一种非对称性增温农业生态系统实验箱技术方案

一种非对称性增温农业生态系统实验箱，包括高温机构和低温加热机构；高温加热机构包括高温热媒输送管、高温加热毛细管、高温加热回流管；低温加热机构包括低温热媒输送管、低温加热毛细管、低温加热进流管；本发明专利技术利用同一热媒的二次热量释放进行非对称性增温，更近似于自然界中的太阳对植物的光照增温；在自然界中，太阳光照对植物的非对称性增温是具有模糊的增温温差界限的；本发明专利技术的试验装置采用简单的增温方法和设计思路解决了非对称性增温中模糊温差界面的问题，使得试验所获得的数据和结构更接近与自然真实情况，相较于采用电子温控增温的现有设备，本发明专利技术具有更好的仿生性和更强的模拟性。

An asymmetric temperature increasing experiment box for the agricultural ecosystem

An asymmetric warming agricultural ecosystem experiment box, including high temperature and low temperature heating mechanism; high temperature heating mechanism comprises a high temperature thermal medium conveying pipe, high temperature heating, high temperature capillary heating reflux pipe; low temperature heating mechanism comprises a low temperature heat medium conveying pipe, low temperature heating and low temperature heating flow into the capillary tube; two calories the invention uses the same heat release was warming asymmetry, more similar to the nature of the sun on plant light temperature increase; in nature, the sun light asymmetry on plant warming is fuzzy temperature temperature difference limit; test device of the invention adopts a simple the warming method and the design idea to solve the asymmetric warming temperature fuzzy interface, makes the data structure and obtained from the tests are closer to nature and real situation, compared with the electronic temperature The present invention has better biomimetic character and stronger analogue ability.

【技术实现步骤摘要】
一种非对称性增温农业生态系统实验箱
本专利技术涉及农业科学
，具体涉及一种非对称性增温实验装置。
技术介绍
北半球气候变暖存在明显的季节差异和昼夜不同步性，大部分地区冬、春季升温高于夏、秋季，日最低气温升幅是日最高气温升幅的2～3倍；近50年我国近地表气温升高主要是最低气温明显上升的结果，日最低气温升幅是日最气高温升幅的2～3倍，与北半球基本一致；升温最显著的季节为冬季和春季。非对称性增温对农作物物候和农作物产量的影响，最低气温升高促使整个生长季延长，促使早春作物物候期提前，但最低气温和最高气温对不同作物的物候以及同一作物的不同发育阶段影响不同。现有研究多采用模型或统计的方法研究气候变暖对作物生长的影响，认为温度升高对作物有“强迫成熟”效应；而现有的最低气温升高和最高气温升高对作物生长影响的研究结果并不一致。非对称性增温对农作物影响的实验研究极少，且缺乏对模型模拟结果的实验验证。北半球大部分陆地最低气温上升的幅度是最高气温的3倍，40年来夜间平均增温0.84℃，而白天平均增温仅0.28℃，且在所有陆地和所有季节都有这种趋势。1997年美国国家气候数据中心的Easterling等进一步证实了气候变暖中最低气温增幅和最高气温增幅的非对称性，并且认为升温在季节分布上也具有非对称性，这种不对称性造成气温日较差的变小，北半球大部分陆地最低气温上升的幅度是最高气温的2～3倍，在所有陆地和所有季节看来都有这种趋势，且各季节增温幅度也存在非对称性，冬、春季的升温速率远大于夏、秋季的升温速率。其他地方的观测研究也得到相似结论，欧洲地中海地区最低气温的升高速率远远高于最高气温，导致日较差降低，这可能是云覆盖提高和降水增加，或对流层气溶胶增加造成的。翟盘茂等认为全国平均的年最高气温在过去40年中虽略有增高，但在统计上不具有显著性意义；最低气温具有显著增高趋势，因而表现出显著的日较差变小趋势；我国最低、最高气温变化线性趋势表现出非常明显的不同步性。进一步研究证实，由于最低气温和最高气温的变化趋势不同，我国极端冷昼和冷夜出现的频率显著减少。马晓波研究了我国西北地区最高、最低气温的非同步变化，认为，与华北和我国东部相比，西北地区非对称性幅度更大。王菱等认为我国北方地区近50年来最高和最低气温的变化特点是，最低气温升温速率大于最高气温的升温速率；冬季升温速率大于夏季；高纬度地区的升温速率大于低纬度地区。王石立等研究认为东北气候变暖主要表现在冬季，最低气温升高幅度远大于最高气温的升高幅度。任国玉等表示，我国现代增暖最明显的地区包括东北、华北、西北和青藏高原北部，最显著的季节在冬季和春季。近50年我国近地面气候变暖主要是平均最低气温明显上升的结果，全国范围内极端最低气温显著升高，而极端最高气温升高不多，我国冬、春季升温高于夏、秋季，日最低气温升幅是日最高气温升幅的2～3倍。为了反映这种温度差异，有学者采用最高和最低气温求算平均气温序列。气候变化国家评估报告得出我国平均增温速率明显高于全球或北半球同期平均增温速率，增温主要发生在冬季和春季。所以，可以认为气候变暖存在明显的季节差异和昼夜不同步性。全球温度不断升高，对农业生态系统产生了影响，国内外学者对此进行了许多研究，但大部分只限于平均温度的变化研究，对农业生态系统来说，最高和最低气温的变化对作物生理活动有重要作用，因为夜间最低气温对作物的呼吸作用、干物质的积累等影响很大；春季低温对作物的物候会产生影响，而日最高气温对于作物的光合作用正常机能的控制等方面非常重要。昼夜温度对作物的生理效应不同，作物对昼夜不同增温的响应也将存在差异。作物模型已经被广泛应用于研究气候变化对农业生产和粮食安全的影响，从模型研究来看，是日最高气温升高还是日最低气温升高对作物生长的影响大，现有研究结果并不一致。对于玉米和小麦，对CERES模型研究认为，由于灌浆速率对低温的敏感性高于高温，所以降低低温可以使作物有更长的生长周期，可以在更低的夜间温度上有更高的产量，而提高低温可能使生长季缩短，从而使作物减产。另有学者用CERES模型模拟则认为统计方法得到的最低气温升高对产量影响的重要性，可能是来自于最低气温升高与日平均气温升高和太阳辐射的共变效应造成的，而不是最低气温升高对产量的直接影响，模型模拟认为最高气温对产量的影响是最低气温的3倍，最低气温的升高可以提高作物收获指数。用EPIC作物模型得出，日较差提高可能导致蒸发增加而产生干旱胁迫从而使玉米产量下降，可能白天温度的提高比夜间温度提高对作物影响更大。日最低气温每提高1℃，水稻产量减少10%，而日最高气温作用并不显著，小麦发育的最适温度低于玉米和水稻，在多数区域，日最高气温经常超出最适温度，所以日最高气温的改变较夜间日最低气温的改变对作物的影响相对较小。冬小麦和棉花的营养生长期主要受低温的影响，而生殖生长和作物产量受高温、低温的共同影响，其中高温的作用更强，高温升高或极端高温在灌浆期对小麦有“强迫成熟”效应，导致产量降低。非对称性增温对农作物的生长以及农业种植方法的调控具有重要意义，现在已经开发处多种数学模型来模拟自然界中非对称增温的过程，但是由于原始数据不易获得，或者不能准确采集原始数据，而使得预测模型的准确的不是很高。由于自然采集原始数据具有天然的局限性，不能不分季节的开展，因此，需要进行非对称性增温的试验进行数据的采集。现有技术中一般采用电子温控的方式进行非对称性增温试验，一般采用多个加热装置、多个单片机以及相应的控制系统控制增温的过程，但是这一增温过程的控制过于机械和理想化，忽略了自然界中在自然增温过程中的一些不稳定因素，因此其得到的数据并不能非常准确地反映真实的自然界情况。自然界中的非对称性增温是一个模糊温度边界的过程，太阳在对植物或者农作物进行辐射增温的过程中，其温度变化并不是像电子温控器那般精确和稳定，其增温过程会收到诸多其他因素的影响，电子温控方法虽然看起来很先进，但是其并不能反映真实的自然界情况。因此，需要开发一种非对称性增温试验装置，使其能够模拟自然界中太阳对农作物的非对称性增温过程，可以采用简单的方法得出能够反映真实情况的数据。
技术实现思路
针对现有技术存在上述技术问题，本专利技术提供一种可以实现非对称性增温农业生态系统实验的新型实验装置。为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种非对称性增温农业生态系统实验箱，包括壳体，壳体具有表层和内层，表层和内层之间布置有隔热层，隔热层内设置有高温机构和低温加热机构；高温加热机构包括高温热媒输送管、高温加热毛细管、高温加热回流管；低温加热机构包括低温热媒输送管、低温加热毛细管、低温加热进流管；高温加热回流管通过压力泵和温度监测装置与低温加热进流管连接；高温加热毛细管设置在高温热媒输送管上并与高温热媒输送管相通，低温加热毛细管设置在低温热媒输送管上并与低温热媒输送管相通；高温热媒输送管外接有热媒进液管，低温热媒输送管外接有热媒输出管；壳体上部设置有安装盖板，壳体内部设置有试验装置固定机构；高温加热毛细管和低温加热毛细管均伸出隔热层且紧邻试验装置固定机构设置；热媒输出管连接有外部加热装置，外部加热装置设置有热媒存储罐，加热后的热媒暂存在热媒存储罐中，热媒存储罐设置有与热媒进液管相连接的出液口。优选的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非对称性增温农业生态系统实验箱，其特征在于，包括壳体，壳体具有表层和内层，表层和内层之间布置有隔热层，隔热层内设置有高温机构和低温加热机构；高温加热机构包括高温热媒输送管、高温加热毛细管、高温加热回流管；低温加热机构包括低温热媒输送管、低温加热毛细管、低温加热进流管；高温加热回流管通过压力泵和温度监测装置与低温加热进流管连接；高温加热毛细管设置在高温热媒输送管上并与高温热媒输送管相通，低温加热毛细管设置在低温热媒输送管上并与低温热媒输送管相通；高温热媒输送管外接有热媒进液管，低温热媒输送管外接有热媒输出管；壳体上部设置有安装盖板，壳体内部设置有试验装置固定机构；高温加热毛细管和低温加热毛细管均伸出隔热层且紧邻试验装置固定机构设置；热媒输出管连接有外部加热装置，外部加热装置设置有热媒存储罐，加热后的热媒暂存在热媒存储罐中，热媒存储罐设置有与热媒进液管相连接的出液口。

【技术特征摘要】
1.一种非对称性增温农业生态系统实验箱，其特征在于，包括壳体，壳体具有表层和内层，表层和内层之间布置有隔热层，隔热层内设置有高温机构和低温加热机构；高温加热机构包括高温热媒输送管、高温加热毛细管、高温加热回流管；低温加热机构包括低温热媒输送管、低温加热毛细管、低温加热进流管；高温加热回流管通过压力泵和温度监测装置与低温加热进流管连接；高温加热毛细管设置在高温热媒输送管上并与高温热媒输送管相通，低温加热毛细管设置在低温热媒输送管上并与低温热媒输送管相通；高温热媒输送管外接有热媒进液管，低温热媒输送管外接有热媒输出管；壳体上部设置有安装盖板，壳体内部设置有试验装置固定机构；高温加热毛细管和低温加热毛细管均伸出隔热层且紧邻试验装置固定机构设置；热媒输出管连接有外部加热装置，外部加热装置设置有热媒存储罐，加热后的热媒暂存在热媒存储罐中，热媒存储罐设置有与热媒进液管相连接的出液口。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱洪波，
申请(专利权)人：桐乡守敬应用技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33