半开放式CO2和温度递增系统(CTGC)的改进:CO2浓度控制效果

环境控制模拟系统,是开展农田生态系统对全球气候变化响应研究的有效手段,但目前应用于试验中的模拟系统均存在一定局限,如CO2气体过量消耗、试验成本较高、模拟的试验环境与真实的自然环境差异较大、试验空间有限、不易重复等.针对这些问题,本研究对半开放式CO2浓度和温度递增模拟系统(CTGC)进行了硬件升级和设计改进,针对其CO2浓度的控制效果包括CO2浓度监测、CO2气体释放两大系统进行改进,使其能达到精准控制CO2气体释放,降低试验成本,精确模拟未来高CO2浓度的生产环境,其空间面积较大,适合多种作物同时试验.改进后的系统利用电磁阀组和CO2浓度检测传感器组成的多通道监测系统,实时检测各处理区域内的CO2浓度,实现精准监测.在CO2气体释放源端,采用比例调节式减压器,有效减少了CO2从储气罐中被减压后在气体管路中的压力积蓄,控制CO2气体精量释放;系统将CO2释放方式由纵向改为横向,释放管道由主管加支管组成,由控制流量调节阀将主管与支管相连接,使气室内形成均匀的CO2释放区域,从而达到CO2浓度梯度升高的模拟效果.试运行结果表明,改进后的CTGC系统可以实现CO2浓度387±4.5、441±13.4、490土20.9、534±24.3和567±28.9μmol.mo1-1的梯度递增,系统对环境变化的响应速度加快,能够精确实时监测气室内各处理区域CO2浓度的变化,并实现CO2气体的精量释放;系统内的CO2浓度梯度递增趋于稳定,从而更好地模拟大气CO2浓度逐渐升高的过程,满足作物对气候变化响应研究的需要.