人工气候室

人工模拟自然气候的实验环境

在充分利用自然资源的基础上，综合运用生物科学、信息科学、管理科学和控制科学等相关学科知识，是一种采用人工的方法模拟自然界中四季气候变换的实验环境。

简介

可人工控制光照、温度、湿度、气压和气体成分等因素的密闭隔离设备。又称可控环境实验室。它不受地理、季节等自然条件的限制并能缩短研究的周期，已成为科研、教学和生产的一种重要设备。

人工气候室一般由控制室、空气处理室和环境实验室三部分组成。控制室由控制各类环境因素的调控和显示装置组成，显示装置指示各类环境因素的设定值，对比传感器采集得到的数值，反馈控制调控装置，进而达到控制室内环境的目的；空气处理室内装有空气过滤器、热源、冷源、除湿器、加湿器等设备，这些设备按控制室内调节器的指令动作；环境实验室内装有电光源和监测光、温度、湿度、气体成分等因素的感应元件，并与显示装置相连接，将各感应到的实际值传给控制室的调控装置中进行偏差识别。按此路线反复循环使环境实验室中的实际值与显示装置中的设定值相同。

人工气候室常用于研究环境条件对生物生命活动的影响，也可用于某些生物的栽培、驯化、育种等工作。其规模及可控条件则根据需要确定。小型的称“人工气候箱”。

发展历史

1949 年6 月，美国著名植物学家、园艺学家温特（F.W.Went）教授在加利福尼亚的帕萨迪纳主持建造了世界上第一座植物人工气候室。人工气候室的出现给生物学领域带来了一场革命性的改变，大大加快了生物研究的进程，引起了世界各国的高度重视。随后，近20个国家相继建立了不同规模、类型的人工气候室(箱)。其中发展最快的是日本，各类人工气候室约有70余座；人工气候箱已普及到日本各个府、县的农技站。

我国人工气候室的监测和控制研究起步比较晚，但是发展速度较快。1969 年，中国科学院上海植物生理研究所建成大型植物人工气候室，有自然光照室和人工光照室，共 25 间。此外，中国还生产了几种类型的人工气候箱，这是我国出现的最早的人工气候室，可进行特定环境情况下的植物、微生物方面的研究。然而相比于国外的技术水平，我国的人工气候室研究仍处于初级阶段。

目前市场上出售的人工气候室，大多数采用的是传统的模拟电路与小规模数字电路，一般测量点到控制器的连接方式为点到点方式，采集节点与控制器之间的需要复杂的接线、布线繁琐，并且抗干扰能力较差，工作不稳定，导致系统测试精度低。随着无线通信技术的发展，人们开始将无线通信技术应用于农业生产包括人工气候室的监控系统中，在国外已经有很多应用成功的例子。但是目前绝大多数的应用只是简单地使用了无线连接代替小部分的有线连接，所以无线传感器网络的优势将势必是人工气候室测控系统的发展方向。

类型

人工气候室按结构类型的不同，可分为阳光型、高照度、培养架、科研温室，冷库，洁净室，细胞室，种质资源库，动物室等。

阳光型人工气候室建在室外，主要充分利用了自然光照，配合人工补光（人工补光仅仅作为雨雪天气的一个补充）。主题结构为钢化玻璃房为主；这种气候室的可培育最接近自然环境中的大多数植物。

高照度人工气候室建在室内，其特点是通过人造的高强度灯光来满足高辐射植物生长的需求。这种气候室的典型用途是培育水稻、玉米、烟草、油菜、土豆等植物。

培养架人工气候室是建在室内的植物气候室，其特点是通过培养架的立体结构，可提高气候室的空间利用率。其典型用途是适宜于培育拟南芥、小麦等低矮植物，也可用于组织培养。

按照实验对象的不同，可分植物人工气候室和动物人工气候室、生物（微生物）人工气候室等；

按照实验目的的不同，可分为拟南芥人工气候室、受控生态生保人工气候室、逆境人工气候室等；

应用

①温度、气压、光强等对生命活动的影响(包括对人体功能的影响)，为海洋、极地和宇宙开发提供精确的科学依据

②温度、湿度、风、雨、大气污染物等对动、植物生长发育、产量和品质的影响，可为改善动、植物的产量、品质提供基础资料

③为动、植物的良种选育提供适宜的环境条件；也可为生物的病虫害防治提供科学的数据。在人工气候室中，能加速生物的世代繁育,缩短试验周期，培养出均一整齐的生物材料。利用人工气候室进行蔬菜、鱼类的生产性试验，能取得最优的结果。

随着科学技术的进步，人工气候室的控制条件越来越多样化，自动化程度和精度也越来越高，应用于生命科学研究的，多向专用型和小型化方向发展。应用于最优化生产的，多向大型化方向发展。