一种植物13C同位素标记装置的制作方法

本发明涉及同位素标记技术领域，具体为一种植物¹³c同位素标记装置。

背景技术：

自然界的碳同位素包括¹²c、¹³c和¹⁴c，其中¹²c、¹³c是稳定同位素，¹⁴c具有放射性。自然界丰度最高的碳同位素为¹²c，而¹³c和¹⁴c的丰度都很低。由于稳定性同位素具有物理性质稳定、无电离辐射等优势，稳定¹³c同位素技术已被广泛用于研究土壤有机碳的周转。现有技术中，¹³c同位素标记包括自然标记和人工标记。自然标记一般用于田间原位试验，要求有c3和c4植物的更替，且需要相对较长的更替时间(以年计)；人工标记可以选择合适的试剂，在完全可控条件下进行标记且目标丰度可以人为调控。人工标记要使用合适的标记装置，现有标记装置存在的问题如下：受材质的限制，体积相对较小，只能针对水稻、小麦这类低矮农作物进行标记，不能对高度较高的木本植物进行标记；受装置结构等的限制，一般只能用于标记盆栽植物，不适用于在野外对植物进行原位标记。因此，为了实现对木本植物的野外原位标记，需要一种结构简单、便于组装和运输、相对大型的¹³c同位素标记装置。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种对高度相对较高的木本植物进行¹³c同位素标记的装置，该装置解决了现有装置只能对高度相对低矮的植物(如草本植物)进行标记的弊端，拓宽了¹³c同位素标记技术的应用。

(二)技术方案

为实现上述结构简单、便于组装以及材质轻盈标记装置的目的，本发明提供如下技术方案：一种植物¹³c同位素标记装置，包括标记装置、鼓风机、红外气体分析仪、气体吸收装置、温度计、调压装置、控温装置和气体发生装置，所述标记装置包括三通管、四通管、pvc管、聚乙烯套袋和聚乙烯薄膜，所述三通管与四通管之间通过pvc管相互插接，所述三通管、四通管和pvc管的表面均与聚乙烯套袋的内部套接，所述标记装置的底部固定安装有聚乙烯薄膜，以避免土壤呼吸产生的co2排入标记装置；

所述聚乙烯套袋的内部固定安装有鼓风机，所述鼓风机的输出端固定安装有出气管，所述聚乙烯套袋的外部固定安装有红外气体分析仪(英国adc公司，ega61多通道土壤呼吸测定系统)，所述红外气体分析仪的输出端固定安装有连接管，所述连接管远离红外气体分析仪的一端延伸至聚乙烯套袋的内部；

所述气体吸收装置包括第一空气泵，所述聚乙烯套袋的内部固定安装有第一空气泵，所述第一空气泵的输出端固定安装有第一软管，所述聚乙烯套袋的外部固定安装有洗气瓶，所述第一软管远离第一空气泵的一端延伸至洗气瓶的内部，所述洗气瓶的内部固定安装有第二软管，所述第二软管远离洗气瓶的一端延伸至聚乙烯套袋的内部，所述pvc管的表面固定安装有温度计；

所述调压装置包括第二空气泵，所述聚乙烯套袋的内部固定安装有第二空气泵，所述气袋导管的左端通过y形三通固定安装有第一软管气袋导管和第二软管气袋导管，所述第二空气泵的输出端与第一软管气袋导管远离气袋导管的一端固定连接，所述第一软管气袋导管和第二软管气袋导管的内部均固定安装有阀门，所述聚乙烯套袋的外部固定安装有医用氧气袋，所述气袋导管的右端延伸至医用氧气袋的内部，所述pvc管的表面固定安装有空盒压力表。

作为本发明的一种优选技术方案，所述三通管的数量为四个且以每两个为一组前后水平放置，所述四通管的数量为四个且以每两个为一组前后水平放置，四个所述三通管分别与四个四通管成对垂直，四个所述三通管相对面均通过pvc管相互插接，四个所述四通管的相对面均通过pvc管相互插接，所述三通管与四通管的相对面通过pvc管相互插接，四个所述四通管的底端均插接有pvc管，所述标记装置的高度等于三米且标记装置的长度和宽度均为一米。

作为本发明的一种优选技术方案，所述洗气瓶的内部盛装有naoh溶液。

作为本发明的一种优选技术方案，所述聚乙烯套袋的外部固定安装有控温装置，所述控温装置包括水槽、保温桶、第三空气泵、螺旋型紫铜换热管、输送管，所述水槽的内部设置有水，所述螺旋型紫铜换热管位于水槽中的水面以下，保温桶包裹住整个水槽且与水槽间存在夹层，所述第三空气泵位于聚乙烯套袋的内部，所述第三空气泵的输出端通过输送管延伸至水槽的内部并与螺旋型紫铜换热管的顶部固定连接，所述螺旋型紫铜换热管的底部固定安装有输送管且输送管远离螺旋型紫铜换热管的一端延伸至聚乙烯套袋的内部，所述水槽的外侧设置有夹层，所述夹层的外侧设置有保温桶。

作为本发明的一种优选技术方案，所述聚乙烯套袋的外部固定安装有气体发生装置，所述气体发生装置包括广口瓶、分液漏斗、第一导气管、第二导气管、第三导气管和第一抽气泵，所述广口瓶的内部固定安装有双孔橡胶塞，所述分液漏斗的一端插入双孔橡胶塞的一个孔并延伸至广口瓶的内部，双孔橡胶塞的另一个孔固定安装有第一导气管，所述第一导气管远离广口瓶的一端通过y型三通分别与第二导气管和第三导气管相连通，所述第二导气管远离第一导气管的一端延伸至聚乙烯套袋的内部，所述第三导气管远离第一导气管的一端延伸至聚乙烯套袋的内部并与第一抽气泵的输入端固定连接，所述第一抽气泵位于聚乙烯套袋的内部，所述第二导气管与第三导气管的内部均安装有止逆阀及可完全关闭的阀门，其作用是防止发生气体的逆流，保证气体只能从发生装置进入聚乙烯套袋。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种植物¹³c同位素标记装置，具备以下有益效果：

1、该植物¹³c同位素标记装置，通过设置三通管、四通管和pvc管，标记装置的高度等于三米，可将田间种植的高达两点七米的植物成功标记，解决了一般标记装置只能标记低矮盆栽植物的问题，拓宽了植物¹³c同位素标记技术的应用。

2、该植物¹³c同位素标记装置，材质轻盈，运输方便，解决了常规大型硬质箱体重量大、运输困难的问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的气体发生装置结构示意图；

图3为本发明的控温装置结构示意图。

图中：1、标记装置；11、三通管；12、四通管；13、pvc管；14、聚乙烯套袋；15、聚乙烯薄膜；2、鼓风机；21、出气管；3、红外气体分析仪；31、连接管；4、气体吸收装置；41、第一空气泵；42、第一软管；43、洗气瓶；44、第二软管；5、温度计；6、调压装置；61、第二空气泵；62、气袋导管；621、第一软管气袋导管；622、第二软管气袋导管；63、医用氧气袋；64、空盒压力表；7、控温装置；71、水槽；72、第三空气泵；73、螺旋型紫铜换热管；74、输送管；75、电热管；76、保温桶；77、夹层；8、气体发生装置；81、广口瓶；82、分液漏斗；83、第一导气管；84、第二导气管；85、第三导气管；86、第一抽气泵。

实施例

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图3，本发明公开了一种植物¹³c同位素标记装置，包括标记装置1、鼓风机2、红外气体分析仪3、气体吸收装置4、温度计5、调压装置6、控温装置7和气体发生装置8，所述标记装置1包括三通管11、四通管12、pvc管13、聚乙烯套袋14和聚乙烯薄膜15，所述三通管11与四通管12之间通过pvc管13相互插接，所述三通管11、四通管12和pvc管13的表面均与聚乙烯套袋14的内部套接，所述标记装置1的底部固定安装有聚乙烯薄膜15；

所述聚乙烯套袋14的内部固定安装有鼓风机2，鼓风机2的型号为xgb-120，所述鼓风机2的输出端固定安装有出气管21，所述聚乙烯套袋14的外部固定安装有红外气体分析仪3，红外气体分析仪3的型号为ega61，所述红外气体分析仪3的输出端固定安装有连接管31(4×6mm，硅胶材质)，所述连接管31远离红外气体分析仪3的一端延伸至聚乙烯套袋14的内部；

所述气体吸收装置4包括第一空气泵41，所述聚乙烯套袋14的内部固定安装有第一空气泵41，所述第一空气泵41的输出端固定安装有第一软管42(6×9mm，硅胶材质)，所述聚乙烯套袋14的外部固定安装有洗气瓶43，所述第一软管42远离第一空气泵41的一端延伸至洗气瓶43的内部，所述洗气瓶43的内部固定安装有第二软管44，所述第二软管44远离洗气瓶43的一端延伸至聚乙烯套袋14的内部，所述pvc管13的表面固定安装有温度计5，温度计5的型号为yhz-90191；

所述调压装置6包括第二空气泵61，第一空气泵41与第二空气泵61的规格一致，所述第二空气泵61的型号为aco-001，所述聚乙烯套袋14的内部固定安装有第二空气泵61，所述气袋导管62的左端通过y形三通固定安装有第一软管气袋导管621和第二软管气袋导管622，所述第二空气泵61的输出端与第一软管气袋导管621远离气袋导管62的一端固定连接，所述第一软管气袋导管621和第二软管气袋导管622的内部均固定安装有阀门，所述聚乙烯套袋14的外部固定安装有医用氧气袋63，所述气袋导管62的右端延伸至医用氧气袋63的内部，所述pvc管13的表面固定安装有空盒压力表64，所述空盒压力表64的型号为dym3，通过设置三通管11、四通管12和pvc管13，标记装置1的高度等于三米，可将田间种植的高达两点七米的植物成功标记，解决了一般标记装置1只能标记低矮盆栽植物的问题，拓宽了植物¹³c同位素标记的应用。

具体的，所述三通管11的数量为四个且以每两个为一组前后水平放置，所述四通管12的数量为四个且以每两个为一组前后水平放置，四个所述三通管11分别与四个四通管12成对垂直，四个所述三通管11相对面均通过pvc管13相互插接，四个所述四通管12的相对面均通过pvc管13相互插接，所述三通管11与四通管12的相对面通过pvc管13相互插接，四个所述四通管12的底端均插接有pvc管13，所述标记装置1的高度等于三米且标记装置1的长度和宽度均为一米。

本实施方案中，标记装置1的高度等于三米，可将田间种植的高达两点七米的植物成功标记，解决了一般标记装置只能标记低矮盆栽植物的问题。

具体的，所述洗气瓶43的内部盛装有naoh溶液。

本实施方案中，naoh溶液能有效的去除抽取到洗气瓶43内的co2，提高该装置的标记效果。

具体的，所述聚乙烯套袋14的外部固定安装有控温装置7，所述控温装置7包括水槽71、第三空气泵72(xgb-250，浙江今野机电有限公司)、螺旋型紫铜换热管73(19×1mm，紫铜材质)、输送管74(19×2.5mm，pvc和钢丝复合材质)、电热管75、保温桶76和夹层77，所述水槽71的内部盛装有水，所述水槽71内的水面以下安装有电热管75，所述第三空气泵72位于聚乙烯套袋14的内部，所述第三空气泵72的输出端通过输送管74延伸至水槽71的内部并与螺旋型紫铜换热管73的顶部固定连接，所述输送管74的数量为两个，所述螺旋型紫铜换热管73的底部固定安装有另一个输送管74且该输送管74远离螺旋型紫铜换热管的一端延伸至聚乙烯套袋14的内部，所述水槽71的外侧设置有夹层77，所述夹层77的外侧设置有保温桶76。

本实施方案中，水槽71的内部盛装有水，在气温较低时(如冬季)，水槽内水面以下的电热管75开启加热以提高水温，在气温较高时(如夏季)电热管75关闭并在保温桶76与水槽71间的夹层77中填充碎冰，根据实际气温调节水槽71内部水的温度，控温装置7配合温度计5能够有效调节聚乙烯套袋14内部的温度。

具体的，所述聚乙烯套袋14的外部固定安装有气体发生装置8，所述气体发生装置8包括广口瓶81、分液漏斗82、第一导气管83(3×7mm，gg-17高硼硅玻璃材质)、第二导气管84(6×9mm，硅胶材质)、第三导气管85(6×9mm，硅胶材质)和第一抽气泵86，所述广口瓶81的瓶口处固定安装有双孔橡胶塞，所述分液漏斗82插入双孔橡胶塞的一个孔且其下部玻璃管延伸至广口瓶81的内部，所述双孔橡胶塞的另一个孔固定安装有第一导气管83，所述第一导气管83远离广口瓶81的一端通过y型三通分别与第二导气管84和第三导气管85相连通，所述第二导气管84远离第一导气管83的一端延伸至聚乙烯套袋14的内部，所述第三导气管85远离第一导气管83的一端延伸至聚乙烯套袋14的内部并与第一抽气泵86的输入端固定连接，所述第一抽气泵86位于聚乙烯套袋14的内部，所述第二导气管84与第三导气管85的内部均安装有阀门。本实施方案中，开始时打开第二导气管84上的阀门，关闭第三导气管85上的阀门，让气体自由进入聚乙烯套袋14，反应接近结束时打开第三导气管85上的阀门，关闭第二导气管84上的阀门，打开第一抽气泵86以在第一导气管83处形成负压，同时可以通过分液漏斗82向广口瓶81中加入适量水，压缩广口瓶81内的气体，使气体发生装置8内的气体尽可能多的进入聚乙烯套袋14。

本发明的工作原理及使用流程：首先通过气体吸收装置4使标记装置1内co2浓度下降，然后封闭第一软管42和第二软管44，移除洗气瓶43，使用分液漏斗82、双孔橡胶塞、广口瓶81、第一导气管83、y型三通、第二导气管84、第三导气管85和第一抽气泵86组成气体发生装置8，然后将125ml2mol·l^-1的hcl溶液加入到盛装有12.50gba¹³co3的气体发生装置8并使产生的气体通入标记装置1，从而使¹³co2的浓度达到约516μl·l^-1，根据ega61所检测到的co2浓度确定标记时间为1小时，并重复该标记过程1次，为了提高¹³c同化效率，使用未标记的ba¹²co3替换ba¹³co3进行相同操作，并重复1次，标记完成后移除所有装置，将杨树苗从土壤中取出，获得¹³c标记的杨树。

综上所述，该植物¹³c同位素标记装置，通过设置三通管11、四通管12和pvc管13，标记装置1的高度等于三米，可将田间种植的高达2.7m的植物成功标记，解决了一般标记装置只能标记低矮盆栽植物的问题，拓宽了植物¹³c同位素标记的应用。

需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。