CN207167138U - 一种用于植物的碳同位素标记装置 - Google Patents

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冯晓敏
张卫建
宋振伟
郑成岩
张俊
邓艾兴
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Abstract

本实用新型公开了一种用于植物的碳同位素标记装置，包括箱体、植物培养装置和碳同位素产生装置，植物培养装置和碳同位素产生装置均设置于箱体内，碳同位素产生装置与箱体的容置空间气体连通，还包括除湿装置，除湿装置包括壳体和风道，壳体的一端固定于箱体的内壁上，壳体的表面设置有多个通风孔，风道设置于壳体内，风道内填充有吸水树脂，壳体内还设置有风扇，风扇位于风道的一端，其用于将风道内的吸水树脂通过壳体的多个通风孔吹入箱体的容置空间内。本实用新型的用于植物的碳同位素标记装置结构简单，便于操作，能够在保证箱体密封性的同时有效降低箱体内的空气湿度，箱体内气体混合均匀，能够大大提高13C同位素标记结果的精准性。

Description

一种用于植物的碳同位素标记装置
技术领域
本实用新型属于植物同位素标记技术领域，具体地涉及一种用于植物的碳同位素标记装置。
背景技术
碳同位素的示踪技术是植物碳固定、分配和转化研究中的重要手段，应用13C同位素示踪技术可安全地进行试验实施与测定。碳同位素标记主要有3种方法：单次脉冲标记、重复脉冲标记和持续标记，与其它标记技术相比，脉冲标记优点较多，脉冲标记是一次性注入标记物，适合光合碳分配、转运的研究，而且还能够提供植物不同生育期光合碳的分配与转化信息，动态监测光合碳在土壤中的去向，能够完整了解植物光合碳的分配状况。但是在利用13C脉冲标记过程中，难免会出现如下问题：一、标记时，植物置于同化箱内处于封闭状态，同化箱内空气湿度不断增大，导致同化箱内的环境与自然环境相差太大；二、由于要解决上述问题，一般是采取将空气中的水分冷却排出同化箱的手段进行湿度的调节，然而这导致同化箱开孔过多，导致空气中的12CO2进入，由于植物会优先利用12CO2，因此将导致13C脉冲标记的结果不准确。因此，如何在确保同化箱密封性的前提下有效降低同化箱内的空气湿度是目前亟需解决的问题。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种用于植物的碳同位素标记装置，能够在保证箱体密封性的同时有效降低箱体内的空气湿度。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种用于植物的碳同位素标记装置，包括箱体、植物培养装置和碳同位素产生装置，所述植物培养装置和所述碳同位素产生装置均设置于所述箱体内，所述碳同位素产生装置与所述箱体的容置空间气体连通，还包括除湿装置，所述除湿装置包括壳体和风道，所述壳体的一端固定于所述箱体的内壁上，所述壳体的表面设置有多个通风孔，所述风道设置于所述壳体内，所述风道内填充有吸水树脂，所述壳体内还设置有风扇，所述风扇位于所述风道的一端，其用于将所述风道内的吸水树脂通过所述壳体的多个通风孔吹入所述箱体的容置空间内。
进一步地，所述碳同位素产生装置包括第一反应槽、设置于所述第一反应槽内的隔板和设置于所述隔板上方且位于所述第一反应槽内的第二反应槽，所述第二反应槽可旋转地设置于所述第一反应槽内，所述第一反应槽内容纳有Na13CO3溶液，第二反应槽内容纳有HCl溶液，所述第一反应槽与所述箱体的容置空间气体连通；所述第二反应槽的底板与所述隔板之间设置有一密封构件，所述第二反应槽的底板上设置有若干个第一过水通孔，所述密封构件上设置有若干个第二过水通孔，所述隔板上设置有若干个第三过水通孔，当所述第一过水通孔、所述第二过水通孔和所述第三过水通孔旋转至对应时，所述第二反应槽内的HCl溶液流入所述第一反应槽内。
进一步地，所述第一反应槽和所述第二反应槽的内壁上均设置有刻度线。
进一步地，还包括过滤装置和气泵，所述过滤装置设置于所述箱体外，所述过滤装置内容纳有用于过滤空气中12CO2的碱液；所述气泵的进气口与所述过滤装置连通，所述气泵的出气口与所述箱体的容置空间连通，所述气泵的出气口与所述箱体的连通处之间设置有密封构件。
进一步地，所述第一反应槽与所述箱体的容置空间之间设置有第一气液分离器。
进一步地，所述气泵与所述箱体的容置空间之间设置有第二气液分离器。
进一步地，所述箱体内还设置有照明装置。
进一步地，所述箱体内还设置有二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器和光照传感器。
进一步地，所述植物培养装置的上方设置有一开口，所述开口处设置有一盖体，所述盖体上设置有多个植物生长孔，所述植物生长孔处设置有环形的绝缘硅胶。
本实用新型的用于植物的碳同位素标记装置中设置有除湿装置，除湿装置利用风扇将吸水树脂吹入箱体的容置空间内，从而使得吸水树脂能够及时除去箱体内由于植物呼吸作用而产生的水分，以防止箱体内湿度过高影响植物生长，且吸水树脂对植物的生长和空气不会造成任何影响，当一次反应结束时，可回收处理吸水树脂反复使用；同时，采用风扇工作还起到了将箱体内气体充分混合的目的；并且，由于采用吸水树脂吸附水分，减少了在箱体上打孔的数目，因此使得箱体的密封性更好，避免了空气中12CO2的进入。本实用新型的用于植物的碳同位素标记装置结构简单，便于操作，密封性好，箱体内气体混合均匀，能够大大提高13C同位素标记结果的精准性。
附图说明
图1为本实用新型的用于植物的碳同位素标记装置的结构示意图；
图2为本实用新型的碳同位素产生装置的结构示意图。
具体实施方式
为了加深对本实用新型技术方案的理解，下面将结合说明书附图对本实用新型作进一步阐述。
如图1-2所示，本实用新型提供一种用于植物的碳同位素标记装置，包括箱体1、植物培养装置2、碳同位素产生装置3、除湿装置4、过滤装置5和气泵6，植物培养装置2和碳同位素产生装置3设置于箱体1内，碳同位素产生装置3与箱体1的容置空间气体连通。植物培养装置2的上方设置有一开口，开口处设置有一盖体，盖体上设置有多个植物生长孔，植物生长孔处设置有环形的绝缘硅胶，以能够对植物的地上部分、根及土壤的碳的分布做出精确测量。除湿装置4包括壳体401和风道402，壳体401的一端固定于箱体1的内壁上，壳体401的表面设置有多个通风孔，风道402设置于壳体401内，风道内填充有吸水树脂，壳体401内还设置有风扇，风扇位于风道402的一端，其用于将风道402内的吸水树脂通过壳体401的多个通风孔吹入箱体1的容置空间内。过滤装置5设置于箱体1外，过滤装置5内容纳有用于过滤空气中12CO2的碱液，过滤装置5包括多级过滤液，过滤液为碱液，碱液的浓度可依次升高，从而除尽空气中的12CO2。气泵6的进气口与过滤装置5连通，气泵6的出气口与箱体1的容置空间连通。气泵6的出气口与箱体1的连通处之间设置有密封构件，以将除去12CO2的空气通入箱体内，保持内外环境只有13CO2这一唯一变量。气泵与箱体的容置空间之间设置有第二气液分离器。
碳同位素产生装置包括第一反应槽301、设置于第一反应槽301内的隔板303和设置于隔板303上方且位于第一反应槽301内的第二反应槽302，第二反应槽302可旋转地设置于第一反应槽301内，第一反应槽301内容纳有Na13CO3溶液，第二反应槽302内容纳有HCl溶液，第一反应槽301还与箱体1的容置空间气体连通。第二反应槽302的底板与隔板303之间设置有一密封构件304，第二反应槽302的底板上设置有若干个第一过水通孔，密封构件304上设置有若干个第二过水通孔，隔板303上设置有若干个第三过水通孔，当第一过水通孔、第二过水通孔和第三过水通孔旋转至对应时，第二反应槽302内的HCl溶液流入第一反应槽301内，第一反应槽301与箱体1的容置空间之间设置有第一气液分离器。第一反应槽301和第二反应槽302的内壁上均设置有刻度线，以对可能产生的13CO2的量有所预期。可通过一驱动装置驱动第二反应槽302旋转，从而根据需求旋转第二反应槽302，将HCl溶液滴入到Na13CO3溶液中，以根据需要缓慢释放13CO2，避免箱体1内13CO2浓度一时过高而影响植物的同化作用。
箱体1内还设置有照明装置7，用于为植物生长提供照明。箱体1内还设置有二氧化碳浓度传感器8、温度传感器9、湿度传感器10和光照传感器11，用于检测箱体1内的二氧化碳浓度、温度、湿度和光照强度。同时控制装置与二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、光照传感器分别连接，控制装置内设置有二氧化碳浓度阈值、温度阈值、湿度阈值及光照强度阈值等数据，可根据接收到的二氧化碳浓度、温度、湿度和光照强度等数据，进行调控各对应装置，从而保证箱体1内环境处于适宜范围内。
利用本实用新型的碳同位素标记装置进行试验时，将栽培有植物的植物培养装置2盖上盖体，将植物比如大豆的地上部分通过植物生长孔透过盖体，然后将该栽培有植物的植物培养装置2放入箱体1内。开启过滤装置5和气泵6，向箱体1内通入除尽12CO2的空气一段时间，将箱体内的空气赶出来，之后关闭箱体，通过驱动装置控制第二反应槽302旋转，使HCl溶液滴入到Na13CO3溶液，缓慢产生13CO2，使得箱体1内空气中的13CO2浓度与自然环境中12CO2的浓度一致，为约0.03％。启动除湿装置4和照明装置7，开始对植物的碳同位素标记试验。在此过程中，利用二氧化碳浓度传感器8、温度传感器9、湿度传感器10和光照传感器11对箱体1内的各个参数进行监控。比如，对于大豆，一般控制箱体1内温度为25～28℃，湿度为70～80％，光照强度1700～2000μmol/m2/s，同位素标记需要的时间后，将栽培有植物的植物培养装置2取出，将土壤倾倒出来，混匀后，风干，称重，取样，并用同位素质谱仪测定土壤样品中的13C含量；将植物在子叶痕处分为地上部分与根，同样各自分别进行烘干，称重，粉碎，取样，并用同位素质谱仪测定地上部分和根样品中的13C含量，完成对植物的标记，同时取未标记的植物作为对照，用以计算植物同化的13CO2量。
以上仅为本实用新型的优选实现方式，并不用于限制本实用新型，凡是未背离本实用新型核心的简单变形和替换，均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于植物的碳同位素标记装置，包括箱体、植物培养装置和碳同位素产生装置，所述植物培养装置和所述碳同位素产生装置均设置于所述箱体内，所述碳同位素产生装置与所述箱体的容置空间气体连通，其特征在于：还包括除湿装置，所述除湿装置包括壳体和风道，所述壳体的一端固定于所述箱体的内壁上，所述壳体的表面设置有多个通风孔，所述风道设置于所述壳体内，所述风道内填充有吸水树脂，所述壳体内还设置有风扇，所述风扇位于所述风道的一端，其用于将所述风道内的吸水树脂通过所述壳体的多个通风孔吹入所述箱体的容置空间内。
2.根据权利要求1所述的一种用于植物的碳同位素标记装置，其特征在于，所述碳同位素产生装置包括第一反应槽、设置于所述第一反应槽内的隔板和设置于所述隔板上方且位于所述第一反应槽内的第二反应槽，所述第二反应槽可旋转地设置于所述第一反应槽内，所述第一反应槽内容纳有Na13CO3溶液，第二反应槽内容纳有HCl溶液，所述第一反应槽与所述箱体的容置空间气体连通。
3.根据权利要求2所述的一种用于植物的碳同位素标记装置，其特征在于，所述第二反应槽的底板与所述隔板之间设置有一密封构件，所述第二反应槽的底板上设置有若干个第一过水通孔，所述密封构件上设置有若干个第二过水通孔，所述隔板上设置有若干个第三过水通孔，当所述第一过水通孔、所述第二过水通孔和所述第三过水通孔旋转至对应时，所述第二反应槽内的HCl溶液流入所述第一反应槽内。
4.根据权利要求2所述的一种用于植物的碳同位素标记装置，其特征在于，所述第一反应槽和所述第二反应槽的内壁上均设置有刻度线。
5.根据权利要求1所述的一种用于植物的碳同位素标记装置，其特征在于，还包括过滤装置和气泵，所述过滤装置设置于所述箱体外，所述过滤装置内容纳有用于过滤空气中12CO2的碱液；所述气泵的进气口与所述过滤装置连通，所述气泵的出气口与所述箱体的容置空间连通，所述气泵的出气口与所述箱体的连通处之间设置有密封构件。
6.根据权利要求2所述的一种用于植物的碳同位素标记装置，其特征在于，所述第一反应槽与所述箱体的容置空间之间设置有第一气液分离器。
7.根据权利要求5所述的一种用于植物的碳同位素标记装置，其特征在于，所述气泵与所述箱体的容置空间之间设置有第二气液分离器。
8.根据权利要求1所述的一种用于植物的碳同位素标记装置，其特征在于， 所述箱体内还设置有照明装置。
9.根据权利要求1所述的一种用于植物的碳同位素标记装置，其特征在于，所述箱体内还设置有二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器和光照传感器。
10.根据权利要求1所述的一种用于植物的碳同位素标记装置，其特征在于，所述植物培养装置的上方设置有一开口，所述开口处设置有一盖体，所述盖体上设置有多个植物生长孔，所述植物生长孔处设置有环形的绝缘硅胶。
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