人工環境模擬，農業氣象試驗研究方法之一。即利用特定設施，再現自然環境條件的試驗方法。
基本介紹
- 中文名：人工環境模擬
- 類別：農業氣象試驗研究方法之一
- 主要方式：利用特定設施，再現自然環境條件
- 特點：不受自然地理、季節的天氣限制
人工環境模擬
這種方法不受自然地理、季節和天氣條件的限制，能單因子或多因子地改變和控制生物所處的小氣候環境，人工創造和組合適宜的或有害的氣象條件；能定量地研究氣象條件對植物生長發育的影響，有效揭示作物與環境因子之間的相互關係；若和田間試驗相結合，有助於完善試驗工作程式，縮短研究周期。人工環境模擬已成為現代農業氣象科學研究的重要手段。
簡史早先，人工環境模擬多利用溫室和小型空調設施進行。20世紀40年代左右，世界上第一個人工氣候室在美國加利福尼亞州帕薩迪納建成。此後，許多國家相繼建立了各種類型的人工氣候室，配置了各種人工氣候箱群。研究對象也超出了植物的範圍，廣泛套用於農業、生物、醫學、海洋、宇宙等各個領域。各種設備的自動化程度和精確度不斷提高，控制方式已有用中央控制台進行的電子自動遙控，並加之以電子計算機數據運算處理裝置。
設施人工環境模擬設備主要有溫室、暗室、冷室、防雨棚、風洞、人工氣候室（箱）、生物培養室等，並輔以形態解剖和生化生理分析設備。其中以溫室、暗室和人工氣候室（箱）套用較多。
溫室 常作為試驗樣本的培養室。配以控溫設備，可單獨進行環境條件試驗，如夏季可利用溫室的高溫環境模擬熱害；冬季在溫室內分期播種，可模擬作物在短日條件下的生長發育狀況等。溫室要求有良好的保溫、採光、保濕、通風等條件。
暗室 主要用於研究植物的感光性和光周期。方法是將盆栽植物在下午移入暗室，上午移出室外，進行光照的定時處理。
人工氣候室 在一個封閉系統中，人工控制、改變和再現多種氣象條件的實驗設備，是現代人工環境模擬的主要設施。按結構通常可分為箱式、房式和混合式 3種：
簡史早先，人工環境模擬多利用溫室和小型空調設施進行。20世紀40年代左右，世界上第一個人工氣候室在美國加利福尼亞州帕薩迪納建成。此後，許多國家相繼建立了各種類型的人工氣候室，配置了各種人工氣候箱群。研究對象也超出了植物的範圍，廣泛套用於農業、生物、醫學、海洋、宇宙等各個領域。各種設備的自動化程度和精確度不斷提高，控制方式已有用中央控制台進行的電子自動遙控，並加之以電子計算機數據運算處理裝置。
設施人工環境模擬設備主要有溫室、暗室、冷室、防雨棚、風洞、人工氣候室（箱）、生物培養室等，並輔以形態解剖和生化生理分析設備。其中以溫室、暗室和人工氣候室（箱）套用較多。
溫室 常作為試驗樣本的培養室。配以控溫設備，可單獨進行環境條件試驗，如夏季可利用溫室的高溫環境模擬熱害；冬季在溫室內分期播種，可模擬作物在短日條件下的生長發育狀況等。溫室要求有良好的保溫、採光、保濕、通風等條件。
暗室 主要用於研究植物的感光性和光周期。方法是將盆栽植物在下午移入暗室，上午移出室外，進行光照的定時處理。
人工氣候室 在一個封閉系統中，人工控制、改變和再現多種氣象條件的實驗設備，是現代人工環境模擬的主要設施。按結構通常可分為箱式、房式和混合式 3種：
①箱式。為環境條件能調節的獨立小單元，即人工氣候箱。體積小,可調性好,但工作面積一般只有幾平方米。系由小型的環境要素調節設備、電氣控制系統及框架箱體等部分構成。又分步入式和伸入式兩類，前者實驗人員可進入箱內，後者只能把手伸入。
②房式。為規模較大的完整建築物，由機房、控制中心和若干個大小不等的環境控制室組成。大型的工作面積可達上千平方米。
③混合式。兼具上述兩種的形式，在環境控制室中放置多個人工氣候箱。這種雙重結構可以減少干擾，提高精度，並能根據試驗者的要求對其中某個或幾個氣候箱進行調節。
按光源，人工氣候室(箱)可以分為自然光照型和人工光照型兩類。大型人工氣候室一般兼有自然光照室和人工光照室。
自然光照室的熱負荷由於太陽輻射的緣故變化劇烈，因此電動制冷機應具有能消除夏季最大的太陽熱負荷的性能。
人工光照以燈具為光源，要求有較高的光強和近似太陽光的光譜成分，在植物生長面上有散射光，其熱負荷相對較小。光源有白熾燈、螢光燈、水銀燈的組合形式，也有單獨使用近似於太陽光譜的錫燈、氙燈、鹵素鏑燈等。
溫度調控範圍在－10～50℃之間，精度為±0.5～±1.0℃。
濕度調節一般不直接對植物加濕，而用空氣淋水、蒸氣噴霧、水噴霧等方法。小型自然光照室、人工光照室、生長箱等小容量設施也可用裝在電加熱器里的平面型加濕器加濕；或者用向水中通氣、通過產生氣泡的方式來加濕。減濕主要是冷卻降濕或使用氯化鋰吸濕劑等化學方法。相對濕度調控範圍在10～ 100%之間。
空氣調節所需要的送風量以每小時的換氣次數表示。風機的送風方式以“上送下回”或“下送上回”的垂直方向為宜。（見彩圖） 方法一般根據目的作出試驗設計，然後按以下步驟進行：
①試驗樣本的培植。多用盆栽法在露天或自然光照室中培養出一定數量整齊度一致、發育期符合設計要求的健壯樣本。
②樣本環境模擬處理。待樣本到達預期發育階段時送入人工氣候箱(室)中進行模擬處理。若箱(室)較多，則幾個水準的處理組合可同時並進；若人工氣候箱較少，則不同水準的組合分期處理。後者要求樣本在播種及培植中即分批進入待試發育期。為避免樣本前期生長環境不同造成的差異，多將不同播期的樣本放入可控制溫度、濕度、光照條件的自然光照溫室中，用相同環境條件來進行培植，以消除非試驗因子的影響。
③試驗樣本的測定。樣本處理結束後及時採樣並觀察測定，有時可立刻測出效應，有時則須等一階段。後一種情況下的樣本需放入溫室或可控調的自然光照室中，在同樣條件下，經過一段時間培養後達到所要求的發育階段再行測定。
