一种内置光源的植物群落同化箱

摘要

本发明公开了一种一种内置光源的植物群落同化箱，包括铝制顶盖、同化箱箱体、直接连接件和同化箱底座，所述的铝制顶盖密封固定于同化箱箱体顶部组成同化箱主体，所述的同化箱主体与同化箱底座通过直接连接件密封连接，所述的铝制顶盖上安装有气路出口快插接头、光源、气路入口快插接头、混合风扇、风扇金属网、直流供电DC接头、光源开关，所述的光源采用LED恒流驱动光源模块，所述的混合风扇安装于气路入口快插接头。本发明与现有技术相比的优点在于：本发明的同化箱携带方便、安装快速，植物的能量利用率高、强度稳定，能够极大地避免温室效应的影响，且通过内壁铝箔的反射可保证同化箱内光照的均匀性。

说明书

技术领域

本发明涉及植物同化箱技术领域，具体是指一种内置光源的植物群落同化箱。

背景技术

在局域尺度生态系统或者植物群落水平的研究中，测量二氧化碳通量气体通量最常用的方法为闭路式的同化箱法，通过相应的气体分析器测定同化箱内的气体浓度，以一定时间内气体浓度浓度变化值来计算被测对象的气体通量。对于植物群落来说，可以通过控制同化箱内光照，从而测定或计算群落的呼吸、净光合及总光合速率。

科研工作者在野外使用同化箱测定同化速率，需要提前将底座安装于样地内，底座与箱体的密封装置往往集成于底座或箱体底部，或分为底座和箱体底部两部分，造成箱体或底座增加材料的使用量，因此实际使用过程中携带重量往往较大，且对增加了植被的破坏面。为了测量植物群落的光合速率，当前使用的同化箱箱体一般使用玻璃、亚克力等透明材料，以金属或硬质塑料凳不透明材料作为着力支架，利用自然光作为光源使用。基于以上设计的同化箱已为科研工作者广泛使用，并取得了大量的科研成果，然而，以上传统同化箱在使用中普遍存在以下问题：1.同化箱箱体的光源采用自然光。一方面，自然光不稳定，光照强度受天气、时间的变化而强烈变化，大大增加了测量结果的误差；另一方面，自然光中植物能用的光谱范围很窄，绝大部分的辐射能量无法为植物吸收，多余的辐射能量最终转换为热量，从而产生严重的温室效应，使箱体内温度急剧上升，同时增加水分的蒸发和蒸腾，进一步带来箱体和管路水汽凝结等问题。2.传统同化箱采用硬质材料支架、集成密封装置等设计，往往大大增加野外实际操作的携带重量和植被破坏面积，或需采用昂贵的材料如碳钢等。3.传统同化箱除了透明材料可能折射、反射和吸收光合有效辐射外，其支架、风扇、顶盖紧固件等部件不透光，将遮挡部分自然光，造成箱体内光照的分布不均匀。

传统同化箱在使用过程中仍然存在诸多不足，植物群落呼吸、光合的测定亟需开发或改进一种适宜野外便携使用、光源稳定的同化箱，以利于相关研究的开展、提高测量结果的科学性。

发明内容

本发明的目的是针对传统植物同化箱在野外应用的过程中，存在箱体内光强受环境变化的干扰、箱体温室效应使箱内温度快速升高以及箱体内壁凝水改变透光率等诸多缺点，导致实际应用中的测量结果可靠性严重下降。本发明采用不透明箱体内置直流光源、增强箱体内壁反射率以及采用快速直接(管路-箱体、箱体-底座之间)的措施，提供了一种适宜野外便携使用的内置光源植物群落同化箱的设计。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种内置光源的植物群落同化箱，包括铝制顶盖、同化箱箱体、直接连接件和同化箱底座，所述的铝制顶盖密封固定于同化箱箱体顶部组成同化箱主体，所述的同化箱主体与同化箱底座通过直接连接件密封连接，所述的铝制顶盖上安装有气路出口快插接头、光源、气路入口快插接头、混合风扇、风扇金属网、直流供电DC接头、光源开关，所述的光源采用LED恒流驱动光源模块，根据测量需要及同化箱箱体大小选择不同比例的红蓝灯珠比例及数量，光源上的铝基板与铝制顶盖接触面涂抹散热硅脂增强导热，并用金属螺丝紧密固定，所述的混合风扇安装于气路入口快插接头，通过铜柱或长螺丝加高以保证空气循环，混合风扇气流方向朝向底座，所述的混合风扇顶部安装风扇金属网，可以实现电子元件快速散热、反射日光的辐射，降低地表水分蒸发而减弱冷凝作用，箱体内气体混匀迅速。

进一步的，所述的同化箱箱体为圆柱形PVC管，内壁包覆反光铝箔，可以反射内部光线，隔离外部辐射，增强箱体内辐射的强度和均匀度，避免温室效应、减弱水汽冷凝。

进一步的，所述的铝制顶盖为圆形铝板，可以增强散热。

进一步的，所述的同化箱底座为PVC管，所述的同化箱底座与同化箱箱体等径，底部打磨成楔形，具有简单、轻便、对地面植被的干扰小的优点。

进一步的，所述的直接连接件为PVC管，内径稍大于同化箱箱体外径，以保证部件间快速连接，直接连接件中线处粘贴一圈泡棉胶带，泡棉胶带内径与同化箱箱体外径相等，用于同化箱箱体和同化箱底座之间的密封，在保证密封的前提下，具有安装快速、携带方便，仅需测量时接上的优点。

进一步的，所述的同化箱箱体上可安装把手和辅助传感器接口。

进一步的，所述的直流供电DC接头采用蓄电池低压直流供电，连接的直流电路设置开关和短路保护模块，以确保电路的安全使用。

进一步的，所述的气路出口快插接头和气路入口快插接头通过直插式快速接头连接外置设备，所述的外置设备包括二氧化碳分析器、过滤器、水分吸收装置。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明采用铝制顶盖增强散热、不透明箱体避免温室效应、LED恒流电源保证光源稳定、内壁覆铝箔增强光线反射以及快速连接(管路及部件间)等方案，本发明的同化箱携带方便、安装快速，底座的布置对植被干扰小，使用恒流驱动的LED光源，植物的能量利用率高、强度稳定，能够极大地避免温室效应的影响，且通过内壁铝箔的反射可保证同化箱内光照的均匀性，此外，铝制顶盖能够快速导出光源等电子元件产生的热量，提供了一种适宜野外便携使用的内置光源植物群落同化箱的设计。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明铝制顶盖的结构示意图。

图3是本发明实施过程中二氧化碳变化曲线数据实例图(其中有效记录数据开始计时：前160秒同化箱内无光照，二氧化碳通量为群落净呼吸(拟合曲线使用1-160秒数据)；160秒处打开光源，稳定10秒后二氧化碳通量为群落净光合(拟合曲线使用171-330秒数据))。

如图所示：1、铝制顶盖，11、气路出口快插接头，12、光源，13、气路入口快插接头，14、混合风扇，15、风扇金属网，16、直流供电DC接头，17、光源开关，2、同化箱箱体，21、反光铝箔，3、直接连接件，31、泡棉胶带，4、同化箱底座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

一种内置光源的植物群落同化箱，包括铝制顶盖1、同化箱箱体2、直接连接件3和同化箱底座4，所述的铝制顶盖1密封固定于同化箱箱体2顶部组成同化箱主体，所述的同化箱主体与同化箱底座4通过直接连接件3密封连接，所述的铝制顶盖1上安装有气路出口快插接头11、光源12、气路入口快插接头13、混合风扇14、风扇金属网15、直流供电DC接头16、光源开关17，所述的光源12采用LED恒流驱动光源模块，根据测量需要及同化箱箱体2大小选择不同比例的红蓝灯珠比例及数量，光源12上的铝基板与铝制顶盖1接触面涂抹散热硅脂增强导热，并用金属螺丝紧密固定，所述的混合风扇14安装于气路入口快插接头13，通过铜柱或长螺丝加高以保证空气循环，混合风扇14气流方向朝向底座，所述的混合风扇14顶部安装风扇金属网15。

所述的同化箱箱体2为圆柱形PVC管，内壁包覆反光铝箔21。

所述的铝制顶盖1为圆形铝板。

所述的同化箱底座4为PVC管，所述的同化箱底座4与同化箱箱体2等径，底部打磨成楔形。

所述的直接连接件3为PVC管，内径稍大于同化箱箱体2外径，以保证部件间快速连接，直接连接件3中线处粘贴一圈泡棉胶带31，泡棉胶带31的内径与同化箱箱体2外径相等，用于同化箱箱体2和同化箱底座4之间的密封。

所述的同化箱箱体2上可安装把手和辅助传感器接口。

所述的直流供电DC接头16采用蓄电池低压直流供电，连接的直流电路设置开关和短路保护模块，以确保电路的安全使用。

所述的气路出口快插接头11和气路入口快插接头13通过直插式快速接头连接外置设备，所述的外置设备包括二氧化碳分析器、过滤器、水分吸收装置。

本发明在具体实施时，使用前将同化箱底座提前楔入植被土壤，同化箱主体与底座通过直接连接件密封连接，在直流供电DC接头上连接蓄电池，提供低压直流电源，连接的直流电路设置开关和短路保护模块，以确保电路的安全使用，在气路出口快插接头和气路入口快插接头上分别通过直插式快速接头连接二氧化碳分析器、过滤器、水分吸收装置，启动光源开关和混合风扇，恒流驱动的LED光源，植物的能量利用率高、强度稳定，能够极大地避免温室效应的影响，且通过内壁铝箔的反射可保证同化箱内光照的均匀性，此外，铝制顶盖能够快速导出光源等电子元件产生的热量，混合风扇可以实现电子元件快速散热、反射日光的辐射，降低地表水分蒸发而减弱冷凝作用，同化箱箱体内气体混匀迅速。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。