专利名称：用于进行植物的气体释放和气体转化规律研究的密闭装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种植物气体研究的密闭装置，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C02、提供02，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
本发明涉及了一种植物的气体释放和气体转化规律研究的密闭装置，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 一种用于进行植物的气体释放和气体转化规
律研究的密闭装置，主要由植物生长室l、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。
所述的植物生长室l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距离植物生长间底部高度为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具有伸縮 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 。C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 11，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來，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，它们可以用來调控循环水泵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 2000pmol'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。
图l:本发明专利的装置结构示意图
具体实施例方式
下面结合附图对本发明专利的具体实施方案加以说明。
一种用于进行植物的气体释放和气体转化规律研究的密闭装置，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。
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l's」用法兰 紧密连接，通气管道2内径为8mm，长度为40cm，气体冷却间3釆用圆柱式设计，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02和C02。
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，气体管道具有伸縮性，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l，密闭装置内的温度因此可以调控在28 3(TC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來，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丌始工作向基质注水，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15(Vmo卜m^s-i。
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02和C02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02和(:02，培养条件为光强15(^moHn《s-'，空气温度28 30 °C,空气 湿度为75% 80 %， 基质湿度为70%,风速为1.0 m/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.w—2.c/a_y—1 ， 02的消耗速率4.3509g. T2 tto少—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24 h。实验结果C02的生成速率0.02636g.w_2 ，
02的消耗速率0.01917g.w—2-鄉—'。
本发明一种用于进行植物的气体释放和气体转化规律研究的密闭装置，可以根据实验需 要研究植物的不同种类，不伺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。
本发明可应用于空间站、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。
权利要求
1、一种用于进行植物的气体释放和气体转化规律研究的密闭装置，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。
2、 根据权利要求书1所述的用于进行植物的气体释放和气体转化规律研究的密闭装置， 其特征在于植物生长室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、 根据权利要求书1所述的用于进行植物的气体释放和气体转化规律研究的密闭装置， 其特征在于气体管道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 縮性，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、 根据权利要求书1所述的用于进行植物的气体释放和气体转化规律研究的密闭装置， 其特征在于气体冷却室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 °C范围内，湿度控制在50% 90%范围内。
5、 根据权利要求书1所述的用于进行植物的气体释放和气体转化规律研究的密闭装置， 其特征在于气体冷却室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，气体冷却间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、 根据权利要求书1所述的用于进行植物的气体释放和气体转化规律研究的密闭装置， 其特征在于液体收集器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 。
7、 根据权利要求书1所述的用于进行植物的气体释放和气体转化规律研究的密闭装置， 其特征在于循环水泵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，它们可以用來调控循环水泵5的工作， 当基质湿度低于设定值时，水泵5丌始工作向基质注水，当水位达到传感器i8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。
8、 根据权利要求书1所述的用于进行植物的气体释放和气体转化规律研究的密闭装置， 其特征在于光照系统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 2000nmol.m-2's-1 。
9、根据权利要求书1所述的用于进行植物的气体释放和气体转化规律研究的密闭装置， 其特征在于植物生长室1两侧有2 5个气体检测端口 20，可以连接气体分析器6进行在 线检测，也可以取气体样品另行分析。
全文摘要
本发明涉及了一种用于进行植物的气体释放和气体转化规律研究的密闭装置，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。本发明可应用于空间站、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。
文档编号A01G9/00GK101347081SQ200810117948
公开日2009年1月21日 申请日期2008年8月18日 优先权日2008年8月18日
发明者于承迎, 红 刘, 邢一东 申请人:北京航空航天大学