CN206532506U - 一种植物长期暴露于浅水波环境的模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种植物长期暴露于浅水波环境的模拟装置，能够实现不同波浪参数条件下，植物生理生化响应机制在长时间尺度上的研究。为实现上述目的，本实用新型提供了一种植物长期暴露于浅水波环境的模拟装置，包括水箱和内置在所述水箱中的植物培养盒，以及依次铰接且铰接轴相互平行的曲柄、连杆和牵引杆，所述植物培养盒连接于所述牵引杆的非铰接端，所述曲柄与动力源连接，并通过所述连杆和所述牵引杆带动所述植物培养盒相对所述水箱内的静水在水平方向以呈正弦变化的速度做直线往复运动，以模拟植物长期暴露于浅水波环境的状态。

Description

一种植物长期暴露于浅水波环境的模拟装置

技术领域

本实用新型涉及波浪环境下植物生理生化响应机制研究技术领域，特别是涉及一种植物长期暴露于浅水波环境的模拟装置。

背景技术

海岸生态护岸是一种直接、有效保护海陆交界带的方式，在保护岸线和维持海陆界面生态系统平衡中发挥着重要作用。采用植物进行海岸生态护岸是目前海岸保护工程发展的趋势，相比于传统的海堤和防洪堤坝等硬质护岸方式，生态护岸能够提供生境、维持生物多样性，同时在应对海平面上升、风暴潮侵袭方面更具稳定性和经济效应。关于植物在生态护岸中发挥消减波浪作用的研究已经十分丰富，但目前波浪作用下植物生理生化响应机制研究尚存在空白。

波浪浅化是指波浪由海洋向陆地传播的过程中水深变浅，导致波长减小、波高增加、波周期保持不变，波浪由深水波过渡为浅水波的过程。盐沼植物生长于波浪浅化后的浅水波区域。因为盐沼植物长期暴露于不同波浪条件下的生理生化响应机制尚未阐明，所以我们通过监测长期波浪胁迫下盐沼植物关键生理生化指标从而对植物健康状况进行判断，进而为生态护岸植物物种选择、移植时间确定等提供科学依据。

目前，传统的波浪水槽以推板式的造浪方法为主，不能长期造浪并进行较长周期的植物生理生化响应机制研究。

因此，亟需设计一种植物长期暴露于浅水波环境的模拟装置，以便模拟用于生态护岸的植物的真实生长环境，进而对植物的生理生化响应机制进行长周期研究。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种植物长期暴露于浅水波环境的模拟装置，能够实现不同波浪参数条件下，植物生理生化响应机制在长时间尺度上的研究。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种植物长期暴露于浅水波环境的模拟装置，包括水箱和内置在所述水箱中的植物培养盒，以及依次铰接且铰接轴相互平行的曲柄、连杆和牵引杆，所述植物培养盒连接于所述牵引杆的非铰接端，所述曲柄与动力源连接，并通过所述连杆和所述牵引杆带动所述植物培养盒相对所述水箱内的静水在水平方向以呈正弦变化的速度做直线往复运动，以模拟植物长期暴露于浅水波环境的状态。

本实用新型的模拟装置采用相对运动的原理，通过曲柄-连杆-牵引杆形成的组件实现对植物培养盒的驱动，进而带动植物培养盒相对水箱内的静水在水平方向做直线往复运动，此时，植物培养盒的速度呈正弦变化，能够模拟浅水波中水质点的运动，进而通过植物培养盒相对静水的运动模拟植物生长于浅水波环境下的状态。相对于传统的推板造浪，本实用新型将水质点相对植物的运动转化为植物相对水质点的运动，进而突破了传统推板造浪方式不能长时间提供理想波浪环境的技术瓶颈，能够长时间进行模拟，进而为植物长期暴露于浅水波环境下生理生化响应机制的研究提供基础，最终为生态护岸植物物种的选择和移植时间的确定等提供科学依据。并且，本实用新型还可以通过调节曲柄的转动周期、转动半径等参数对植物相对水运动的周期和波高进行调节，以模拟植物生长于波浪参数可控的波浪环境下，研究不同的波浪参数对植物生理生化响应机制的影响。

可选地，所述曲柄的延伸方向设有两个以上的铰接位，所述连杆通过铰接件可拆卸地铰接于其中一个所述铰接位。

可选地，所述铰接位为铰接孔，两个以上的所述铰接孔在所述曲柄的延伸方向依次连通形成贯通槽，所述铰接件能够在所述贯通槽内移动，以改变所述连杆所铰接的所述铰接位。

可选地，所述贯通槽的延伸方向设有标尺，用于指示各所述铰接位至所述曲柄的转动中心的距离。

可选地，还包括矫正器，具有与所述牵引杆配合的矫正孔，以使得所述牵引杆在水平方向做直线往复运动。

可选地，所述植物培养盒处于运动方向两端的部分为流线型，中间为用于承载培养介质的方形盒体。

可选地，还包括连接于所述牵引杆的非铰接端的组合架，所述组合架承载有两个以上所述植物培养盒，各所述植物培养盒在水平面内垂直于运动方向间隔分布。

可选地，各所述植物培养盒可升降地安装于所述组合架。

可选地，所述组合架包括横架和竖架，所述竖架的上端与所述横架可升降连接，下端设有与各所述植物培养盒匹配的安装位；所述横架与所述牵引杆的非铰接端连接，所述水箱的顶部两端均设有与运动方向同向延伸的导轨，所述横架的两端与各自同端的所述导轨滑动或滚动配合。

可选地，所述组合架还包括设于所述竖架下端的安装架，所述安装架在水平面内垂直于运动方向延伸，并在其延伸方向设有两个以上所述安装位，各所述植物培养盒吊挂于与各自对应的所述安装位。

可选地，所述组合架还包括与所述安装位一一对应的吊架和与所述安装架同向延伸的辅助架，各所述吊架的上端吊挂于与各自对应的所述安装位，下端用于挂装所述植物培养盒；所述辅助架连接在相邻所述植物培养盒的吊挂点之间。

可选地，还包括与所述动力源信号连接的控制器，所述动力源为步进电机，所述控制器用于控制所述步进电机的转动周期，以控制植物按照浅水波的波周期以正弦变化的速度做直线往复运动。

可选地，所述水箱的底部安装有滑轮或滚轮；

和/或，所述水箱设有第一支架；

和/或，所述动力源设有第二支架，以支撑所述动力源至与所述曲柄相对应的位置。

附图说明

图1为本实用新型所提供模拟装置的原理示意图；

图2为本实用新型所提供模拟装置在一种实施方式中的正视图；

图3为图2所示模拟装置的俯视图；

图4为本实用新型所提供模拟装置中矫正器一种设置方式的立体结构示意图；

图5为本实用新型所提供模拟装置中植物培养盒一种设置方式的立体结构示意图；

图6为图5所示植物培养盒的俯视图；

图7为本实用新型所提供模拟装置中组合架一种设置方式的立体结构示意图。

图1-7中：

水箱1、导轨11、滚轮12、第一支架13、植物培养盒2、流线型 21、方形盒体22、曲柄3、贯通槽31、连杆4、牵引杆5、动力源6、第二支架61、支撑平台62、矫正器7、矫正孔71、组合架8、横架81、竖架82、安装架83、吊架84、辅助架85、调节阀86、控制器9。

具体实施方式

本实用新型提供了一种植物长期暴露于浅水波环境的模拟装置，能够实现不同波浪参数条件下，植物生理生化响应机制在长时间尺度上的研究。

以下结合附图，对本实用新型进行具体介绍，以便本领域技术人员准确理解本实用新型的技术方案。

本文所述的方位以模拟装置的使用状态为参照，使用时，垂直于地面的方向为上下方向、垂向或竖向，指向地面的方向为下，远离地面的方向为上；在与垂向相垂直的平面为水平面，在水平面内，运动方向即为平行于植物培养盒2运动时所指向的方向，为便于描述，可以定义为前后方向，指向曲柄3的方向为前，背离曲柄3的方向为后；在水平面内，横向可以为水平面内任意一个与前后方向相交的方向。

由于盐沼植物生长于波浪浅化后的浅水波区域，故本文仅对浅水波环境进行模拟，下面结合图1对模拟装置的原理进行详细说明。

在深水波中，自水面至水底部水质点的运动轨迹均为圆形，但圆形轨迹的半径会逐渐减小，直至水深为L/2(L为波长)时，圆形运动轨迹的半径趋近于零。在浅水波中，水质点的运动轨迹为椭圆，自水面至水底部椭圆形的运动轨迹逐渐变扁，在水底部时，水质点的运动轨迹变为一条直线(假设水质点的运动为无旋的)。

浅水波中水深h和波长L之间存在如下关系：

h/L≤1/20 (式1)

浅水波中水质点在水平方向的速度表达式为：

式中，u为水质点在水平方向的速度；H为波高；g为重力加速度； k为波数(k＝2π/L)；T为波周期；x为水平方向的位置；t为时间。

理论和实验观测表明，浅水波水质点在垂向的速度相比于水平方向的速度很小，可以忽略不计，故此处忽略了浅水波中水质点在垂向的流速，将水质点在竖直方向的流速记为零。

如图1所示，曲柄-连杆机构中的曲柄OP在步进电机的驱动下，以R为半径，O点为圆心做圆周运动(图中的圆形虚线为P点的运动轨迹)，进而带动连杆PQ(长度为l)运动，使得Q点及与Q点刚性连接的物体在OQ这一水平方向做直线往复运动。

此时Q点及其下方所带动物体在水平方向的速度可表示为：

式中，u＇为Q点及其下方所带动的物体在水平方向的速度；ω为角速度；θ为t时间内转动角度；T＇为步进电机带动曲柄连杆机构的转动周期。

当PQ的长度l远大于OP的长度R时，即：l>>R时，Q点及其下方所带动的物体在水平方向的速度可近似表达为正弦函数：

浅水波中水质点在水平方向的流速表达式为余弦函数(式2)，曲柄连杆带动的物体在水平方向的运动速度表达式为正弦函数(式5)，二者存在相互转化关系，联立式2及式5，对于给定的x位置，若使两者波形一致可以推导出：

T'＝T (式6)

即：曲柄-连杆机构的转动周期T'与浅水波的波周期T相等；对于固定水深h，曲柄连杆的曲柄长度R与浅水波的波高H存在相互转化关系。

由上述分析可知，可以采用曲柄-连杆机构模拟浅水波中水质点的运动。

诚如背景技术所述，推板造浪的方式不能长时间造浪：一方面，由于波浪水槽一般长10-20米，推动整个水槽水流产生波浪机械系统负荷较大，难以长时间运行；另一方面，封闭水槽内长期造浪会导致波浪不断反射叠加，使得波形散乱，难以满足实验需要的理想波浪条件。

针对上述技术问题，结合上述原理，本实用新型设计了一种植物长期暴露于浅水波环境的模拟装置，采用相对运动的原理，通过曲柄- 连杆机构带动植物运动，使得植物模拟浅水波中水质点的运动，对植物长期暴露于浅水波的状态进行模拟，进而为植物生理生化响应机制的研究提供基础。

如图2和图3所示，本实用新型提供了一种植物长期暴露于浅水波环境的模拟装置，包括水箱1和置于水箱1中的植物培养盒2，水箱1内可以根据需要注入海水，以浸没处于水箱1中的植物培养盒2，使得植物培养盒2内所培养的植物处于部分淹没状态。本实用新型还包括依次铰接的曲柄3、连杆4和牵引杆5，其中，曲柄3与动力源6 连接，在动力源6的带动下转动，连杆4的一端与曲柄3铰接，另一端与牵引杆5铰接，具体可以将曲柄3、连杆4和牵引杆5的端部作为铰接端，并铰接形成连杆组件，并且各铰接处的铰接轴相互平行，以使得曲柄3、连杆4和牵引杆5处于同一平面内或者处于相互平行的面内，进而保证曲柄-连杆-牵引杆的驱动可靠性，使得动力能够在同一方向稳定地传递至牵引杆5。当动力源6驱动曲柄3转动时，曲柄3带动连杆4与其铰接的一端绕其转动半径做圆周运动，由于连杆 4与牵引杆5铰接的一端在上下方向的运动被限制，则当连杆4的一端做圆周运动时，连杆4的另一端在水平方向做直线往复运动，并带动与其铰接的牵引杆5也在水平方向做直线往复运动；并且，根据上述原理可知，牵引杆5在水平方向的速度呈正弦变化。与此同时，牵引杆5以其与连杆4的铰接端相对的一端构成非铰接端，植物培养盒 2即连接于牵引杆5的非铰接端，且植物培养盒2与牵引杆5在水平方向刚性连接，牵引杆5即可带动与其刚性连接的植物培养盒2在水平方向以呈正弦变化的速度做直线往复运动，水箱1内的水处于静止状态，则植物培养盒2相对于水箱1内的静水做直线往复运动，这种运动实际上模拟了浅水波中水质点的运动，从而模拟植物长期暴露于浅水波环境的状态。

本实用新型的模拟装置，利用曲柄-连杆-牵引杆组成的连杆组件带动植物培养盒2在水平方向以呈正弦变化的速度做直线往复运动，模拟浅水波中水质点的运动，进而对植物暴露于浅水波的状态进行模拟；与现有技术中推板造浪相比，对植物培养盒2驱动所需的能量较小，能够持续进行长期模拟，并且与推板造浪相比，流线型的植物培养盒2的运动将水流阻力减到最低，不会对水箱1内的静水产生较大冲击，水箱1内的水能够保持相对静止，不会因反射造成的波形散乱等问题影响模拟的真实性和可靠性，能够模拟植物长期暴露于浅水波环境，满足实验需求。可见，本实用新型突破了推板造浪方式不能长时间提供理想波浪环境的技术瓶颈，为植物长期暴露于浅水波环境下生理生化响应机制的研究提供了基础。

同时，在曲柄3的延伸方向可以设有两个以上的铰接位，连杆4 可以选择性的铰接于其中一个铰接位，具体可以通过铰接件可拆卸地铰接于该铰接位，从而选择合适的转动半径，以改变所模拟的浅水波的波高。此处所述的转动半径是指由曲柄3的转动中心至连杆4与曲柄3的铰接点在曲柄3延伸方向上的距离，该转动半径相当于上文中提到的OP的距离R，与所模拟的浅水波的波高H存在相互转化关系。

在一种具体实施方式中，上述的铰接位可以为铰接孔，两个以上的铰接孔在曲柄3的延伸方向依次连通，形成一个与曲柄3同向延伸的贯通槽31，可以该贯通槽31延伸方向上的任一点作为圆心、以与铰接件相匹配的尺寸作为半径形成一个铰接孔，那么，铰接件沿贯通槽31移动时，即可选定不同的铰接孔，从而改变连杆4所铰接的铰接位，获取不同的转动半径。此时，通过贯通槽31的设置，基本上可以使得连杆4以无级调节的方式选取铰接位，从而实现转动半径的无级调节，提高调节精度，进而实现对波高的精细模拟。

还可以在贯通槽31的延伸方向设置标尺，用于指示各铰接位至曲柄3的转动中心的距离，即用于标注R的大小，以便本领域技术人员根据需要选择合适的转动半径，并提高更换转动半径时的便捷性，无需在每次更换转动半径后进行测量。

贯通槽31的结构型式多样，可以由曲柄3的转动中心延伸一定长度，也可以大致在曲柄3的整个长度方向上分布，以提高铰接位调节的灵活性，扩展调节范围；或者，贯通槽31可以距离曲柄3转动中心一定距离的位置为起点向背离转动中心的方向延伸一定长度，只要能够形成行之有效的调节范围，供给连杆4进行铰接即可。根据贯通槽31结构型式的不同，标尺也可以进行区别设置，如标尺可以在整个曲柄3的长度方向上延伸，也可以仅在贯通槽31对应的位置进行标注，具体标注的形式不限于能够直接读出转动半径的大小，也可以通过间接计算得到。

如图4所示，本实用新型还可以包括矫正器7，该矫正器7设有与牵引杆5相配合的矫正孔71，牵引杆5贯穿该矫正孔71，并在矫正孔71的限制作用下保持水平方向的直线往复运动，以确保牵引杆5 的运动处于水平方向。

矫正孔71可以与牵引杆5采用轴孔的配合方式，一方面能够允许牵引杆5相对矫正孔71在水平方向运动，另一方面又可以限制牵引杆5在水平方向以外的其他方向的运动。

矫正器7可以设置为方形块状结构，并在该方形块状结构的中间形成一个在水平方向贯通的圆孔，该圆孔即为矫正孔71，牵引杆5能够水平地贯穿该矫正孔71，使得矫正孔71对牵引杆5的运动进行限制，起到矫正限位的作用，避免牵引杆5在水平方向以外的其他方向产生运动。

如图5和图6所示，本实用新型的植物培养盒2，处于运动方向两端的部分可以为流线型21，中间部分可以设置为用于承载培养介质的方形盒体22。

所谓流线型21是指，该曲面上任意点处的切线和该点的气流或水流的流动矢量方向一致，其特征在于卵状的形体和平滑的外表。流线型结构在运动中能够最大限度的减小物体所受到的外界阻力。具体到本实用新型中，由于植物培养盒2处于运动方向两端的部分均为流线型21，且处于两流线型结构中间的部分为方形盒体22，故本实用新型中，流线型21的后端(对应植物培养盒2的中间部分)并没有采用尖端设置的结构型式，而是通过一个方形盒体22连接。

在运动方向上，植物培养盒2以其两端的流线型结构减小水流对运动产生的阻力；在中间部分的方形盒体22内装载土壤等培养介质，然后在该方形盒体22的区域内种植植物，便于确定植物的种植密度，具体可以在方形盒体22内装满培养介质，并将方形盒体22的上端开口，使得种植的植物暴露于方形盒体22的外部。同时，还可以在培养介质的表面覆盖纱布等，以减小运动过程中水流对培养介质的冲刷。植物培养盒2具体可以采用亚克力材料制成，并且，两端的流线型21 可以设置为空心的结构型式，以减小植物培养盒2的重量。当植物培养盒2的中间设置为方形盒体22时，本领域技术人员可以该方形盒体 22的各边为参照采用行列式的排列方式种植植物，使得每个植物之间的间距固定或者按照一定的规律分布，相对于流线型21的结构，方形盒体22更容易确定植物的种植密度。

在上述基础上，本实用新型还包括连接于牵引杆5的非铰接端的组合架8，该组合架8承载有两个以上的植物培养盒2，各植物培养盒 2在水平面内垂直于运动方向间隔分布。此时，在运动方向上，各植物培养盒2的相对位置保持一致，能够进行平行实验，以满足实验结果的统计学要求。为更好地满足平行实验的需求，组合架8可以承载三个植物培养盒2，且三个植物培养盒2中相邻两者之间的间距保持相等。

如图7所示，组合架8可以与植物培养盒2采用可升降的安装方式，使得各植物培养盒2能够升降，以改变在水箱1内的浸没高度；尤其当植物长期浸没在水中，因呼吸不畅而影响植物的生长时，采用可升降的结构型式，能够定期或者根据需要将植物培养盒2升高至水面以上，为植物提供呼吸环境，然后再将植物下降至部分浸没状态，继续进行实验。这种结构设置较为灵活，还可以根据需要调整植物的浸没高度，在满足实验需求的同时兼顾植物的生长需求，使得实验能够长期进行。

为实现植物培养盒2的升降，本实用新型的组合架8可以包括横架81和竖架82，竖架82上下延伸，且竖架82的上端与横架81可升降连接，下端设有与各植物培养盒2匹配的安装位，使得各植物培养盒2能够安装于竖架82的下端。当需要升降植物培养盒2时，只需改变竖架82与横架81的安装位置，向上或向下移动竖架82即可，操作简单方便，且无需直接伸入水面以下直接对植物培养盒2进行操作，更加易于实现，能够更好地满足实验需求。

具体而言，竖架82与横架81可以采用调节阀86等连接件实现可升降连接，具体可以设置相互匹配的连接孔或者卡接位等连接结构，然后通过调节阀86等连接件实现定位，并在需要进行升降调节时解除定位，选择合适的高度后再重新安装固定。或者，也可以在竖架82 与横架81上分别设置相互配合的齿轮齿条，并设置为能够自锁的结构型式，使得齿条在上下方向延伸，然后通过驱动齿轮转动改变竖架82 的上下位置，从而升降植物培养盒2。

同时，如图2和图3所示，可以将横架81与牵引杆5的非铰接端连接，在水箱1的顶部两端均设有导轨11，导轨11与运动方向同向延伸，横架81的两端与各自同端的导轨11滑动或者滚动配合。当牵引杆5在水平方向运动时，即可带动横架81沿导轨11在水平方向上运动，由于横架81与竖架82在水平方向的相对位置固定，通过横架81即可带动竖架82及其下端所连接的植物培养盒2在水平方向运动。

此时，采用导轨11可以对横架81进行支撑和导向，一方面提高了植物培养盒2在水平方向的运动精度，另一方面还可以对各植物培养盒2进行可靠的支撑，使得各植物培养盒2保持在同一高度，更好地满足平行实验的需求。

横架81可以在水平面内垂直于运动方向延伸，即横架81可以平行于各植物培养盒2的分布方向进行设置，此时，横架81与竖架82 在前后方向的运动同步性较高，能够提高动力传递的可靠性。同时，横架81不限于沿运动方向的垂向延伸，本领域技术人员也可以根据需要调整横架81的延伸方向，例如，使得横架81在水平面内偏离运动方向的垂向较小角度，只要不影响对植物培养盒2的驱动即可。

再者，本实用新型的组合架8还包括设于竖架82下端的安装架 83，该安装架83在水平面内垂直于运动方向延伸，并且，在安装架 83的延伸方向设有两个以上的安装位，各植物培养盒2吊挂在各自对应的安装位。或者，本领域技术人员可以根据需要为各植物培养盒2 设置一个集成的安装位，以实现统一装配。

采用安装架83的结构型式，将各植物培养盒2的安装位集成于安装架83，然后将各植物培养盒2统一吊挂于安装位，可以实现对各植物培养盒2的统一调配，还可以提高各植物培养盒2的稳定性，尤其能够保持各植物培养盒2的相对位置，保证实验条件。

此外，组合架8还可以包括吊架84和辅助架85，吊架84与各安装位一一对应，辅助架85与安装架83同向延伸，各吊架84的上端吊挂于各自对应的安装位，下端用于挂装植物培养盒2，此时，吊架84 可以上下延伸，具体可以设置两个以上的竖杆，分别与植物培养盒2的两侧吊装连接。辅助架85连接在相邻的植物培养盒2的吊挂点之间，以起到辅助加强作用，具体可以与各吊架84与植物培养盒2的吊挂点相连接，可以采用螺纹连接、焊接等连接方式。

此外，如图3所示，本实用新型还可以包括与动力源6信号连接的控制器9，具体可以采用步进电机作为动力源6，通过控制器9控制该步进电机的转动周期，如上所述，该步进电机的转动周期与浅水波的波周期一致，因此，通过控制步进电机的转动周期，可以控制植物按照浅水波的波周期以正弦变化的速度做直线往复运动。

本实用新型还可以设置辅助结构，以提高使用便捷性。例如，水箱1的底部可以安装滑轮或者滚轮12，以辅助实现水箱1的移动，根据需要为水箱1选择合适的安装位置。水箱1还可以设有第一支架13，以便对水箱1进行支撑，提高水箱1的稳定性，第一支架13的上端可以与水箱1的顶部固定连接，第一支架13的下端可以相对水箱1向外倾斜，以提高支撑可靠性，并且，第一支架13的下端还可以设置吸盘等结构，以稳定地固定于地面。动力源6可以设有第二支架61，该第二支架61的顶部可以设置支撑平台62，然后将动力源6和曲柄3安装在该支撑平台62，以使得动力源6处于与曲柄3相对应的高度位置，进而提高对曲柄3驱动的可靠性。其中，第二支架61可以类比第一支架13进行设置。此处所述的第一、第二，仅用于区分表示两个支架，不表示对设置顺序的特殊限定。

本实用新型的工作过程如下：

首先按照图2构建好模拟装置，将海水注入水箱1并设定好水深，此处所述的水深是指水箱1内所注入的海水的水面所达到的高度，与注水量以及水箱1的规格有关；然后，将细纱布包裹好的土壤作为培养介质填满植物培养盒2，用细纱布包裹土壤来减少水流冲刷造成的侵蚀；利用组合架8上的调节阀86设定植物培养盒2中的植物在水箱 1内被海水淹没的深度；因为实验中模拟植物所处浅水波的波周期与曲柄的转动周期相等，因此，设置控制器9，驱动步进电机按照设定的转动周期转动，进而带动植物按照浅水波的波周期以正弦变化的速度做直线往复运动，从而模拟植物生长于不同波周期的浅水波中。

根据波高和曲柄的转动半径之间的转化关系，可以将波高参数转化为曲柄的转动半径，模拟植物生长于不同波高环境中；启动控制器 9和步进电机的开关，通过曲柄-连杆机构带动植物培养盒2中的植物在水平方向做直线往复运动，模拟浅水波中水质点的运动，运用相对运动的原理，模拟植物长期暴露于波浪参数(包括波周期、波高)可控的浅水波中，进而监测植物生理生化对波浪胁迫的响应机制。

完成上述一组固定水深、波周期和波高的实验后，更改水箱1的水深，利用控制器9设定步进电机的转动周期，调节曲柄-连杆机构中曲柄的转动半径，重复以上实验步骤，完成其他波浪参数条件下的实验。

以上对本实用新型所提供植物长期暴露于浅水波环境的模拟装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (13)

1.一种植物长期暴露于浅水波环境的模拟装置，其特征在于，包括水箱(1)和内置在所述水箱(1)中的植物培养盒(2)，以及依次铰接且铰接轴相互平行的曲柄(3)、连杆(4)和牵引杆(5)，所述植物培养盒(2)连接于所述牵引杆(5)的非铰接端，所述曲柄(3)与动力源(6)连接，并通过所述连杆(4)和所述牵引杆(5)带动所述植物培养盒(2)相对所述水箱(1)内的静水在水平方向以呈正弦变化的速度做直线往复运动，以模拟植物长期暴露于浅水波环境的状态。

2.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述曲柄(3)的延伸方向设有两个以上的铰接位，所述连杆(4)通过铰接件可拆卸地铰接于其中一个所述铰接位。

3.如权利要求2所述的模拟装置，其特征在于，所述铰接位为铰接孔，两个以上的所述铰接孔在所述曲柄(3)的延伸方向依次连通形成贯通槽(31)，所述铰接件能够在所述贯通槽(31)内移动，以改变所述连杆(4)所铰接的所述铰接位。

4.如权利要求3所述的模拟装置，其特征在于，所述贯通槽(31)的延伸方向设有标尺，用于指示各所述铰接位至所述曲柄(3)的转动中心的距离。

5.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，还包括矫正器(7)，具有与所述牵引杆(5)配合的矫正孔(71)，以使得所述牵引杆(5)在水平方向做直线往复运动。

6.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述植物培养盒(2)处于运动方向两端的部分为流线型(21)，中间为用于承载培养介质的方形盒体(22)。

7.如权利要求1-6任一项所述的模拟装置，其特征在于，还包括连接于所述牵引杆(5)的非铰接端的组合架(8)，所述组合架(8)承载有两个以上所述植物培养盒(2)，各所述植物培养盒(2)在水平面内垂直于运动方向间隔分布。

8.如权利要求7所述的模拟装置，其特征在于，各所述植物培养盒(2)可升降地安装于所述组合架(8)。

9.如权利要求8所述的模拟装置，其特征在于，所述组合架(8)包括横架(81)和竖架(82)，所述竖架(82)的上端与所述横架(81)可升降连接，下端设有与各所述植物培养盒(2)匹配的安装位；所述横架(81)与所述牵引杆(5)的非铰接端连接，所述水箱(1)的顶部两端均设有与运动方向同向延伸的导轨(11)，所述横架(81)的两端与各自同端的所述导轨(11)滑动或滚动配合。

10.如权利要求9所述的模拟装置，其特征在于，所述组合架(8)还包括设于所述竖架(82)下端的安装架(83)，所述安装架(83)在水平面内垂直于运动方向延伸，并在其延伸方向设有两个以上所述安装位，各所述植物培养盒(2)吊挂于与各自对应的所述安装位。

11.如权利要求10所述的模拟装置，其特征在于，所述组合架(8)还包括与所述安装位一一对应的吊架(84)和与所述安装架(83)同向延伸的辅助架(85)，各所述吊架(84)的上端吊挂于与各自对应的所述安装位，下端用于挂装所述植物培养盒(2)；所述辅助架(85)连接在相邻所述植物培养盒(2)的吊挂点之间。

12.如权利要求7所述的模拟装置，其特征在于，还包括与所述动力源(6)信号连接的控制器(9)，所述动力源(6)为步进电机，所述控制器(9)用于控制所述步进电机的转动周期，以控制植物按照浅水波的波周期以正弦变化的速度做直线往复运动。

13.如权利要求7所述的模拟装置，其特征在于，所述水箱(1)的底部安装有滑轮或滚轮(12)；

和/或，所述水箱(1)设有第一支架(13)；

和/或，所述动力源(6)设有第二支架(61)，以支撑所述动力源(6)至与所述曲柄(3)相对应的位置。