针对微碳汇植物培养箱温度场不均匀导致植物生长的差异性, 从而影响微碳汇研究的准确性问题, 提出几种加热方案, 利用fluent对不同方案下的培养箱温度场进行仿真, 分析不同目标温度下培养箱内部植物区温度场的均匀性与热风机位置、个数、送风速度的关系, 找到最佳加热方案, 提高植物区温度场均匀性。结果表明, 单热风机加热时植物区温度场均匀性普遍优于双热风机加热, 但实时性较差。增加热风机送风速度, 可提高植物区温度场均匀性和系统实时性, 但导致植物区平均风速增大, 对植物观察造成影响。经分析得出结论:单热风机放置于培养箱底面中心位置, 送风速度1.4m/s是最佳加热方案, 最适用于微碳汇研究。
微碳汇指单株植物对环境中co2的固定能力或固定量, 微碳汇的研究重点是分析环境因子 (温度、湿度、气体浓度、光照强度等) 与单株植物固碳量的关系, 从而估测整个森林的固碳量与环境因子的关系。文献[1]以10株北美树苗为研究对象, 证明植物叶片的呼吸作用受环境温度影响, 说明温度对植物的生理活动影响很大, 以此为基础, 进一步研究温度与植物固碳能力的关系很有意义。
采用箱式法采用箱式法研究微碳汇与环境温度的关系时, 需建立一套植物培养系统, 由于不同温度梯度的植物组织生长情况和生理活动会有所不同, 这会对微碳汇研究的准确性造成影响, 故保证培养系统内植物区的温度场均匀性很有必要。目前比较流行植物培养系统如温室大棚、植物组培系统、人工气候箱等, 前两者由于面积过大, 系统实时性差、滞后性大, 主要用于农作物生产, 并不适用于微碳汇研究, 人工气候箱专门用于培养对象与环境因子关系的研究, 但针对性不强。目前有关人工气候箱内部温度的研究重点大多在于温度的精确控制, 并没有考虑到箱内温度场的分布, 这导致一般的人工气候箱很难用于微碳汇研究。
本文在人工气候箱的基础上设计一套以培养箱为核心的植物培养系统, 专门用于微碳汇研究, 并提出多种加热放置方案, 利用cfd仿真软件fluent对微碳汇植物培养箱加热过程的温度场进行仿真, 分析此过程中培养箱内植物区温度场分布特点, 研究热风机的个数、位置、送风速度的不同, 对箱内植物区温度场均匀性的影响, 找到最佳加热方案, 提高植物培养箱内部温度场均匀性, 为微碳汇研究提供良好基础。