[实用新型]CO2-O3-根系研究一体化装置

说明书

【技术领域】：本实用新型涉及一种植物生长环境的模拟试验装置，特别涉及一种CO₂-O₃-根系研究一体化装置。一种研究①温室气体(CO₂、O₃)自动产生与监控；②根系三维扫描观测；③地上与地下同步模拟研究的一体化装置。

【背景技术】：大气CO₂浓度升高必然对植物产生影响，而且这种影响是多方面的。作为绿色植物光合作用所必需的原料之一，CO₂增加对植物光合作用是有利的。有关CO₂浓度升高促进正常环境中各种树木和作物光合作用的报道很多。CO₂浓度升高一般能增加正常环境中植物的生物量和产量；CO₂对植物的另一个重要直接影响是提高植物对水分的利用效率从而强化植物的光合作用；CO₂浓度升高还可强化植物对养分的利用效率，使植物根系更发育；改善植物根际微生态系统及其分泌物，更有利于提高土壤养分的生物可利用性；CO₂浓度升高还会对植物生理生化机能产生非常明显的影响。

作物气候适宜性动态模拟研究常以假想气候变化状况或大气环流模型(GCM)的输出结果如气温、降水等要素作为未来变化值，输入作物生长模式或作物生理模型中，用于模拟作物产量所受影响。与统计模型相比，动态模型在气候变化与作物生长相互作用机理研究方面更为深入，可定量给出气候变化对作物生长的影响及所需采取的应对措施，对农业生产实践具有实际指导意义。

与模拟模型相比，作物生产气候适宜性试验研究与生产实践结合更紧密，其手段主要包括控制环境实验、开顶式熏气箱以及自由CO₂气体施肥试验等，重点研究CO₂浓度倍增对农作物生育的直接影响和通过测定作物生长模型生理参数模拟CO₂浓度倍增对农业生产的间接影响。目前因尚未建立气候影响诸因素综合评价模型，故多数研究忽视了影响作物生长发育的环境因子间协同作用，且对未来气候的设计过于理想，不能客观反映气候变化渐变的特征，研究结果不可避免地产生误差。

作物生产气候适宜性试验研究与生产实践结合更紧密，其手段主要包括控制环境实验、开顶式熏气箱以及自由CO₂气体施肥试验等，开顶式气室、开顶式熏气箱(Open-topchamber).系由美国在1973年首先使用，一般为圆柱形顶端开敞，气体由鼓风机自下方进入，接触植物后由顶端开口溢出之设计。基本上此设计可使箱内之物理环境包括光线，温度、湿度、降雨等接近于天然。用于研究各类气体(如：CO₂、SO₂、O₃等)对植物的影响在西方工业国家应用尤为广泛。

为了模拟未来大气CO₂浓度升高条件下对陆地生态系统的影响，20世纪80年代末，美国率先发展了自由空气条件下升高CO₂浓度的控制技术，即FACE(Free Air CO₂ Enrichment)系统，一个相对大尺度的模拟未来CO₂增加的开放体系。目前世界上已经建立的FACE系统，其FACE圈内的CO₂浓度一般均高于周围大气环境200ppm，并由实时控制系统加以实现。由于FACE圈内外没有任何隔离设施，气体可以自由流通，因此系统内部通风、光照、温度、湿度等条件十分接近于自然生态环境。FACE技术已经成为研究大气CO₂浓度增加条件下生态系统响应的最理想手段，被称之为未来世界的一个窗口。虽然FACE技术的发展较短，但利用FACE系统的研究已涉及森林、草地、农田等生态系统，研究的作物对象有小麦、棉花、玉米、水稻等。虽然FACE技术的优势明显，但FACE系统存在造价高，运行费用高等问题，目前仍不能大面积推广应用。