一种可快速搭建的自动低温环境的模拟控温棚的制作方法

本实用新型属于农学气象模拟技术领域，具体来说，涉及到一种可快速搭建的自动低温环境的模拟控温棚。

背景技术：

低温灾害可分为零上低温灾害和零下低温灾害，零下低温灾害可分为冻害和霜冻害，其中冻害是指农作物在越冬期间，遭受0℃以下低温或剧烈降温时，造成的灾害；而霜冻多发生在冬春和秋冬之交，此时冷空气突然入侵或地表骤然辐射冷却，土壤表面、植物表面温度降到0℃以下，植物原生质受到破坏，植物就会受害或者死亡。零下低温灾害对我国农业生产威胁很大，主要的受害对象是冬小麦、油菜、蔬菜及葡萄、柑橘、油茶、茶树等经济果木。以黄淮地区小麦为例，该地区是我国冬小麦霜冻的多发区，历史上发生频率多为30％-40％，可是胡新通过研究得出，1981-2000之间，霜冻害发生多达9次，发生频率高达45％；总的说来，小麦霜冻的发生与当地的热量条件、以及气候的变率的关系非常密切，几乎所有冬小麦种植区都有冷害和冻害发生，冻(冷)害成为小麦生产上较大的自然灾害之一。如:1985年5月，新疆北部发生霜冻，作物受冻面积占到了总播种面积的47％。在气候变暖的情况下，霜冻害发生不仅没有减轻反倒加重。一方面气候变暖使得小麦拔节提早，抗寒力降低，一旦遇到倒春寒天气，很容易发生霜冻害；另一方面近年来，种植了弱冬偏春性品种，种植品种春性化，抗霜力降低。一旦春季发生倒春寒，将造成小麦的大幅霜冻发生。

为了预防和减轻农作物低温灾害的危害，开展低温冻害研究分析，进行田间试验是一种十分有效的手段。但由于低温灾害是一种突发性较强的农业气象灾害，发生时间和强度并不能掌握，布置的低温试验不能保证在低温环境下进行，因此，只能在人工模拟环境中进行试验。通过检索未发现能为作物进行低温冷(冻)害形态机理研究及低温抗性鉴定，提供适宜的低温环境条件，并实时监测作物受害状态和环境条件农作物低温模拟装置。

技术实现要素：

为了解决现有技术问题，本实用新型提供了一种可快速搭建的自动低温环境的模拟控温棚。构建质量较轻、移动方便、保温性好、田间稳固的控温棚；采用制冷机制冷对控温棚实施降温，采用特制冷气通风管使棚内温度均匀性提高；采用先进的温度、水分、土壤等传感器和摄像机，对作物受冻害的相关环境指标和形态指标进行实时监控状态监测；依据试验目的要求，提前布局好田间试验，调整控温棚大小，确定模拟时间与温度，在试验区盖上控温棚，进行低温模拟试验研究。

本实用新型所述的可快速搭建的自动低温环境的模拟控温棚，所述模拟控温棚包括棚骨架和覆盖于棚骨架上的双层中空阳光板17；所述棚骨架的两端为倒立的U型钢1，该U型钢1上部为弓形部，下部两侧为底端带圆孔的立柱5；两个U型钢1通过弓形顶部、弓形下端以及立柱5下部分别设置的顶部横梁2、上横梁3和下横梁4进行连接；两个U型钢1的端面在与上横梁3和下横梁4同水平位置分别设置有侧梁16；所述模拟控温棚在其中一个端面的两个侧梁间设有门6，在其中一个端面的弓形部设有冷气进风口7；所述冷气进风口7与棚内上部中间中央的通风管道19连通，该通风管道19在侧部打有大小一致、间隔均匀的孔；通风管道19通过管路连接到制冷机13；所述制冷机13位于棚内支架上，连接并受控于时控开关12，该时控开关12与计算机8连接；所述计算机8连接并控制棚内的环境温度传感器9、作物叶面温度传感器10、土壤温度传感器11、摄像头14、光照强度传感器20、土壤含水量传感器21，还通过另一个时控开关12连接并控制安装在棚顶部的太阳光模拟灯15。

本实用新型所述的可快速搭建的自动低温环境的模拟控温棚，所述支架下方放置用于供电的配电箱。

本实用新型所述的可快速搭建的自动低温环境的模拟控温棚，所述模拟控温棚前后斜对应的地方上横梁至弓顶处各设有1个通风窗口18。

本实用新型所述的可快速搭建的自动低温环境的模拟控温棚，所述通风管道19是直径为7.6cm的PVC管。

本实用新型所述的可快速搭建的自动低温环境的模拟控温棚，所述环境温度传感器9与光照强度传感器20暴露于棚内的空气中；所述土壤温度传感器11和土壤含水量传感器21埋藏于作物生长的土壤中；所述作物叶面温度传感器10通过固定夹，固定于作物叶片表面。

与现有技术相比，本实用新型所述的可快速搭建的自动低温环境的模拟控温棚克服了现有室内人工气候箱或霜冻箱里盆栽试验作物数量少、盆栽作物地上部分和地下根系一同受冻、作物环境失真、试验误差大的问题；可依据试验设计需要调整控温棚长度和宽度，在作物需要低温处理的时候，在提前布局播种好的田间试验区上搭建安装该试验装置，为农业田间试验提供低温环境，并实时监测作物受害状态和环境条件。

附图说明

图1是本实用新型模拟控温棚正视图。U型钢-1、顶部横梁-2、上横梁-3、下横梁-4、立柱-5、门-6、冷气进风口-7、计算机-8、环境温度传感器-9、作物叶面温度传感器-10、土壤温度传感器-11、时控开关-12、制冷机-13、摄像头-14、太阳光模拟灯-15、侧梁-16、双层中空阳光板-17、通风窗口18、通风管道-19、光照强度传感器-20、土壤含水量传感器-21。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型所述的可快速搭建的自动低温环境的模拟控温棚作进一步说明，但是本实用新型的保护范围并不限于此。

实施例1

一种可快速搭建的自动低温环境的模拟控温棚，包括有棚骨架、双层中空阳光板、制冷机、换气扇、配电箱、支架及监控装置。

棚骨架是本实用新型所述农业试验用温室装置的主体结构，钢架由倒u字形钢管、下横梁、上横梁、顶部横梁组成；两端立柱下端联有圆孔通过插入地下的钢管固定在田间。

倒u字形钢管由宽度6cm、厚度2cm的矩形钢制作，倒u字形钢管立柱(直立)高度1.2m，弓顶到地面高1.5m，立柱下部与下横梁(宽度6cm、厚度2cm)连接，立柱上部与上横梁(宽度6cm、厚度2cm)连接，通过顶横梁(宽度6cm、厚度2cm)链接弓顶各横梁。横梁长度3.6m。棚体四周用双层中空阳光板覆盖，通过铆钉固定于钢架上。

倒u字形钢管即控温棚跨距为2.6m，温棚长度3.6.0米，温棚高1.5m；

温室一侧中间留有一个门，门高度为1.20m，宽度0.80m。温室两侧斜对应的地方上横梁至弓顶处各设有1个通风窗口。

温室外部支架下方安装配电箱，由电缆将总电源接入配电箱，用于制冷机、太阳光模拟灯等仪器供电。太阳光模拟灯安装在温棚顶部。制冷机、监控系统电源均由配电箱控制，配电箱内安装多个时控开关，分别与制冷机、太阳光模拟灯相连，控制其在特定时间段工作。

另外，在制冷机电路中接入温度控制器(即数显调节仪)进行温度测量和自动控制，通过温度传感器检测棚内温度，高于设定温度(0℃)制冷机开始制冷，达到设定温度制冷机则停止制冷。

本实例中所用制冷机由昆山市易通精密机械有限公司生产提供易通牌工业冷风机型号YTO-01AS，冷冻能力2528Kcal/hr 50HZ,出风管径76mm,处理风量从150-8000m³/h，风压达到200-1200pa，出风温度-15±8℃，冷媒R22-134A,电源220V/50HZ，压缩机功率0.75kw。

温室内部安装数据采集箱，由电缆线与温度传感器(型号AV-10TH)、湿度、光照强度传感器、土壤温度传感器(AV-10T)、土壤含水量传感器(AV-410BP)及作物叶面温度传感器(AV-10LT)等连接。

本实列数据采集器、传感器及系统软件由北京雨根科技有限公司生产。

田间设计示列:研究2个小麦品种材料的抗冻性，温度设计为2℃，-2℃，-6℃；每小区1m2，重复3次，6个小区，温室周边人行道各留30cm，这样控温棚长3.6m，宽2.6m宽，面积9.36m2。先对温度设计为2℃的种植区进行低温处理，处理完后移动控温棚进行-2℃环境的低温处理，依次处理所有不同温度设计的试验。

具体地，在进行小麦低温冻害鉴定试验时，根据试验方案，把小麦种在田间，在春季田间试验区上安装温室模拟装置，模拟冻害的出现。或安装好低温模拟试验装置后，把盆栽材料移入控温室进行处理。

本发明提供的农作物低温环境模拟与监控装置的具体工作过程如下：

(1)按照试验要求在田间布置实时监测装置包括相连接的传感器和数据采集器；

(2)在试验区作物上搭建此温室，或把盆栽材料移入搭建好的温室。

(3)设定光照时控开关，把光控制开关设定为上午8:00～下午17:00开启。

(3)依据试验需要对温度控制器进行设定，如设定温度为0℃。当棚体内温度高于0℃时制冷机制冷，达到0℃则制冷机停止工作。如小麦倒春寒模拟试验，此时棚外一般平均温度在8-18℃，最高温度在25℃左右，制冷达到0℃则制冷机停止工作。

(4)开启作物数据采集器，对摄像机、温度传感器、湿度传感器、风速传感器、光照强度传感器、土壤温度传感器、土壤含水量传感器、作物叶面温度传感器供电，开启数据采集器，对作物受害状况进行实时监测。

综上所述，本发明提供的农作物低温冻害环境模拟与监控装置中，不仅可以模拟低温，还可以实时监测作物生长情况和受害影。