CN213246211U - 基于环境控制的植物光合自养装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种基于环境控制的植物光合自养装置，解决了现有的植物无糖组培装置组培苗生产效率低、环境控制精度低等问题。本实用新型装置包括密闭培养室，密闭培养室连接有CO2发生器、加湿器、照度计、环境温湿度自动记录仪、CO2浓度分析仪，密闭培养室内安装有灭菌装置、光源系统和通风扇。本实用新型装置采用人工智能控制环境、用高浓度CO2代替培养基，用一定波长范围的LED光源补充光照，给组培苗生长提供最适宜的环境，促进植物组培苗健康生长。
Description
技术领域
本实用新型属于农业科学培养技术领域，特别涉及一种植物组织快繁培养装置，具体是一种基于环境控制的植物光合自养装置。
背景技术
目前，传统组织培养技术起源于上世纪六十年代，其首先应用于胡萝卜离体再生体系。传统组织培养技术整个培养过程在近乎全封闭的条件下进行，导致在培养过程中容易出现容器中的相对湿度较高、光照不足、乙烯浓度过大等问题，在这种不良的生长环境下，组培苗生长纤弱，抑制了植株叶片上气孔的开闭功能、植株正常生根以及其从培养基中吸收水分的能力，致使植株蜡质层形成困难、植株徒长、生理代谢缓慢。此外，传统的组织培养中在培养基中以蔗糖为碳源为植物提供能量，使植物在培养过程中兼性异养，在驯化过程中普遍存在根韧性差且移栽易折断、生成的膨大根无法吸收营养成分、诱导生根时在茎与根之间产生了愈伤组织、营养输送不畅通等诸多问题使其无法适应自养环境，造成组培苗移栽成活率低。传统的组织培养技术由于方法上的限制，还有易污染、操作繁琐、高难度等缺陷。
现有的植物无糖组织培养装置技术中，如专利公开号为CN 206776397U、名称为一种新型空间植物无糖组织培养装置，专利公开号为CN 209171122U、名称为植物组织无糖快繁智能控制系统，均存在光照不可控及无糖组培装置设计过小等问题。光照不可控会对植物气孔发育产生影响，而组培装置设计的材质、形状、体积、性能等要素则会很大程度上影响组培苗植株的生长发育状况。所以，设计一种合理的大型无糖培养装置可显著提高组培苗生产的效率以及环境控制的精度，达到在数量与质量上进行双方面的提升。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，而提供一种基于环境控制的植物光合自养装置。该装置是采用人工智能控制环境、用高浓度CO2代替培养基，用一定波长范围的LED光源补充光照，给组培苗生长提供最适宜的环境，促进植物组培苗健康生长。
本实用新型是通过如下技术方案实现的：
一种基于环境控制的植物光合自养装置，包括密闭培养室、CO2发生器、加湿器、照度计、环境温湿度自动记录仪、CO2浓度分析仪、灭菌装置、光源系统和通风扇；
密闭培养室是采用有机玻璃制作而成的长方体培养室，其十二个外直角棱处均包覆有铝合金支架，其底部设置有支撑钢梁底座，支撑钢梁底座上设置有万向轮；密闭培养室的正面玻璃面上设置有室门，室门上设置有插销锁；
CO2发生器和加湿器置于密闭培养室的一侧，且CO2发生器和加湿器的输出管路均从密闭培养室的该侧侧面玻璃面上穿入至其内部；
照度计、环境温湿度自动记录仪和CO2浓度分析仪均设置于密闭培养室的另一侧侧面玻璃面上，且照度计、环境温湿度自动记录仪和CO2浓度分析仪的探头均从密闭培养室的该侧侧面玻璃面上穿入至其内部；
灭菌装置包括紫外灭菌灯，紫外灭菌灯上设置有自动定时器，紫外灭菌灯安置在密闭培养室内的顶面玻璃面上；
光源系统包括主光源、补光光源和日光灯，主光源包括安置在密闭培养室内的顶面玻璃面上的LED白光灯圈，LED白光灯圈的波长为300nm至700nm；补光光源包括安置在密闭培养室内的顶面玻璃面上的植物补光灯，其波长包括650nm和450nm，且二者光质比为3：1；日光灯采用十二个普通LED日光灯，分别安置在密闭培养室内的十二个内直角棱处；光源系统的光照强度调节范围为0~10000LX；
通风扇安装在密闭培养室的顶面玻璃面上。
本实用新型装置是以大型培养容器的优化设计、环境控制系统的精确控制等环节入手，依托装置内配置的光源系统、CO2发生器、加湿器、照度计、CO2浓度分析仪、环境温湿度自动记录仪等设备，采用人工环境控制方法提供包括光照、温度、湿度、CO2等适宜植物生长的各项条件，显著提高组培苗生产的效率以及环境控制的精度，达到在数量与质量上进行双方面的提升。其中用大空间装置代替原有的小型空间，降低了运行成本，提高了培养效率；使用450nm和650nm的红蓝光源植物补光灯作为植物生长的补充光源，提高了植物生长速率；顶部的换气装置通风扇以及侧面的CO2发生器的CO2泵作为强制换气装置，提高了气体交换律，保证了高浓度CO2运行时数，避免现有技术炼苗过程中植物须适应外界环境由异养转变为自养，提高了生根率和根的韧性，杜绝了膨大根和愈伤组织的产生，大大提高了组培苗的移栽成活率。
作为优选的技术方案，密闭培养室长、宽、高分别为150cm、80cm、100cm，其底部万向轮的个数为四个，且分别置于密闭培养室底部的四个拐角处。
作为优选的技术方案，LED白光灯圈的半径为10cm，共设置有四个LED白光灯圈，四个LED白光灯圈并排设置在顶面玻璃面长度方向的轴线上；植物补光灯的长度为60cm，共设置有四个植物补光灯，四个植物补光灯两两分置于一排LED白光灯圈的两侧，且每侧的植物补光灯按顶面玻璃面长度方向设置。
作为优选的技术方案，紫外灭菌灯的长度为23cm、瓦数为6W。
本实用新型装置的有益效果如下：
1）装置设计空间大，密闭性好，为植物组培苗、尤其果树类苗木提供最适宜的生长环境，提高了组培苗生产效率及质量；
2）使用波长为450nm和650nmLED红蓝光源植物补光灯作为补充光源，红蓝光比例为3:1，为植物提供更适宜的环境。
3）增加了定时的紫外灭菌灯，可有效杀灭密闭空内的细菌，降低了组培苗污染概率。
4）装置顶部和侧面双换气设计，提高了高浓度CO2运行时数，提高了苗木生长速度。
5）大幅度降低了设备成本，现有无糖培养方法，一般都在房间内安装培养架，再在培养架上安装密闭的培养盒，每组培养和成本约700元-1000元，单个培养架安装成本约12000元左右，而且运行和维护成本较高；本实用新型装置体积较小，安装和运行成本约5000元左右。
6）经试验证明，组培苗在本装置内10-14天即可生根，生长健壮，提高了生根率和根的韧性，杜绝了膨大根和愈伤组织的产生，大大提高了组培苗的移栽成活率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，此处的附图用来提供对本实用新型的进一步说明，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用来解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1为本实用新型装置的主视图。
图2为图1的左视图。
图3为本实用新型装置中密闭培养室的俯视图。
图中：1-密闭培养室、2- CO2发生器、3-加湿器、4-照度计、5-环境温湿度自动记录仪、6- CO2浓度分析仪、7-通风扇、8-铝合金支架、9-支撑钢梁底座、10-万向轮、11-室门、12-插销锁、13-紫外灭菌灯、14-LED白光灯圈、15-植物补光灯、16-普通LED日光灯。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本实用新型，以下结合参考附图并结合实施例对本实用新型作进一步清楚、完整的说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1至图3所示，一种基于环境控制的植物光合自养装置，包括密闭培养室1、CO2发生器2、加湿器3、照度计4、环境温湿度自动记录仪5、CO2浓度分析仪6、灭菌装置、光源系统和通风扇7。
密闭培养室1是采用有机玻璃制作而成的长方体培养室，其长、宽、高分别为150cm、80cm、100cm，其十二个外直角棱处均包覆有铝合金支架8，其底部设置有支撑钢梁底座9，支撑钢梁底座9上设置有万向轮10，万向轮10共四个，且分别置于密闭培养室1底部的四个拐角处；密闭培养室1的正面玻璃面上设置有室门11，室门11上设置有插销锁12。
CO2发生器2和加湿器3置于密闭培养室1的一侧，且CO2发生器2和加湿器3的输出管路均从密闭培养室1的该侧侧面玻璃面上穿入至其内部；其中，CO2发生器2的具体型号为无忧创意D601二氧化碳发生器，加湿器3的具体型号为YC-D205、生产厂家为北京亚都环保科技有限公司。
照度计4、环境温湿度自动记录仪5和CO2浓度分析仪6均设置于密闭培养室1的另一侧侧面玻璃面上，且照度计4、环境温湿度自动记录仪5和CO2浓度分析仪6的探头均从密闭培养室1的该侧侧面玻璃面上穿入至其内部；照度计4的具体型号为3415FX、生产厂家为Spectrum Technologies，环境温湿度自动记录仪5的具体型号ZW720、生产厂家为深圳市驰诺科技有限公司，CO2浓度分析仪6的具体型号为2655 CO2 Monitor、生产厂家为SpectrumTechnologies。
灭菌装置包括紫外灭菌灯13，紫外灭菌灯13上设置有自动定时器，紫外灭菌灯13安置在密闭培养室1内的顶面玻璃面上；其中，紫外灭菌灯13的长度为23cm、瓦数为6W，具体型号为TUV6W、生产厂家为飞利浦；自动定时器采用金科德定时器、生产厂家为宁波艾洛电器有限公司。
光源系统包括主光源、补光光源和日光灯，主光源包括安置在密闭培养室1内的顶面玻璃面上的LED白光灯圈14，LED白光灯圈14的波长为300nm至700nm，LED白光灯圈14的半径为10cm，共设置有四个LED白光灯圈14，四个LED白光灯圈14并排设置在顶面玻璃面长度方向的轴线上；补光光源包括安置在密闭培养室1内的顶面玻璃面上的植物补光灯15，其波长包括650nm和450nm，且二者光质比为3：1植物补光灯15的长度为60cm，共设置有四个植物补光灯15，四个植物补光灯15两两分置于一排LED白光灯圈14的两侧，且每侧的植物补光灯15按顶面玻璃面长度方向设置；日光灯采用十二个普通LED日光灯16，分别安置在密闭培养室1内的十二个内直角棱处；光源系统的光照强度调节范围为0~10000LX。
通风扇7安装在密闭培养室1的顶面玻璃面上，通风扇7的具体型号为弘科20060交流轴流风扇、生产厂家为乐清市弘科电器有限公司。
上述基于环境控制的植物光合自养装置的使用步骤如下：
1）打开紫外灭菌灯13，定时15到30分钟，充分灭菌；
2）根据培养的植物种类，设置光照、CO2和湿度；以苹果苗为例，光照时数为20小时（亮）+4小时（暗），光照强度为5000LX—8000LX；湿度为75%左右，CO2浓度为1500ppm；
3）将灭菌处理的组培苗穴盘移入培养装置，打开电源开关；
4）打照度计4、CO2浓度分析仪6、环境温湿度自动记录仪5，当各指标达到预设值时，即开始正常运行；
5）每隔7天观察一次生根情况；
6）组培苗生根后，新叶长出1cm左右，即可达到炼苗标准。
上面是对本实用新型实施例中的技术方案进行了清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
Claims (4)
1.一种基于环境控制的植物光合自养装置，其特征在于：包括密闭培养室、CO2发生器、加湿器、照度计、环境温湿度自动记录仪、CO2浓度分析仪、灭菌装置、光源系统和通风扇；
密闭培养室是采用有机玻璃制作而成的长方体培养室，其十二个外直角棱处均包覆有铝合金支架，其底部设置有支撑钢梁底座，支撑钢梁底座上设置有万向轮；密闭培养室的正面玻璃面上设置有室门，室门上设置有插销锁；
CO2发生器和加湿器置于密闭培养室的一侧，且CO2发生器和加湿器的输出管路均从密闭培养室的该侧侧面玻璃面上穿入至其内部；
照度计、环境温湿度自动记录仪和CO2浓度分析仪均设置于密闭培养室的另一侧侧面玻璃面上，且照度计、环境温湿度自动记录仪和CO2浓度分析仪的探头均从密闭培养室的该侧侧面玻璃面上穿入至其内部；
灭菌装置包括紫外灭菌灯，紫外灭菌灯上设置有自动定时器，紫外灭菌灯安置在密闭培养室内的顶面玻璃面上；
光源系统包括主光源、补光光源和日光灯，主光源包括安置在密闭培养室内的顶面玻璃面上的LED白光灯圈，LED白光灯圈的波长为300nm至700nm；补光光源包括安置在密闭培养室内的顶面玻璃面上的植物补光灯，其波长包括650nm和450nm，且二者光质比为3：1；日光灯采用十二个普通LED日光灯，分别安置在密闭培养室内的十二个内直角棱处；光源系统的光照强度调节范围为0~10000LX；
通风扇安装在密闭培养室的顶面玻璃面上。
2.根据权利要求1所述的基于环境控制的植物光合自养装置，其特征在于：密闭培养室长、宽、高分别为150cm、80cm、100cm，其底部万向轮的个数为四个，且分别置于密闭培养室底部的四个拐角处。
3.根据权利要求1或2所述的基于环境控制的植物光合自养装置，其特征在于：LED白光灯圈的半径为10cm，共设置有四个LED白光灯圈，四个LED白光灯圈并排设置在顶面玻璃面长度方向的轴线上；植物补光灯的长度为60cm，共设置有四个植物补光灯，四个植物补光灯两两分置于一排LED白光灯圈的两侧，且每侧的植物补光灯按顶面玻璃面长度方向设置。
4.根据权利要求3所述的基于环境控制的植物光合自养装置，其特征在于：紫外灭菌灯的长度为23cm、瓦数为6W。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113575419A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-11-02 | 杭州木木生物科技有限公司 | 一种天目小香薯无糖组培设备以及培养方法 |
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