[发明专利]一种野外开顶式CO2浓度和水分控制实验气室装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种野外开顶式CO₂浓度和水分控制实验气室装置，属于生态学或农学等野外实验研究技术领域,特别涉及到全球变化因子(如CO₂浓度、降水等)野外控制实验的装置。

背景技术

近百年来，特别是近二三十年来，地球系统正经历着全球性显著变化，人类活动导致的大气CO₂浓度增加、降水格局改变已经是不争的事实。气候变化已经对全人类生活的方方面面都产生着重要的影响。大气CO₂浓度升高、降水格局的改变是全球变化的两个重要方面。植物对CO₂浓度及水分又极其敏感，是影响植物生长、产量及品质的两个重要因素。在野外要同时模拟大气CO₂浓度升高、干旱及降水增加等多种全球变化因子交互作用的装置很难。国内外关于野外控制实验模拟CO₂浓度升高的研究装置主要有开顶式气室(Open Top Chamber，OTC)和自由大气式装置(Free Air CO₂ Enrichment，FACE)2种实验装置。FACE装置设备造价昂贵，维护及CO₂消耗费用很高，虽然能保持控制区域内外其它环境变量一致，但CO₂控制精度受风等影响，无法达到很高精度，国内仅在水稻作物有应用，高费用也导致很难广泛使用。相对来说，OTC装置更为经济可控，多为直筒柱形或多边形框架，室壁利用高透光材质(如玻璃、有机玻璃等)，可以有效降低了CO₂的耗散量，顶部呈平口或锥形收口敞开，自然采光，保持室内外空气流通，对CO₂浓度控制效果较好，CO₂在气室内自由扩散，有效降低CO₂消耗量。然而，目前仅采用开顶式气室增加CO₂浓度的装置，无法避免气室内植物由于开顶式气室框架本身造成的降雨不均匀影响，本发明采用开顶式加装挡雨棚的气室装置，以及截雨槽，不仅可以保持气室内外其它环境因素一致，使植物生长环境基本接近自然状态，有利于模拟大气CO₂浓度倍增效果，有效降低CO₂消耗量，还同时可以通过挡除外界降雨及截雨槽收集雨水，从而解决野外开顶式气室框架本身造成降雨不均匀的影响，同时可以利用挡除降雨模拟干旱，添加收集到的雨水模拟降水增加等实验处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种野外开顶式CO₂浓度和水分控制实验气室装置，以解决现有技术中存在的问题。

本发明一种野外开顶式CO₂浓度和水分控制实验气室装置，其具体结构如下：

该实验装置的主体为顶部开口的开顶式气室，该开顶式气室整体为框架结构，为正八面体，框架上镶嵌透光板；

气室地基采用8个脚立柱混泥土浇筑固定，用来支撑固定框架结构；

气室的顶部设有敞开口，该敞开口为小收口设计，小收口处采用斜拉杆斜角45度侧拉的方法固定；

在气室开口距离40～60cm高度处，增加锥形顶挡雨棚，固定在八面体框架结构的8个长的主框架立柱上与顶部敞开口斜拉杆结合处；

锥形顶挡雨棚为钢筋结构的拱形底座，是由8根钢筋支撑框架加一个圆形底座组成，圆形底座直径与八面体框架的内径一致，上面加盖透光度很高的透光膜；在透光膜上设置有网状结构，可以用最细的绳子或铁丝编织网状结构，网孔较大，即为防风网，起到即稳定薄膜不会因为底部或侧部风影响而上翻，也最大面积的透光。

截雨槽为与八面体框架底座直径一致的U型槽，分为上下2个：上截雨槽固定于挡雨棚圆形底座上，从起始端向末端依次小角度向下倾斜，末端开口；下截雨槽固定于气室底座上，倾斜方向与上截雨槽相反，从末端依次向起始端小角度向下倾斜，起始端开口，下方通入接雨容器中。

所述的透光板为玻璃或有机玻璃(PMMA)、聚碳酸酯(PC)等透光性好的材料。

本发明一种野外开顶式CO₂浓度和水分控制实验气室装置，其优点及功效在于：野外严酷环境下，既可以聚拢CO₂气体，又可以保持气室内外空气畅通，并保证挡雨棚对降水的有效挡除，可以同时人工模拟干旱/增加降雨的实验处理。本发明采用开顶式加装挡雨棚的气室装置，不仅可以达到模拟大气CO₂浓度倍增，还同时可以增加模拟干旱、增加降水等试验处理。

附图说明