人工环境模拟

人工环境模拟

即利用特定设施，再现自然环境条件的试验方法。这种方法不受自然地理、季节和天气条件的限制，能单因子或多因子地改变和控制生物所处的小气候环境，人工创造和组合适宜的或有害的气象条件；能定量地研究气象条件对植物生长发育的影响，有效揭示与环境因子之间的相互关系；若和田间试验相结合，有助于完善试验工作程序，缩短研究周期。人工环境模拟已成为现代农业气象科学研究的重要手段。

简史 早先，人工环境模拟多利用和小型空调设施进行。20世纪40年代左右，世界上*个人工气候室在美国加利福尼亚州帕萨迪纳建成。此后，许多国家相继建立了各种类型的人工气候室，配置了各种人工气候箱群。研究对象也超出了植物的范围，广泛应用于农业、生物、医学、海洋、宇宙等各个领域。各种设备的自动化程度和度不断提高，控制方式已有用*控制台进行的电子自动遥控，并加之以电子计算机数据运算处理装置。

设施 设备主要有温室、暗室、冷室、防雨棚、风洞、人工气候室（箱）、生物培养室等，并辅以形态解剖和生化生理分析设备。其中以温室、暗室和人工气候室（箱）应用较多。

温室 常作为试验样本的培养室。配以控温设备，可单独进行环境条件试验，如夏季可利用温室的高温环境模拟热害；冬季在温室内分期，可模拟作物在短日条件下的生长发育状况等。温室要求有良好的保温、采光、保湿、通风等条件。

暗室 主要用于研究植物的感光性和光周期。方法是将盆栽植物在下午移入暗室，上午移出室外，进行光照的定时处理。

人工气候室 在一个封闭系统中，人工控制、改变和再现多种气象条件的实验设备，是现代的主要设施。按结构通常可分为箱式、房式和混合式 3种：①箱式。为环境条件能调节的独立小单元，即人工气候箱。体积小,可调性好,但工作面积一般只有几平方米。系由小型的环境要素调节设备、电气控制系统及框架箱体等部分构成。又分步入式和伸入式两类，前者实验人员可进入箱内，后者只能把手伸入。②房式。为规模较大的完整建筑物，由机房、控制中心和若干个大小不等的环境控制室组成。大型的工作面积可达上千平方米。③混合式。兼具上述两种的形式，在环境控制室中放置多个人工气候箱。这种双重结构可以减少干扰，提高精度，并能根据试验者的要求对其中某个或几个气候箱进行调节。按光源，人工气候室（箱）可以分为自然光照型和人工光照型两类。大型人工气候室一般兼有自然光照室和人工光照室。自然光照室的热负荷由于的缘故变化剧烈，因此电动制冷机应具有能消除夏季zui大的太阳热负荷的性能。人工光照以灯具为光源，要求有较高的光强和近似太阳光的光谱成分，在植物生长面上有散射光，其热负荷相对较小。光源有白炽灯、荧光灯、水银灯的组合形式，也有单独使用近似于太阳光谱的锡灯、氙灯、卤素镝灯等。温度调控范围在－10～50℃之间，精度为±0.5～±1.0℃。湿度调节一般不直接对植物加湿，而用空气淋水、蒸气喷雾、水喷雾等方法。小型自然光照室、人工光照室、生长箱等小容量设施也可用装在电加热器里的平面型加湿器加湿；或者用向水中通气、通过产生气泡的方式来加湿。减湿主要是冷却降湿或使用氯化锂吸湿剂等化学方法。相对湿度调控范围在10～100％之间。空气调节所需要的送风量以每小时的换气次数表示。风机的送风方式以“上送下回”或“下送上回”的垂直方向为宜。

方法 一般根据目的作出试验设计，然后按以下步骤进行：①试验样本的培植。多用盆栽法在露天或自然光照室中培养出一定数量整齐度一致、发育期符合设计要求的健壮样本。②样本环境模拟处理。待样本到达预期发育阶段时送入人工气候箱（室）中进行模拟处理。若箱（室）较多，则几个水准的处理组合可同时并进；若人工气候箱较少，则不同水准的组合分期处理。后者要求样本在播种及培植中即分批进入待试发育期。为避免样本前期生长环境不同造成的差异，多将不同播期的样本放入可控制温度、湿度、光照条件的自然光照温室中，用相同环境条件来进行培植，以消除非试验因子的影响。③试验样本的测定。样本处理结束后及时采样并观察测定，有时可立刻测出效应，有时则须等一阶段。后一种情况下的样本需放入温室或可控调的自然光照室中，在同样条件下，经过一段时间培养后达到所要求的发育阶段再行测定。