说明。
一种用于植物气体分析的密闭装置，主要密闭装置由植物生长室(1)、气体管道(2)、气体冷却室(3)、液体收集器(4)、循环水泵(5)依次顺序密闭连接，其中植物生长室(1)外部上方置有光照系统(7)，植物生长室(1)外部与气体分析器(6)连接，气体冷却室(3)外部与控温水箱(10)连接。
设计的密闭装置植物生长室(1)为直径30cm的圆柱体，高为100cm，上下两层间用法兰紧密连接，通气管道(2)内径为8mm，长度为40cm，气体冷却室(3)采用圆柱式设计，内径15cm，底部为圆锥设计，总体高度100cm，气体冷却室(3)连接液体收集器(4)，整体密闭空间为36.28L，整个装置气密性好。
进行试验的植物为叶用莴苣，进行检测的代表气体为O2和CO2。
植物生长室(1)内植物栽培基质为土壤(19)，基质厚度为10cm，基质底部有筛网(16)，筛网(16)的孔径为5mm，筛网(16)距离植物生长间底部高度为2cm。
气体管道(2)中设有风扇(22)，风扇(22)的风速为1.0m/s，气体管道具有伸缩性，气体管道(2)的左端与植物生长室(1)连接，气体管道(2)的右端与气体冷却室(3)相连接，风扇孔径为8mm.长度为40cm。
气体冷却室(3)内部设有热交换器(9)，热交换器(9)与密闭装置外部的控温水箱(10)连接，植物生长室(1)的热空气经风扇(21)与热交换器(9)接触时降温形成冷凝液，经降温后的气体返回植物生长室(1)，密闭装置内的温度因此可以调控在28～30℃范围内，湿度控制在75％～80％。
气体冷却室(3)的上面有压力表(8)，从读数观察得知实验过程中气密性很好。气体冷却室(3)的下面与液体收集器(4)连接处设有阀门(13)和冷凝液采样口(14)，可以用来取样分析实验过程中冷凝液的体积和性质。
液体收集器(4)可以将热空气经过热交换器(9)时产生的冷凝液体集中起来，液体收集器(4)内有指示液体容量的刻度标(14)和液体取样孔(13)，液体取样孔(13)距离液体收集器底2cm。
循环水泵(5)可以将液体收集器(4)中的水通过水管(15)注入植物生长室(1)内的基质(19)中，基质(19)中设有湿度传感器(17)和水位传感器(18)，它们可以用来调控循环水泵(5)的工作，当基质湿度低于设定值70％时，水泵(5)开始工作向基质注水，当水位达到传感器(18)时，水泵停止注水，多余的水通过水管(15)返回至液体收集器(4)中，可以通过取样孔(13)进行灌溉液体的取样分析。
光照系统(7)由90％的LED红光和10％的LED蓝光组成，调节光强为150μmol·m-2·s-1。
植物生长室(1)两侧有2个气体检测端口(20)，连接气体分析器(6)设定为进行O2和CO2的在线分析检测。
由上述内容可清楚地知道密闭装置的结构组成和相互关系，也知道了实验的代表植物为莴苣，测试气体为O2和CO2，培养条件为光强150μmol·m-2·s-1，空气温度28～30℃，空气湿度为75％～80％，基质湿度为70％，风速为1.0m/s。
首先，在密闭反应器内只有土壤基质，基质湿度70％，基质面积7.0650m2，测试周期24h.实验结果为CO2的生成速率1.8306g·m-2·day-1，O2的消耗速率4.3509g·m-2·day-1。
然后，在密闭反应器内移栽3棵已长有12片叶子的莴苣，待莴苣完全恢复生长稳定时，将装置密闭进行气体测试，试验周期24h。实验结果：CO2的生成速率0.02636g·m-2·day-1，O2的消耗速率0.01917g·m-2·day-1。
一种用于植物气体分析的密闭装置，可以根据实验需要研究植物的不同种类，不同生长阶段的气体分析，也可以研究同一植物的在不同培养参数条件气体如何变化，具有很强的调控性和应用性。
本实用新型可应用于空间站、空间永久基地等密闭系统研究，也可应用于地面温室、空气净化等植物气体研究领域。
Claims (9)
1、一种用于植物气体分析的密闭装置，其特征是：密闭装置由植物生长室(1)、气体管道(2)、气体冷却室(3)、液体收集器(4)、循环水泵(5)依次顺序密闭连接，其中植物生长室(1)外部上方置有光照系统(7)，植物生长室(1)外部与气体分析器(6)连接，气体冷却室(3)外部与控温水箱(10)连接。
2、根据权利要求1所述的用于植物气体分析的密闭装置，其特征是：植物生长室(1)内植物栽培基质为土壤(19)，基质厚度为5～40cm，基质底部有筛网(16)，筛网(16)孔径为1～20mm，筛网距离植物生长室(1)底部高度为1～20cm，基质上方有气体温湿度仪(21)。
3、根据权利要求1所述的用于植物气体分析的密闭装置，其特征是：气体管道(2)中设有风扇(22)，风扇(22)的风速为0.1～5.0m/s，气体管道(2)具有伸缩性，气体管道(2)的左端与植物生长室(1)相连接，气体管道(2)的右端与气体冷却室(3)相连接。
4、根据权利要求1所述的用于植物气体分析的密闭装置，其特征是：气体冷却室(3)内部设有热交换器(9)，热交换器(9)与密闭装置外部的控温水箱(10)连接，植物生长室(1)的热空气经风扇(22)与热交换器(9)接触时降温形成冷凝液，经降温后的气体返回植物生长室(1)。
5、根据权利要求1所述的用于植物气体分析的密闭装置，其特征是：气体冷却室(3)的上面有压力表(8)，气体冷却室(3)的下面与液体收集器(4)连接处设有阀门(12)和冷凝液采样口(11)。
6、根据权利要求1所述的用于植物气体分析的密闭装置，其特征是：液体收集器(4)内有指示液体容量的刻度标(14)和液体取样孔(13)，液体取样孔(13)距离液体收集器(4)底0.1～10cm。
7、根据权利要求1所述的用于植物气体分析的密闭装置，其特征是：循环水泵(5)将液体收集器(4)中的水通过水管(15)注入植物生长室(1)内的基质(19)中，基质(19)中设有湿度传感器(17)和水位传感器(18)。
8、根据权利要求1所述的用于植物气体分析的密闭装置，其特征是：光照系统(7)由LED红光和蓝光组成，光强大小为0～2000μmol·m-2·s-1。
9、根据权利要求1所述的用于植物气体分析的密闭装置，其特征是：植物生长室(1)两侧有2～5个气体检测端口(20)，与气体分析器(6)连接进行在线检测。
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|---|---|---|---|---|
| CN105087351A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-11-25 | 上海市农业科学院 | 一种食用菌呼吸容器装置 |
| CN108318486A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-07-24 | 刘佳成 | 有害气体对植物影响性观察实验装置 |
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