植物生長(zhǎng)箱和步入式植物生長(zhǎng)室對(duì)溫度、光照等培養(yǎng)條...-1
植物生長(zhǎng)箱和步入式植物生長(zhǎng)室對(duì)溫度、光照等培養(yǎng)條件的選擇
植物生長(zhǎng)箱和步入式植物生長(zhǎng)室是高校、研究所和企業(yè)等機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，主要用于組織培養(yǎng)、植物生長(zhǎng)和昆蟲(chóng)培養(yǎng)研究等，是植物遺傳和基因工程、作物遺傳育種改良、生理生態(tài)學(xué)、植物抗逆性研究等領(lǐng)域重要的研究工具。
?
本文中植物生長(zhǎng)箱指的是Reach-In Plant Growth Chamber，步入式植物生長(zhǎng)室指的是Walk-In Plant Growth Chamber。
?
▲ 植物生長(zhǎng)箱及步入式植物生長(zhǎng)室的多種用途
?
在選擇植物生長(zhǎng)箱和步入式植物生長(zhǎng)室時(shí)，溫度和光照基本上是首要考慮的必要條件，然后是濕度和CO2等。以下主要介紹植物生長(zhǎng)箱和步入式植物生長(zhǎng)室溫度性能的選擇，以及幾種常見(jiàn)的植物生長(zhǎng)燈光源。
?
▲?植物光合作用和Aralab簡(jiǎn)便人性化的參數(shù)控制面板
?
▌?溫度：
?
不同植物自有其生長(zhǎng)適宜的溫度。想要在實(shí)驗(yàn)室植物生長(zhǎng)箱中模擬植物生長(zhǎng)所需的溫度，是簡(jiǎn)單的又是復(fù)雜的。簡(jiǎn)單是因?yàn)橹参镉衅渥钸m宜的生長(zhǎng)溫度，將植物生長(zhǎng)箱設(shè)定為這一溫度值即可，會(huì)較快的促進(jìn)植物生長(zhǎng)。
?
復(fù)雜主要是因?yàn)?
?
（一）溫度控制并不是線性的，當(dāng)下比較主流的兩種溫度控制方式為比例積分微分和模糊邏輯控制原理。如果要真正精確地模擬自然的溫度條件，溫度的精度及均勻性是必須要考慮的。例如在某一時(shí)間段設(shè)定溫度為20℃，其溫度值不可能會(huì)完全穩(wěn)定在20℃，肯定會(huì)有一定的溫度波動(dòng)，而波動(dòng)的大小則決定了溫度的精度。比如波動(dòng)+/-0.5℃，即溫度的范圍為19.5℃~20.5℃；和波動(dòng)+/-1℃，即溫度的范圍為19℃~21℃，則代表了植物生長(zhǎng)箱性能和控制能力的不同。又比如，在某一時(shí)間段設(shè)定溫度為20℃和光照強(qiáng)度為250 μmoles/m2s。但是發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)一段時(shí)間后，擱板不同位置的植物生長(zhǎng)情況不一，可能是外面靠門(mén)的植株較高、枝葉很綠；而里面的植株較矮、枝葉發(fā)黃。當(dāng)然這與光照的分布有很大關(guān)系，另外溫度的不均勻性也會(huì)在一定程度上產(chǎn)生較大影響。比如均勻性+/-1℃，即某一時(shí)間點(diǎn)，擱板不同位置溫度的范圍為19℃~21℃；和均勻性+/-2℃，即溫度的范圍為18℃~22℃，則代表了植物生長(zhǎng)箱性能和控制能力的不同。
?
（二）植物的生長(zhǎng)環(huán)境都有一定的規(guī)律，除了春夏秋冬四季和各個(gè)氣候帶之分，每天24小時(shí)的溫濕度也是在不斷變化的，比如早上6點(diǎn)時(shí)5℃，中午12點(diǎn)時(shí)30℃，晚上8點(diǎn)時(shí)10℃。如何更準(zhǔn)確地模擬一天24小時(shí)植物生長(zhǎng)環(huán)境的溫度變化呢？這需要植物生長(zhǎng)箱具有較強(qiáng)大的控制能力，可以模擬不同時(shí)間段的溫度。更強(qiáng)大的功能則是溫度均勻增加或減少的功能，因?yàn)樽匀画h(huán)境中溫度的升高或降低是連續(xù)的、較均勻的。
?
▲?溫度均一性和均勻性變化測(cè)試
?
▌?光照：
?
光作為環(huán)境信號(hào)作用于植物，是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的眾多外界環(huán)境（光、溫度、水、CO2、礦物質(zhì)等）中最為重要的條件。其重要性不僅表現(xiàn)為光合作用對(duì)植物體的建成的作用上，光還是植物整個(gè)生長(zhǎng)和發(fā)育過(guò)程中的重要調(diào)節(jié)因子，是貫穿植物體后期生長(zhǎng)發(fā)育整個(gè)過(guò)程的。
?
實(shí)驗(yàn)室植物生長(zhǎng)箱中是通過(guò)不同的燈來(lái)模擬不同光照的，常見(jiàn)的有傳統(tǒng)白熾燈、熒光燈、LED燈、金屬鹵素?zé)舻取?868年，俄羅斯植物學(xué)家AndreiFamintsyn，是第一個(gè)將人造光用于植物生長(zhǎng)和研究的人。
?
植物生長(zhǎng)燈光照強(qiáng)度的衡量通常使用的單位是μmoles/m2/s，即光量子通量密度，一般是用來(lái)測(cè)量光合有效輻射的。太陽(yáng)輻射中能被綠色植物用來(lái)進(jìn)行光合作用的那部分能量稱為光合有效輻射，即Photosynthetically Active Radiation，簡(jiǎn)稱PAR。它是形成生物量的基本能源,直接影響著植物的生長(zhǎng)、發(fā)育、產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量。PAR有三種計(jì)量系統(tǒng)：
1）光學(xué)系統(tǒng)，用光照度(lux)來(lái)度量，這種系統(tǒng)是以人眼對(duì)亮度的響應(yīng)特征為基礎(chǔ)的；
2）能量學(xué)系統(tǒng)，用某一特征波長(zhǎng)范圍內(nèi)即光合有效波段內(nèi)的輻射通量密度(Wm-2)來(lái)度量；
3）量子學(xué)系統(tǒng)，用光量子通量密度(μmoles/m2/s)來(lái)度量，太陽(yáng)直接輻射光量子通量的氣候?qū)W計(jì)算方法。
?
所以一般照明燈具的光照度的單位使用的是Lux，而植物生長(zhǎng)燈光照強(qiáng)度通常使用的是μmoles/m2/s這一單位。
