一种组装式作物典型生育期13C-CO2脉冲标记装置

一种组装式作物典型生育期
13
c-co2脉冲标记装置
技术领域
1.本实用新型涉及稳定性碳同位素示踪标记技术领域，更具体地说涉及一种组装式作物典型生育期
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c-co2脉冲标记装置。


背景技术：

2.随着检测手段的成熟，稳定性同位素示踪技术被广泛用于作物与土壤相关的研究中，由于其能够进行定性和定量分析的特点，且无放射性、安全性高、无污染，目前已经成为作物、土壤中碳氮周转循环研究的重要手段，对了解作物、土壤以及生态系统中碳氮循环具有重要的意义。
3.与传统方法相比，稳定性碳同位素示踪技术可以清楚显示光合碳在“作物-土壤”系统中的流通，揭示其在作物和土壤中的转化与分配。近年来，稳定性碳同位素示踪技术已被广泛用于光合碳的分配与同化研究。目前常用的三种同位素示踪标记方法方法主要有
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c自然丰度法、连续标记和脉冲标记。
4.13
c自然丰度方法是基于c3植物和c4植物同位素分馏的现象，但由于自然丰度较低，后期光合作用分馏(生物和物理，如在co2通过土壤孔隙传输过程中发生的过程)，以及c源的混合(近期同化)，以及无法精确区分土壤自养和异养呼吸组分阻碍了对传递速率和时间滞后效应的精确估计；连续标记需要长时间注入标记物，可以准确定量光合固定c，但对装置系统要求高，价格昂贵，仅限于个别实验室测使用；而脉冲标记是指一次注入一定量的标记物，可用来研究植物在特定生长时期光合碳的分配情况，并且通过在典型生育期进行一系列脉冲标记，可以合理定量植物光合碳对土壤的输入量，一般在植物光合产物分配研究上均采用此种方法。
5.现有技术中，公开号为cn100482065的中国发明专利文献，公开了一种植物碳同位素标记的方法及装置，将种子播种于装在土壤的栽培盘中，将栽培盘置于密闭标记箱中。在密闭条件下加入碳-14或碳-13标记的碳酸纳与盐酸溶液于反应槽中，反应产生二氧化碳供植物光合作用。箱内采用电风扇混匀二氧化碳，用日光灯补充光照，以冷却管降低温度和湿度。通过输液瓶向栽培盘中补充水分。栽培结束后取出植株，得到碳-14或碳-13标记的植物。该发明方法操作方便、安全，可防止碳同位素标记的二氧化碳外逸，提高了碳同位素原料的利用率，适合于对各种植物进行碳同位素标记，特别是木本植物。
6.然而，上述专利却存在以下缺陷：
7.1、没有对装置内的二氧化碳浓度进行监控，仅靠经验进行评估，进而导致试验准确性低。
8.2、该装置标记室的高度一定，对于作物不同生育期的不同生长高度，或者不同生长高度的不同类作物，均采用同一高度空间的标记室进行，对于较矮的作物会造成标记室空间浪费，进而造成标记的同位素浪费。


技术实现要素：

9.为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种组装式作物典型生育期
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c-co2脉冲标记装置，以解决上述的试验准确性低和标记的同位素浪费等问题。
10.为了实现以上目的，本实用新型采用的技术方案：
11.一种组装式作物典型生育期
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c-co2脉冲标记装置，包括标记室、若干盆栽机构、二氧化碳检测机构、溶液注射存放机构、气密性检测机构和二氧化碳吸收循环机构；
12.所述标记室为标记室腔体高度可调的密闭性结构，所述若干盆栽机构均位于所述标记室内，所述二氧化碳检测机构的检测端位于所述标记室内，所述溶液注射存放机构的存放端位于所述标记室内；所述气密性检测机构安装在所述标记室外侧壁上，并连通至所述标记室内；所述二氧化碳吸收循环机构位于所述标记室外侧，并连通至所述标记室内。
13.进一步的是，所述标记室包括底板和顶部罩子；
14.所述底板四周边缘设置有环形的第一凹槽，所述顶部罩子的底部插入所述第一凹槽内，并在所述第一凹槽内加入有水，底板和顶部罩子构成密闭性结构。
15.进一步的是，所述标记室包括底板、环形侧板和顶部罩子；
16.所述底板四周边缘设置有环形的第一凹槽，所述环形侧板的底部插入所述第一凹槽内，环形侧板上下贯穿，并在其顶部四周设置有环形的第二凹槽，所述顶部罩子的底部插入所述第二凹槽内，所述第一凹槽和第二凹槽内均加入有水，底板、环形侧板和顶部罩子构成密闭性结构。
17.进一步的是，所述标记室内部顶端设有风扇。
18.进一步的是，所述标记室内部设有温度计。
19.进一步的是，所述盆栽机构包括盆栽盆、盆栽盆托盘和黑色隔板；
20.所述盆栽盆放置在所述盆栽盆托盘上，所述黑色隔板盖设在所述盆栽盆上，黑色隔板上设置有作物根茎穿口。
21.进一步的是，所述二氧化碳检测机构包括光合仪、检测头放置板、光合仪检测头、连接线和第一胶皮孔；
22.所述光合仪位于所述标记室外侧，所述检测头放置板设置在所述标记室内部，所述光合仪检测头放置在所述检测头放置板上，所述第一胶皮孔设置在标记室侧壁上，所述连接线穿过所述第一胶皮孔连接所述光合仪和光合仪检测头。
23.进一步的是，所述溶液注射存放机构包括盛放瓶、注射器和第二胶皮孔；
24.所述盛放瓶位于所述标记室内且紧挨其侧壁，所述第二胶皮孔开设在所述盛放瓶紧挨着的标记室侧壁上方，所述注射器位于所述标记室外侧，并通过对准所述第二胶皮孔向所述盛放瓶内加入溶液。
25.进一步的是，所述气密性检测机构包括三通阀和气球；
26.所述三通阀位于所述标记室侧壁上，且连通至所述标记室内部，所述气球安装在所述三通阀的一出气口上。
27.进一步的是，所述二氧化碳吸收循环机构包括气体循环泵、多级洗瓶、吸气管路、洗气管路和进气管路；
28.所述标记室的侧壁上设置有吸气口和进气口，所述吸气管路的两端分别连接所述
吸气口和气体循环泵的进气口，所述气体循环泵的出气口通过洗气管路连接多级洗瓶，所述进气管路的两端分别连接末级洗瓶的出气口和标记室上的进气口。
29.本实用新型的有益效果：
30.本实用新型提供的作物
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c-co2脉冲标记装置，二氧化碳检测机构的检测端位于标记室内检测标记室内的二氧化碳浓度，提高二氧化碳浓度检测的精度，进而提高试验准确性；标记室为标记室腔体高度可调的密闭性结构，可以达到在不同生育期选择合理高度标记室来完成
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c-co2脉冲标记，以节约同位素标记底物的使用。
附图说明
31.图1为本实用新型的示意图；
32.附图标记：
33.1、标记室；11、底板；12、环形侧板；13、顶部罩子；14、第一凹槽；15、第二凹槽；16、风扇；17、温度计；2、盆栽机构；21、盆栽盆；22、盆栽盆托盘；23、黑色隔板；3、二氧化碳检测机构；31、光合仪；32、检测头放置板；33、光合仪检测头；34、连接线；35、第一胶皮孔；4、溶液注射存放机构；41、盛放瓶；42、注射器；43、第二胶皮孔；5、气密性检测机构；51、三通阀；52、气球；6、二氧化碳吸收循环机构；61、气体循环泵；62、洗瓶；63、吸气管路；64、洗气管路；65、进气管路；66、吸气口；67、进气口。
具体实施方式
34.以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。
35.实施例1
36.一种组装式作物典型生育期
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c-co2脉冲标记装置，如图1所示，包括标记室1、若干盆栽机构2、二氧化碳检测机构3、溶液注射存放机构4、气密性检测机构5和二氧化碳吸收循环机构6。
37.标记室1为标记室腔体高度可调的密闭性结构，若干盆栽机构2位于标记室1内，二氧化碳检测机构3的检测端位于标记室1内，溶液注射存放机构4的存放端位于标记室1内；气密性检测机构5安装在标记室1外侧壁上，并连通至标记室1内；二氧化碳吸收循环机构6位于标记室1外侧，并连通至标记室1内。
38.本实施例中，标记室1用于放置盆栽进行标记，盆栽机构2用于培养作物进行标记，二氧化碳检测机构3用于检测标记室1内的二氧化碳浓度，溶液注射存放机构4用于加入并存放反应产生
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c-co2的同位素底物溶液以及酸溶液，气密性检测机构5用于检测标记室1的气密性，二氧化碳吸收循环机构6用于控制标记室1内的二氧化碳浓度。
39.二氧化碳检测机构3的检测端位于标记室1内检测标记室1内的二氧化碳浓度，提高二氧化碳浓度检测的精度，进而提高试验准确性；标记室1为标记室腔体高度可调的密闭性结构，可以达到在不同生育期选择合理高度标记室来完成
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c-co2脉冲标记，以节约同位素标记底物的使用。
40.另外，本实施例的脉冲标记装置，还包括常规的电源为各电气部件供电。
41.实施例2
42.本实施例在实施例1的基础上作进一步的改进，标记室1包括底板11和顶部罩子13；底板11四周边缘设置有环形的第一凹槽14，顶部罩子13的底部插入第一凹槽14内，并在第一凹槽14内加入有水，底板11和顶部罩子13构成密闭性结构。此种结构的标记室1适用于在作物生育前期。
43.或者，标记室1包括底板11、环形侧板12和顶部罩子13；底板11四周边缘设置有环形的第一凹槽14，环形侧板12的底部插入第一凹槽14内，环形侧板12上下贯穿，并在其顶部四周设置有环形的第二凹槽15，顶部罩子13的底部插入第二凹槽15内，第一凹槽14和第二凹槽15内均加入有水，底板11、环形侧板12和顶部罩子13构成密闭性结构。此种结构的标记室1适用于作物拔节期及以后。同时，对于较高的作物，可以设置成由下至上的底板11、若干环形侧板12和顶部罩子13，以适应其高度。
44.本实施例上述结构的标记室1，底板11长86cm，宽86cm，厚3cm，底板11上的第一凹槽14高3cm，宽3cm，槽深3cm。环形侧板12长80cm，宽80cm，高60cm，其上的第二凹槽15参数与第一凹槽14相同。顶部罩子13长80cm，宽80cm，高60cm。
45.在作物生育前期，作物植株矮小，标记时采用底板11和顶部罩子13进行组装。首先将作物移在底板11之上，然后将标记用品按照相应位置摆放好，在底板11的第一凹槽14处加水，再将顶部罩子13开口处嵌套进入加水的第一凹槽14内，使得整个标记室1形成一个密闭状态，开始作物生育前期的标记。
46.在作物拔节期及以后，作物植株生长，标记时采用底板11、环形侧板12和顶部罩子13结合进行组装。首先将作物移到底板11之上，在底板11的第一凹槽14加水，将中部的环形侧板12一头与底板11的第一凹槽14嵌套，然后将标记用品按照相应位置摆放好，再把水加入环形侧板12的第二凹槽15内，再将顶部罩子13嵌套进中部环形侧板12的第二凹槽15内，形成密闭标记室1，进行拔节期以后的标记。
47.通过上述组装，能满足作物不同生育期所需密闭式标记室的条件。
48.标记室1内部顶端设有风扇16，用于循环标记室内产生的
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c-co2，便于室内
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c-co2浓度均匀。标记室1内部设有温度计17，用于测定室内温度，过高时加入冰袋降低温度。
49.实施例3
50.本实施例在实施例2的基础上作进一步的改进，如图1所示，盆栽机构2包括盆栽盆21、盆栽盆托盘22和黑色隔板23；盆栽盆21放置在盆栽盆托盘22上，黑色隔板23盖设在盆栽盆21上，黑色隔板23上设置有作物根茎穿口。
51.本实施例中，盆栽盆21盆口直径23cm，盆底直径20cm，盆高21.5cm；盆栽盆托盘22直径20cm，高3cm。黑色隔板23直径25cm，分为两个半圆，半圆上有能容纳作物根茎的缺口，通过将隔板沿盆栽盆口以及作物根茎处拼接，利用无毒硅胶密封后，形成密闭的盆栽盆内部。隔板的主要目的是防止在标记进行时，标记室内的标记二氧化碳直接进入土壤而造成土壤光合碳含量被高估，设置成黑色主要是为了防止标记过程中土壤中藻类的光合作用。
52.实施例4
53.本实施例在实施例3的基础上作进一步的改进，如图1所示，二氧化碳检测机构3包括光合仪31、检测头放置板32、光合仪检测头33、连接线34和第一胶皮孔35。
54.光合仪31位于标记室1外侧，检测头放置板32设置在标记室1内部，光合仪检测头33放置在检测头放置板32上，第一胶皮孔35设置在标记室1侧壁上，连接线34穿过第一胶皮
孔35连接光合仪31和光合仪检测头33。
55.本实施例中，光合仪31为li-6800光合仪，用于测定标记室内
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c-co2浓度，通过光合仪检测头33采集标记室1内的
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c-co2浓度，并通过连接线34将数据传输至光合仪31，光合仪31根据浓度数据计算
13
c-co2浓度并显示。将常规使用的
13
c-co2浓度监测仪替换成li-6800光合仪，进行
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c-co2浓度的监测，可以提高浓度检测的精度，从常规的
±
50ppm，到使用后的
±
1ppm。
56.实施例5
57.本实施例在实施例4的基础上作进一步的改进，如图1所示，溶液注射存放机构4包括盛放瓶41、注射器42和第二胶皮孔43。
58.盛放瓶41位于标记室1内且紧挨其侧壁，第二胶皮孔43开设在盛放瓶41紧挨着的标记室侧壁上方，注射器42位于标记室1外侧，并通过对准第二胶皮孔43向盛放瓶41内加入溶液。
59.本实施例中，盛放瓶41和注射器42分别为方形玻璃瓶和玻璃针筒，用来装反应产生
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c-co2的同位素底物溶液以及酸溶液，通过注射器42将溶液加入到盛放瓶41内，加入后需堵住第二胶皮孔43。
60.实施例6
61.本实施例在实施例5的基础上作进一步的改进，如图1所示，气密性检测机构5包括三通阀51和气球52；三通阀51位于标记室1侧壁上，且连通至标记室1内部，气球52安装在三通阀51的一出气口上。
62.本实施例中，在检测标记室1的气密性时，将气球52套在三通阀51的一出气口中，并通过三通阀51另外通道向标记室1通入气体，然后通过控制三通阀51使气球52与标记室1连通，气球52膨胀，通过观察气球52的大小检测标记室1的气密性。
63.实施例7
64.本实施例在实施例6的基础上作进一步的改进，如图1所示，二氧化碳吸收循环机构6包括气体循环泵61、多级洗瓶62、吸气管路63、洗气管路64和进气管路65；标记室1的侧壁上设置有吸气口66和进气口67，吸气管路63的两端分别连接吸气口66和气体循环泵61的进气口，气体循环泵61的出气口通过洗气管路64连接多级洗瓶62，进气管路65的两端分别连接末级洗瓶62的出气口和标记室1上的进气口67。
65.本实施例中，洗瓶62内加入有naoh溶液，用于吸收室内co2。在需要控制标记室1内的二氧化碳浓度时，打开气体循环泵61，标记室1内的包含有二氧化碳的气体，经吸气口66和吸气管路63进入气体循环泵61，气体循环泵61将气体经洗气管路64输送至多级洗瓶62，在多级洗瓶62内，气体中的co2被naoh溶液吸收，无co2的气体经进气管路65和进气口67进入标记室1内。
66.为了更好的理解本实用新型，下面对本实用新型的使用过程作一次完整的描述：
67.1、标记前，先使用li-6800光合仪测定周围环境co2浓度，并用黑色隔板23密封盆栽盆21。
68.2、将小麦盆栽盆21、na
213
co3溶液、光合仪检测头32放入标记室1内，并将整个标记室1密封。其中，利用注射器42将na
213
co3溶液加入到盛放瓶41中。
69.3、检查密闭性，把气球52套在三通阀51上，根据气球膨胀状态判定标记室密封性
好坏，然后把三通阀关闭。
70.4、连接二氧化碳吸收循环机构6，通过naoh溶液与气体循环泵61进行空气循环，过滤掉标记室1内的co2，约30min，等到li-6800主机co2浓度值显示低于50ppm时开始进行标记。
71.5、标记于晴朗的早上9:00点开始，用注射器42向装有na
213
co3溶液(30ml，1mol/l)的盛放瓶41中注入h2so4溶液(30ml，0.5mol/l)，将风扇16打开混合标记室内气体，标记开始。此后每隔一段时间，根据li-6800主机的co2读数来确定是否加入硫酸。当读数接近350ppm时，向盛放瓶41中注入硫酸，以维持co2体积分数在350ppm-400ppm之间(与环境co2浓度接近)，标记时间持续6h。
72.6、标记结束后，标记室内残留的co2气体通过气体循环泵61和naoh溶液回收(回收30min)，等到li-6800光合仪主机的co2读数显示低于50ppm时打开标记室。
73.7、将标记后的盆栽放在距离标记箱10m外、阳光充足、通风良好的空地，选择19天示踪期等待光合碳分配稳定，示踪期结束后进行破坏性采样。
74.8、未进行标记的盆栽在相同的条件下设置了利用非标记的na2co3产生
12
c-co2的对照，同样用li-6800测定室内co2浓度，采样时间与标记盆栽相同。
75.以上对本实用新型的实施方式进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种等同变型或替换，这些等同或替换均包含在本实用新型权利要求所限定的范围内。