CN102860223A - 一种促进高秆作物群体内部co2补充和空气流动的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农业机械领域,提供一种促进高秆作物群体内部CO2补充和空气流动的装置,由太阳能光电板11、蓄电池12、风速计21、风控开关22、光合有效辐射量子表31、光控开关32、双控时开关4、电动鼓风机51、送风管52等组成。该装置在送风过程中及送风后,都可以显著提高作物群体内部CO2浓度,在送风过程中可以显著提高群体内部整体风速。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械领域,具体的说是一种促进高秆作物群体内部CO2补充和空气流动的装置。
技术背景
对于作物而言,光合作用是其干物质生产的主要来源,它约占作物干物质总量的90%-95%。提高作物产量的关键在于提高作物的光能利用率。目前,作物的平均光能利用率不足1%。而以光合作用的量子效率推算,光能利用率可达10%左右。提高作物的光合作用是增加粮食产量的重要手段。
制约作物光合作用作用的因素很多,其中CO2浓度和风速是制约作物光合作用作用的重要因素。光合作用是绿色植物利用水和CO2把光能固定转化为化学能,固定在植物体内的过程,CO2是光合作用的底物即物质来源,CO2浓度的高低直接影响作物的光合能力,光合作用与CO2浓度的关系符合Michaelis-Menten模型:
式中,P为光合速率,C为叶片表面上的CO2浓度,η是初始羧化速率,Pmax为表观最大光合速率。CO2浓度越高光合能力越强。
光合作用还可以用下式表示:
式中,P为光合速率,Ca为叶片表面上的CO2浓度,Ci为胞间CO2浓度,rs为气孔阻力,rb为边界层阻力。其中边界层阻力与风速存在如下关系:
式中,u为叶片表面风速,W为叶幅,Kb为实验常数。当风速增大时,边界层阻力减小,光合速率增大。
但在高秆作物群体内部,由于光合作用对CO2的吸收和对风的阻挡,使得群体内部CO2浓度降低、风速减小,从而影响光合作用。由于是在作物生产是在大田条件下进行,温室使用的各种补充CO2的方法均存在技术和成本方面的问题而无法使用。
发明内容
为了及时补充群体内部CO2,并促进空气流动,从而提高光合作用,本发明提供一种促进高秆作物群体内部CO2补充和空气流动的装置。
为了实现这一目的,本发明提供如下解决方案:
一种促进高秆作物群体内部CO2补充和空气流动的装置,该装置由太阳能光电板11、蓄电池12、风速计21、风控开关22、光合有效辐射量子表31、光控开关32、双控时开关4、电动鼓风机51、送风管52组成。
太阳能光电板11、风速计21、光合有效辐射量子表31、安装在支架7上,太阳能光电板11由导线61与蓄电池12连接,蓄电池12由导线62与电动鼓风机51连接,鼓风机51与送风管52连接。风速计21由控制导线81与风控开关22连接,光合有效辐射量子表31由控制导线82与光控开关32连接。风控开关22、光控开关32、双控时开关4依次安装在导线62上,送风管52由支架53支撑,送风管52上附有送风孔54。
所述太阳能光电板11朝向正午时太阳的方向,与地面夹角等于当地地理纬度。
所述风控开关22,其特征在于风速大于4级(5.5m/s)时,风控开关22关闭,风速小于4级(5.5m/s)时,风控开关22开启。
所述光控开关32,其特征在于光合有效辐射量子通量密度小于500μmol/m2/s时,光控开关32关闭,光合有效辐射量子通量密度大于500μmol/m2/s时,光控开关32开启。
所述双控时开关4,其特征在于每天7:00-18:00之间每15-30分钟开启一次,开启时长为5-10分钟。
所述支架53的高度为高秆作物株高的1/2-2/3。
当风控开关22、光控开关32、双控时开关4同时打开时,装置向作物群体内部送风。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图;
图中:11为太阳能光电板,12为蓄电池,21为风速计,22为风控开关,31为光合有效辐射量子表,32为光控开关,4为双控时开关,51为电动鼓风机,52为送风管,53为支架,54为送风孔,61、62为导线,7为支架,81、82为控制导线。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的技术方案:
本发明提供一种促进高秆作物群体内部CO2补充和空气流动的装置,如图1所示。该装置由太阳能光电板11、蓄电池12、风速计21、风控开关22、光合有效辐射量子表31、光控开关32、双控时开关4、电动鼓风机51、送风管52组成。
太阳能光电板11、风速计21、光合有效辐射量子表31、安装在支架7上,太阳能光电板11由导线61与蓄电池12连接,蓄电池12由导线62与电动鼓风机51连接,鼓风机5与送风管52连接。风速计21由控制导线81与风控开关22连接,光合有效辐射量子表31由控制导线82与光控开关32连接。风控开关22、光控开关32、双控时开关4依次安装在导线62上,送风管52由支架53支撑,送风管52上附有送风孔54。
所述太阳能光电板11朝向正午时太阳的方向,与地面夹角等于当地地理纬度。
所述风控开关22,其特征在于风速大于4级(5.5m/s)时,风控开关22关闭,风速小于4级(5.5m/s)时,风控开关22开启。
所述光控开关32,其特征在于光合有效辐射量子通量密度小于500μmol/m2/s时,光控开关32关闭,光合有效辐射量子通量密度大于500μmol/m2/s时,光控开关32开启。
所述双控时开关4,其特征在于每天7:00-18:00之间每15-30分钟开启一次,开启时长为5-10分钟。
所述支架53的高度为高秆作物株高的1/2-2/3。
本发明所述的有益效果,可以通过如下实施例进一步体现。
实施例1:
按照图1所述结构连接好本发明的装置,架设于株高为2.3m的玉米田内。支架53的高度为1.5m。双控时开关32,设置的参数为每天7:00-18:00之间每15分钟开启一次,开启时长为5分钟。装置自动运行。选择风力为2级的晴天,与不架设本发明装置的玉米田进行对比分析,分别测定群体内部不同高度的CO2浓度和风速,数据如表1所示。送风中数据为送风第3-5分钟测定数据,送风后数据为停止送风5-10分钟测定数据。
表1本装置控制下和不使用本发明装置时群体内部不同高度的CO2浓度和风速
由表1数据分析表明,使用本发明所述装置,在送风过程中及送风后,都可以显著提高作物群体内部(特别是1.2-1.8m)CO2浓度,在送风过程中可以显著提高群体内部整体风速。
上述实施方案的描述仅作为本发明种促进高秆作物群体内部CO2补充和空气流动的装置技术方案的一种实施例提出,不作为对装置结构和功能的单一限制条件。
Claims (6)
1.一种促进高秆作物群体内部CO2补充和空气流动的装置,其特征在于包括:太阳能光电板(11)、蓄电池(12)、风速计(21)、风控开关(22)、光合有效辐射量子表(31)、光控开关(32)、双控时开关(4)、电动鼓风机(51)和送风管(52)。
2.如权利要求1所述装置,其特征在于还包括:
太阳能光电板(11)、风速计(21)和光合有效辐射量子表(31)安装在支架(7)上,太阳能光电板(11)由导线(61)与蓄电池(12)连接,蓄电池(12)由导线(62)与电动鼓风机(51)连接,鼓风机(51)与送风管(52)连接;风速计(21)由控制导线(81)与风控开关(22)连接,光合有效辐射量子表(31)由控制导线(82)与光控开关(32)连接;风控开关(22)、光控开关(32)、双控时开关(4)依次安装在导线(62)上,送风管(52)由支架(53)支撑,送风管(52)上附有送风孔(54);
当风控开关(22)、光控开关(32)和双控时开关(4)同时打开时,装置向作物群体内部送风。
3.如权利要求1-2任一所述装置,其特征在于:
所述太阳能光电板(11)朝向正午时太阳的方向,与地面夹角等于当地地理纬度。
4.如权利要求1-2任一所述装置,其特征在于:
所述风控开关(22)在风速大于5.5m/s时,风控开关(22)关闭,风速小于5.5m/s时,风控开关(22)开启。
5.如权利要求1-2任一所述装置,其特征在于:
所述光控开关(32)在光合有效辐射量子通量密度小于500μmol/m2/s时,光控开关(32)关闭,光合有效辐射量子通量密度大于500μmol/m2/s时,光控开关(32)开启。
6.如权利要求1-2任一所述装置,其特征在于:
所述双控时开关(32)在每天7:00-18:00之间每15-30分钟开启一次,开启时长为5-10分钟。
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