一种野外开顶式CO2浓度和水分控制实验气室装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种野外开顶式CO2浓度和水分控制实验气室装置，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；在气室开口上方增加锥形顶挡雨棚，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；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的下部，下截雨槽固定于气室底座上，下方通入接雨容器中。本实用新型专利技术可聚拢CO2气体，保持气室内外空气畅通及对降水的有效挡除，可以同时人工模拟干旱/增加降雨的实验处理。

【技术实现步骤摘要】
一种野外开顶式CO2浓度和水分控制实验气室装置
本技术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
,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。
技术介绍
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(OpenTopChamber，OTC)和自由大气式装置(FreeAirCO2Enrichment，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，本技术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。
技术实现思路
本技术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。本技术一种野外开顶式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。本技术一种野外开顶式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。本技术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。附图说明图1所示为本技术一种野外开顶式CO2浓度和水分控制实验气室装置图。图2所示为本技术的顶端挡雨棚装置图。图中具体标号如下：1、支撑框架，2、主框架立柱，3、斜拉杆，4、敞开口，5、上截雨槽起始端，6、上截雨槽末端及开口，7、顶端收口透光梯形斜面，8、气室透光立面，9、气室八边形底座，10、下截雨槽起始端及开口，11、下截雨槽末端，12、接雨容器及与下截雨槽起始端开口相连管线，13、立柱混泥土浇筑，14、锥形顶挡雨棚，15、透光膜，16、防风网，17、圆形底座具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的说明。本技术一种野外开顶式CO2浓度和水分控制实验气室装置，采用开顶式气室(OTC)结构，一方面保证植物生长的环境条件与外界实际条件接近，另一方面较FACE(FreeAirCarbon-dioxideEnrichment)更为经济可控，气室框架结构为正8面体，每个面宽1.55m，高1.7m，斜面高0.5m，总高度2.9m，占地面积11.6m2，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，同时减小对周围环境扰动，并且不阻碍气室内外土壤水分、养分充分流通交换。所有材料均采用透光性非常好的玻璃，气室内部不使用任何支撑，以减小对气室空间的影响以及最大透光性。目前国内进行开顶式气体控制的装置均无法解决气室内降水不均匀的影响，而我们的装置整体设计不仅考虑CO2气体精确控制，采用顶部小收口设计，起到聚气的效果，以达到节省气体消耗的目的，小开口处采用斜拉杆斜角45度侧拉的方法固定，还考虑到了气室结构对降雨造成不均匀的影响，通过在开顶式顶端距离40～60cm高度处，增加锥形顶挡雨棚挡除外界降雨，通过监测降雨量均匀补充到气室内，且同时还考虑野外使用的耐受性，尤其抗大风等长期耐用性。内蒙古草原上的风非常频繁也非常大，我们利用钢筋结构做拱形底座，由8根钢筋加一个圆形底，圆形底直径与八面体玻璃装置内径一致，上面加盖透光度很高的塑料薄膜，在塑料薄膜上用最细的铁丝编织网状结构，网孔较大，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。最后将挡雨棚置于玻璃8面体的8个长的立柱上固定，距离开顶式气室开口处50cm，则挡雨棚即可以起到稳定挡雨且不挡光的效果，而且与整个底部完全一体，增加稳定性。下面结合附图，详细说明实施例的具体结构：如图1所示，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，框架上镶嵌有机玻璃透光板；气室地基采用8个脚立柱混泥土浇筑13固定(图1中只给出了1个，其余未示)，用来支撑固定框架结构；气室的顶部设有敞开口4，该敞开口4为小收口设计，小收口处采用斜拉杆3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14，固定在八面体框架结构的8个长的主框架立柱2上与顶部敞开口斜拉杆3结合处；如图2所示，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1加一个圆形底座17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15；在透光膜上用最细的绳子或铁丝编织网状结构，网孔较大，即为防风网16，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，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种野外开顶式CO2浓度和水分控制实验气室装置，其特征在于：该装置具体结构如下：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；气室地基采用脚立柱混泥土浇筑固定，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；在气室开口上方一定高度处，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；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的下部，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。

【技术特征摘要】
1.一种野外开顶式CO2浓度和水分控制实验气室装置，其特征在于：该装置具体结构如下：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；气室地基采用脚立柱混泥土浇筑固定，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；在气室开口上方一定高度处，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；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的下部，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。2.根据权利要求1所述的一种野外开顶式CO2浓度和水分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琳，吴冬秀，张有云，
申请(专利权)人：中国科学院植物研究所，
类型：新型
国别省市：北京,11