专利名称：一种用于植物气体分析的密闭装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种植物气体分析的密闭装置，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。发明内容本实用新型涉及了一种用于植物气体分析的密闭装置，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密闭装置由植物生长室(1)、气体管道(2)、 气体冷却室(3)、液体收集器(4)、循环水泵(5)依次顺序密闭连接，其中植物生长室(1) 外部上方置有光照系统(7)，植物生长室(1)外部与气体分析器(6)连接，气体冷却室(3) 外部与控温水箱(10)连接。所述的植物生长室(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(16)距离植物生长室(1)底部高度为l 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 4(TC 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 (3)，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 。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)，它们可以用来 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:本实用新型的装置结构示意图具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方案加以说明。一种用于植物气体分析的密闭装置，主要密闭装置由植物生长室(1)、气体管道(2)、 气体冷却室(3)、液体收集器(4)、循环水泵(5)依次顺序密闭连接，其中植物生长室(1) 外部上方置有光照系统(7)，植物生长室(1)外部与气体分析器(6)连接，气体冷却室(3) 外部与控温水箱(10)连接。设计的密闭装置植物生长室(1)为直径30cm的圆柱体，高为100cm，上下两层间用法 兰紧密连接，通气管道(2)内径为8mm，长度为40cm，气体冷却室(3)采用圆柱式设计， 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(1)，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)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。光照系统(7)由90%的LED红光和10%的LED蓝光组成，调节光强为150(amoHn^s"。 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C02，培养条件为光强150^imoHn^s—1 ，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.5实验结果为CO2的生成速率1.8306g.w-、^y—1 ， 02的消耗速率4.3509§.附-2.1 。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.m—2 jqy—1 ，02的消耗速率0.01917g.wT2 .ifo少一1 。一种用于植物气体分析的密闭装置，可以根据实验需要研究植物的不同种类，不同生长 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。本实用新型可应用于空间站、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、一种用于植物气体分析的密闭装置，其特征是密闭装置由植物生长室(1)、气体管道(2)、气体冷却室(3)、液体收集器(4)、循环水泵(5)依次顺序密闭连接，其中植物生长室(1)外部上方置有光照系统(7)，植物生长室(1)外部与气体分析器(6)连接，气体冷却室(3)外部与控温水箱(10)连接。
2、 根据权利要求l所述的用于植物气体分析的密闭装置，其特征是植物生长室(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l所述的用于植物气体分析的密闭装置，其特征是气体管道(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l所述的用于植物气体分析的密闭装置，其特征是气体冷却室(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(l)。
5、 根据权利要求l所述的用于植物气体分析的密闭装置，其特征是气体冷却室(3) 的上面有压力表(8)，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)。
6、 根据权利要求l所述的用于植物气体分析的密闭装置，其特征是液体收集器(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l所述的用于植物气体分析的密闭装置，其特征是循环水泵(5) 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)。
8、 根据权利要求l所述的用于植物气体分析的密闭装置，其特征是光照系统(7)由 LED红光和蓝光组成，光强大小为0 2000|amol'm-2's—、
9、 根据权利要求l所述的用于植物气体分析的密闭装置，其特征是植物生长室(l)两侧有2 5个气体检测端口 (20)，与气体分析器(6)连接进行在线检测。
专利摘要本实用新型涉及了一种用于植物气体分析的密闭装置，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。本实用新型可应用于空间站、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G01N33/00GK201344923SQ200820109818
公开日2009年11月11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