本發明涉及穩定同位素示蹤，特別涉及一種容積和高度可調的簡易13co2脈沖標記裝置及方法。
背景技術：
1、在植物生理學與生態學的研究范疇內，植物通過光合作用這一關鍵生理過程，能夠將大氣中的二氧化碳(co2)轉化為光合產物，其中約30％的光合產物會以根系分泌物的形式向地下部分進行輸送。這些根系分泌物所包含的光合產物，除了有一部分會被土壤及其中的微生物所固定之外，主要是為微生物的生命活動提供物質與能量來源，進而驅動土壤中的物質轉化過程，以滿足植物生長發育過程中對各類營養物質的需求。因此，深入探究植物光合產物在土壤不同微生物種群以及碳庫中的分配情形與規律，對于深刻揭示植物借助根系分泌物調控根系微生物組的內在機制，以及精準明晰在氣候變化條件下，co2濃度升高對土壤碳庫所產生的影響具有極為關鍵的科學意義。
2、現階段，在同位素co2脈沖標記植物的技術領域中，簡易密封箱法是較為常用的一種手段。該方法所采用的裝置主要由透明氣密箱體、風扇、氣體閥門等部件所構成，在實際應用過程中，通常采用底部凹形水槽密封的方式來保障箱體的氣密性，并借助外接遠紅外線co2監測儀對箱體內的co2濃度進行實時監測，依據所監測到的濃度數據及時補充同位素co2，從而使箱體內的co2濃度能夠維持在預先設定的特定范圍之內。為了能夠適應不同植物種類，尤其是針對株高較高的作物(例如玉米、高粱等)的標記需求，往往需要專門制作大容積的獨立密封箱體，以此來拓寬單個裝置的應用范圍；并且，為了獲取更為理想的標記效果，在采用此類裝置進行標記實驗時，往往需要大量使用同位素二氧化碳，以確保箱內co2濃度的穩定性。
3、顯然，現有的這種標記裝置存在著較為顯著的缺陷：首先，其箱體的容積與高度通常是固定不變的，這就導致該裝置僅能夠適用于特定植物種類或者特定生育期的標記實驗，缺乏靈活性；其次，采用水槽密封的方式，在裝置內部氣壓發生變化時，極易出現氣體泄漏的現象，這不僅會導致二氧化碳利用率的顯著降低，而且還會對標記實驗的準確性產生不良影響。這些不足之處在很大程度上限制了裝置的適用場景，削弱了標記效果，并且鑒于穩定同位素的價格較為高昂，大量使用同位素二氧化碳還會大幅增加試驗成本，從而給相關研究工作帶來了諸多不便與經濟壓力。
4、公開號為“cn108307926a”的專利文獻，公開了一種田間原位連續低豐度13co2同位素標記裝置及方法，其旨在解決傳統對植物進行的c元素標記的裝置或方法所存在的采用脈沖式標記方式，標記精度低，成本高的問題。該發明的標記箱設計為側壁設有一個通孔的透明箱體，燃燒器的燃燒端穿過標記箱的通孔并伸入標記箱內部，燃燒器的末端同時與液化氣瓶出氣口和氧氣瓶出氣口相連通，并且在燃燒器燃燒端設置有電子打火器；風扇則固定在標記箱內頂部中間位置，空調固定在標記箱側壁上部，co2測控器和加濕器位于標記箱內，除濕機固定在標記箱側壁下部，通過自動控制系統對風扇、空調、co2測控器、電子打火器、除濕機和加濕器進行協同控制，從而實現對作物進行連續低豐度13co2標記的目的。
5、盡管如此，該發明仍然存在諸多局限性：其整體結構相對固定，標記箱的大小、形狀等參數在設計完成后即已確定，難以根據不同生長階段、不同株型大小的多種作物的實際需求進行靈活調整，例如對于株高較高或者生長后期冠幅較大的作物而言，可能會由于標記箱空間的限制而導致作物無法正常生長，進而嚴重影響標記效果；
6、此外，該發明通過燃燒器燃燒液化氣和氧氣來獲取低豐度13co2，在維持標記箱內13co2濃度的過程中，由于燃燒過程難以確保完全充分，且氣體擴散現象難以有效控制，容易導致氣體利用效率低下的問題；同時，持續燃燒過程需要消耗大量的液化氣和氧氣，這無疑會顯著增加使用成本，給實驗的長期開展帶來經濟負擔；
7、另外，該發明的標記箱采用底部開口式設計，雖然便于放置在種植有待標記作物的土壤上，但這種設計方式卻使得其氣密性難以得到有效保證，開放式底部可能會導致外界空氣更容易進入箱內或者內部氣體更容易泄漏，進而對標記箱內精確控制的溫濕度、13co2濃度等環境參數產生嚴重干擾，極大地降低了標記的準確性和可靠性。
8、因此，現有的13co2脈沖標記裝置普遍存在裝置靈活性不足、氣體供給調控有限、氣密性及環境穩定性欠佳等問題，難以滿足當前植物光合產物分配規律研究以及相關生態實驗對于高精度、高效率、低成本的同位素標記裝置的迫切需求，亟待開發一種新型的13co2脈沖標記裝置來克服上述缺陷。
技術實現思路
1、本發明為了解決現有技術中靈活性不足、氣體供給調控有限、氣密性及環境穩定性欠佳的問題，提供了一種容積和高度可調的簡易13co2脈沖標記裝置及方法，從而滿足植物不同生長發育期營養標記的需求。
2、本發明的第一種技術方案：容積和高度可調的簡易13co2脈沖標記裝置，包括培養箱，培養箱的一側設置有制備結構，培養箱的上方設置有脈沖標記結構，制備結構相鄰的一側設置有檢測結構，檢測結構遠離制備結構的一側設置有循環結構，培養箱的底部設置有上升結構，上升結構的上方設置有植物培養基座，植物培養基座的上方設置有容積調控結構，培養箱遠離檢測結構的一側設置有排氣結構；培養箱的底部邊緣開設有儲存槽，儲存槽的內側設置有模擬土板，模擬土板的內側設置有培養籃；培養籃的上方可拆卸連接有遮光蓋；遮光蓋的上方可拆卸連接有彎折隔板；模擬土板的一側設置有連通管，連通管的一端與儲存槽相連接，連通管遠離儲存槽的一端與培養籃相連接；培養箱遠離連通管的一側設置有輸送管。
3、本發明中培養箱作為核心承載部件，一側配備制備結構以進行物質制備與調配，上方設置脈沖標記結構用于脈沖標記實驗操作。制備結構相鄰一側安置檢測結構，其對側設有循環結構，循環結構與培養箱內部通過管道連接實現物質循環。培養箱底部設置上升結構，上升結構上方的植物培養基座用于承載植物，植物培養基座上方的容積調控結構可調節培養箱內部容積，培養箱另一側設置排氣結構以控制氣體排出。培養箱底部邊緣開設儲存槽，儲存槽內的模擬土板及其內側培養籃為植物生長提供模擬土壤環境，培養籃上方的遮光蓋可調節光照，遮光蓋上方的彎折隔板起到分隔與引導作用，模擬土板一側的連通管連接儲存槽與培養籃，培養箱另一側的輸送管則與制備結構連接。本發明通過各結構的有機整合，可在同一裝置內實現從植物培養到脈沖標記的全過程，各部件相互配合，極大地提高了實驗操作的便利性與效率，減少了因裝置轉換或部件分散導致的誤差與不便，為精確研究植物在不同生長階段與13co2標記相關的生理過程提供了一體化的解決方案。
4、作為優選，制備結構包括雙向閥，雙向閥連接在輸送管遠離遠離培養箱的一端上，雙向閥遠離輸送管的一端可拆卸連接有側管，側管遠離雙向閥的一端固定連接有第一錐形瓶，第一錐形瓶的頂端可拆卸連接有導流管，導流管遠離第一錐形瓶的一端設置有第二錐形瓶，導流管的中部設置有分流閥，分流閥的頂端設置有控制管，控制管遠離分流閥的一端設置有電磁閥。
5、本發明中雙向閥能夠靈活切換氣體或液體的流向，滿足不同實驗階段對物質傳輸方向的需求。第一錐形瓶與第二錐形瓶可分別儲存不同的物質，通過導流管的連接與分流閥的控制，能夠精確調節物質的分配比例，電磁閥則可精準控制物質的通斷，從而實現對植物生長所需氣體和液體的精準制備與供應，確保植物在不同生長時期都能獲得適宜的物質環境，提高實驗中植物生長狀態的穩定性與可重復性，有助于深入研究植物對不同物質供應條件下的生理響應。
6、作為優選，循環結構包括第一循環管，第一循環管的一端與培養籃相連接，第一循環管貫穿模擬土板和培養箱，第一循環管遠離培養籃的一端設置有控制閥，控制閥的一側設置有第二循環管，第二循環管遠離控制閥的一端設置有入料箱，入料箱遠離第二循環管的一側設置有環境模擬循環機，環境模擬循環機的底端一側設置有出料箱，出料箱遠離環境模擬循環機的一側設置有第三循環管和第四循環管，第三循環管和第四循環管遠離出料箱的一端與培養籃相連接。
7、本發明中第一循環管一端連接培養籃并貫穿模擬土板和培養箱，另一端連接控制閥，控制閥一側連接第二循環管至入料箱，入料箱一側設置環境模擬循環機，其底端出料箱連接第三循環管和第四循環管并最終回到培養籃。本發明通過環境模擬循環機的驅動，可使氣體或液體在整個循環系統中穩定流動，第一循環管、第二循環管、第三循環管和第四循環管構成完整的循環路徑，確保物質均勻分布于植物生長環境中。控制閥可根據實驗需求靈活調整循環路徑與流量，有效維持植物生長環境中物質循環的穩定性與均勻性，模擬自然環境中的物質循環過程，使植物在更接近真實生態條件下生長，有利于獲取更可靠的實驗數據，便于準確研究植物在特定環境循環條件下對13co2的吸收、轉化等生理過程。
8、作為優選，檢測結構包括激光發射器，激光發射器設置在控制閥的一側上，控制閥遠離激光發射器的一側設置有激光接收器，第一循環管位于激光發射器和激光接收器之間。
9、本發明通過激光發射器發射激光，激光接收器接收激光，根據激光在循環物質中的衰減和散射情況，能夠非侵入式地實時監測循環氣體和液體的流速、密度、成分均勻性等關鍵參數。這種檢測方式無需直接接觸循環物質，避免了對循環系統的干擾，且能夠快速、準確地獲取大量數據，為及時調整循環結構的運行參數提供了精確依據，確保植物生長環境始終處于理想狀態，提高了整個裝置對環境控制的精準度和可靠性，有助于精確研究環境因素對植物13co2標記過程的影響機制。
10、作為優選，植物培養基座的側面開設有若干個換氣孔。
11、本發明為植物根系與周圍環境提供了氣體交換的通道。植物根系能夠通過這些換氣孔順利地獲取氧氣并排出二氧化碳等廢氣，保障了植物根系的呼吸作用正常進行，促進了植物整體的生長發育。在13co2脈沖標記實驗中，良好的根系呼吸作用有助于維持植物正常的生理代謝，使實驗結果更能真實反映植物在自然氣體交換條件下對同位素標記的響應，提高了實驗數據的準確性與可信度。
12、作為優選，上升結構包括通氣環，通氣環固定連接在培養籃的底部中心處，通氣環的側面設置有輸氣管，輸氣管遠離通氣環的一端設置有輸氣泵，通氣環的內側滑動連接有第一上升環，第一上升環的內側滑動連接有第二上升環；通氣環的底端開設有通氣槽，通氣槽的一端與輸氣管相連接。
13、本發明中通氣環固定在培養籃底部中心，側面連接輸氣管與輸氣泵，通氣環內側滑動連接第一上升環和第二上升環，底端設有通氣槽與輸氣管相通。當啟動輸氣泵時，氣體經輸氣管進入通氣槽并充滿通氣環，從而推動第一上升環和第二上升環上升，進而帶動植物培養基座平穩地向上移動。這種上升方式能夠精確地將植物培養基座從培養箱內部向上送入脈沖標記結構內，避免了人工轉移可能造成的植物損傷和環境干擾，保證了實驗操作的準確性和可重復性，為后續在脈沖標記結構內進行13co2脈沖標記實驗提供了可靠的植物轉移手段，確保實驗過程的順利進行。
14、作為優選，彎折隔板的中心處開設有方孔，方孔位于植物培養基座的正上方。
15、本發明為植物培養基座在上升過程中提供了精準的通道。確保植物培養基座能夠順利地通過彎折隔板進入脈沖標記結構，同時方孔的設置有助于在培養箱內形成相對穩定的氣體和溫度分層環境，減少不同區域環境因素的相互干擾。這種穩定的環境有利于植物在培養箱內的正常生長以及后續向脈沖標記結構的轉移操作，提高了整個裝置對植物生長環境控制的穩定性與可靠性，為實驗的成功開展奠定了良好的基礎。
16、作為優選，容積調控結構包括基準板，基準板設置在彎折隔板的上方，基準板的一端與培養箱可拆卸連接；基準板遠離培養箱的一端設置有第一推板，第一推板的一端固定連接有第一滑動板，第一滑動板遠離第一推板的一端固定連接有彈簧，彈簧遠離第一滑動板的一端固定連接有第一滑軌，第一滑動板與第一滑軌滑動連接，第一滑軌的底部一側與培養箱可拆卸連接；第一推板遠離第一滑動板的一側設置有第二推板，第二推板遠離第一推板的一側固定連接有第二滑動板，第二滑動板遠離第二推板的一端固定連接有第一傳動柱，第一傳動柱遠離第二滑動板的一端設置有第一伺服電缸，第一伺服電缸的輸出端與第一傳動柱固定連接，第一伺服電缸的下方設置有第二滑軌，第二滑動板與第二滑軌滑動連接，第二滑軌的底部一側與培養箱可拆卸連接；第二推板的一側設置有第三推板，第三推板遠離第二推板的一側固定連接有第三滑動板，第三滑動板遠離第三推板的一側固定連接有第三傳動柱，第三傳動柱遠離第三滑動板的一端設置有第二伺服電缸，第二伺服電缸的輸出端與第三傳動柱固定連接，第二伺服電缸的下方設置有第三滑軌，第三滑動板與第三滑軌滑動連接，第三滑軌的底部一側與培養箱可拆卸連接。
17、本發明通過基準板與培養箱連接，基準板一端連接第一推板，第一推板通過滑動板、彈簧與滑軌連接實現彈性緩沖；第二推板通過滑動板、傳動柱與第一伺服電缸及滑軌連接實現電動驅動；第三推板通過類似結構與第二伺服電缸連接。本發明可根據植物生長過程中的實際需求靈活調節培養箱的容積。
18、作為優選，排氣結構包括轉動板，轉動板設置在彎折隔板的側面，轉動板靠近培養箱的一側固定連接有轉動柱，轉動柱的側面與培養箱轉動連接，轉動柱遠離轉動板的一端設置有伺服電機，伺服電機的輸出端與轉動柱固定連接，伺服電機的下方設置有固定板，固定板的一側與培養箱固定連接；轉動板的一側轉動連接有傳動板，傳動板遠離轉動板的一端轉動連接有豎直板，豎直板的頂端轉動連接有第一三角板，第一三角板遠離豎直板的一端固定連接有第一密閉板；豎直板的中部轉動連接有第二三角板，第二三角板遠離豎直板的一端固定連接有第二密閉板；豎直板的底端轉動連接有第三三角板，第三三角板遠離豎直板的一側固定連接有第三密閉板；第一密閉板、第二密閉板和第三密閉板的兩側都與培養箱轉動連接。
19、本發明中轉動板連接轉動柱與伺服電機，轉動板通過傳動板連接豎直板，豎直板分別連接第一三角板、第二三角板、第三三角板，其末端連接第一密閉板、第二密閉板、第三密閉板且與培養箱轉動連接。本發明通過伺服電機精確驅動轉動板轉動，經傳動板帶動豎直板運動，從而使第一密閉板、第二密閉板、第三密閉板協同動作，實現對培養箱內氣體的精確排出控制。本發明能夠根據實驗需求精準調節排氣量和排氣時機，有效維持培養箱內氣體壓力、成分等環境參數的穩定，避免因排氣不當導致的環境波動對植物生長和13co2脈沖標記實驗的影響。多個密閉板的設計提高了排氣控制的靈活性和準確性，適應不同實驗條件下的排氣要求，保障了實驗環境的穩定性與可靠性。
20、作為優選，脈沖標記結構包括底部密封座，底部密封座設置在培養箱的上方，底部密封座的底面與培養箱的上表面可拆卸連接，底部密封座的上方設置有第一氣密管，第一氣密管的上方設置有第二氣密管，第二氣密管的上方設置有第三氣密管，第三氣密管的上方設置有氣密上蓋。
21、本發明構建了一個密封性能良好的脈沖標記空間，各部件之間通過特定的連接方式緊密結合，有效防止同位素co2泄漏，保證脈沖標記實驗的準確性和安全性。不同長度的氣密管可根據植物高度進行組合選擇，適應多種植物的脈沖標記需求，為精確研究植物在不同空間尺度下對13co2脈沖標記的響應提供了可靠的實驗環境，有助于拓展實驗對象范圍，提高實驗數據的多樣性與代表性。
22、作為優選，底部密封座的中心處開設有第一圓孔，培養箱的頂端中心處開設有第二圓孔，第一圓孔、第二圓孔和植物培養基座的中心位于同一條豎直線上，第一圓孔、第二圓孔和植物培養基座的尺寸相適應。
23、本發明確保了植物培養基座在上升過程中能夠準確無誤地通過培養箱頂部進入脈沖標記結構，提高了植物轉移過程的準確性和穩定性，減少因位置偏差導致的實驗誤差或裝置故障。這種精準的對位設計有利于整個13co2脈沖標記實驗的順利進行，保障了實驗操作的連貫性與可靠性，為獲取高質量的實驗數據提供了基礎保障。
24、作為優選，第一氣密管的長度為200毫米，外壁厚度為20毫米；第二氣密管的長度為400毫米，外壁厚度為20毫米；第三氣密管的長度為700毫米，外壁厚度為20毫米；底部密封座、第一氣密管、第二氣密管、第三氣密管的直徑為300毫米。
25、本發明標準化的尺寸設計便于裝置的生產制造、組裝和維護。統一的直徑和厚度設計保證了各部件連接的密封性和結構強度，不同長度的氣密管為根據植物高度選擇合適的脈沖標記空間提供了明確依據，有利于提高裝置的可靠性和穩定性，在13co2脈沖標記實驗中確保實驗環境的一致性和可重復性，降低了因裝置部件差異導致的實驗誤差，提高了實驗數據的可比性與科學性。
26、作為優選，底部密封座的底端邊緣固定連接有第一法蘭，第一法蘭的內側開設有第一卡槽，第一卡槽的上方設置有第一密封墊圈，第一法蘭的上方可拆卸連接有第二法蘭，第二法蘭的內側與第一氣密管的底端邊緣固定連接，第二法蘭的底面開設有第二卡槽，第一密封墊圈的上表面與第二卡槽相貼合；第一氣密管的頂端邊緣固定連接有第三法蘭，第三法蘭的內側開設有第三卡槽，第三卡槽的上方設置有第二密封墊圈，第三法蘭的上方可拆卸連接有第四法蘭，第四法蘭的內側與第二氣密管的底端邊緣固定連接，第四法蘭的底面開設有第四卡槽，第二密封墊圈的上表面與第四卡槽相貼合；第二氣密管的頂端邊緣固定連接有第五法蘭，第五法蘭的內側開設有第五卡槽，第五卡槽的上方設置有第三密封墊圈，第五法蘭的上方可拆卸連接有第六法蘭，第六法蘭的內側與第三氣密管的底端邊緣固定連接，第六法蘭的底面開設有第六卡槽，第三密封墊圈的上表面與第六卡槽相貼合；第三氣密管的頂端邊緣固定連接有第七法蘭，第七法蘭的內側開設有第七卡槽，第七卡槽的上方設置有第四密封墊圈，第七法蘭的上方可拆卸連接有第八法蘭，第八法蘭的內側與氣密上蓋的邊緣固定連接，第八法蘭的底面開設有第八卡槽，第四密封墊圈的上表面與第八卡槽相貼合。
27、本發明利用法蘭與密封墊圈的配合，有效增強了各部件連接的密封性。第一法蘭與第二法蘭、第三法蘭與第四法蘭、第五法蘭與第六法蘭以及第七法蘭與第八法蘭之間通過卡槽與密封墊圈的緊密結合，防止氣體從連接縫隙泄漏。本發明極大地提高了脈沖標記結構的氣密性，確保在進行13co2脈沖標記實驗時，同位素co2不會泄漏，保證實驗環境的穩定性與精確性，使得實驗數據更加可靠，為科學研究提供精準的依據，減少因氣密性問題導致的實驗誤差與數據偏差。
28、作為優選，第二法蘭、第四法蘭和第六法蘭的上方都設置有上支撐板，第三法蘭、第五法蘭和第七法蘭的下方都設置有下支撐板。
29、本發明增強了氣密管連接部位的結構穩定性。上支撐板和下支撐板能夠有效防止因壓力變化或外部振動導致的連接松動或變形，進一步保證了脈沖標記結構的氣密性和整體結構的可靠性，有利于在長時間的13co2脈沖標記實驗過程中維持裝置的正常運行，減少因裝置結構問題引起的實驗中斷或數據偏差，保障實驗的順利進行與數據的準確性。
30、作為優選，第二氣密管的側面設置有第一直通氣密閥門；第三氣密管的側面設置有第二直通氣密閥門；氣密上蓋的上表面邊緣設置有第三直通氣密閥門。
31、本發明中直通氣密閥門可用于調節脈沖標記結構內的氣體壓力、流量和成分。在充入同位素co2、平衡氣壓或進行氣體采樣等操作時提供了便捷的控制手段，提高了實驗操作的靈活性和可控性，有助于精確控制脈沖標記實驗過程中的氣體環境參數，保證實驗結果的準確性和可重復性，使實驗過程能夠根據研究需求進行精準調控，滿足不同實驗目的的要求。
32、作為優選，氣密上蓋的上表面中心處設置有膜壓力表；膜壓力表的一側設置有航空氣密電源插頭，航空氣密電源插頭與氣密上蓋電連接；航空氣密電源插頭遠離膜壓力表的一側設置有氣密三通閥；氣密上蓋的底面設置有風扇。
33、本發明中膜壓力表可實時監測脈沖標記結構內的氣壓變化，為氣壓調整提供依據，保證實驗在安全穩定的氣壓范圍內進行；航空氣密電源插頭提供可靠的電源連接，適應多種實驗環境；氣密三通閥方便氣體進出和通路切換，便于同位素co2充入和氣體采樣等操作；風扇可使脈沖標記結構內氣體分布更均勻，提高同位素co2標記的均勻性和準確性，有利于獲取更精確的實驗數據，為深入研究植物對同位素標記的吸收與利用提供了良好的實驗條件。
34、作為優選，風扇的直徑是100毫米。
35、本發明中風扇的直徑尺寸設計經過優化，可在脈沖標記結構內產生合適的氣流強度和循環效果。既能保證氣體均勻混合，使同位素co2能夠充分接觸植物，又不會因氣流過大對植物造成損傷或干擾，有助于維持穩定的脈沖標記環境，提高實驗結果的可靠性和可比性，為科學研究提供了穩定可靠的實驗數據支持。
36、作為優選，培養箱的材質是聚甲基丙烯酸甲酯。
37、本發明中聚甲基丙烯酸甲酯具有良好的透明度、化學穩定性和機械強度。透明性便于研究人員直接觀察植物生長狀態，及時發現植物生長過程中的異常情況；化學穩定性可防止培養箱與實驗物質發生化學反應影響實驗結果，確保實驗數據的準確性；機械強度可保證培養箱在長期使用過程中不易損壞，提高裝置的使用壽命，為長時間、多批次的植物培養與13co2脈沖標記實驗提供穩定可靠的容器保障。
38、作為優選，植物培養基座的高度是160毫米，直徑是110毫米。
39、本發明中特定的尺寸設計為植物生長提供了適宜的空間和支撐。合適的高度和直徑能夠容納植物根系并為其提供足夠的生長空間，保證植物在培養過程中根系能夠正常發育，有利于植物整體的健康生長，在13co2脈沖標記實驗中，使植物處于穩定的生長基礎上進行同位素標記實驗，提高實驗數據的準確性與可靠性，為研究植物在特定培養基座環境下對13co2的響應提供了標準化的條件。
40、本發明的第二種技術方案：容積和高度可調的簡易13co2脈沖標記裝置的追蹤方法，包括以下步驟，
41、(s01)選定標記的植物及其生長周期，分析該植物的預期高度，再將植物移植進植物培養基座上，并根據預期高度選取若干個氣密管，對裝置進行裝配；
42、(s02)裝配完成后關閉所有閥門，通過氣密上蓋的氣密三通閥接入外部設置的氣泵，通過氣泵緩慢輸入氣體，并觀察膜壓力表的數值變化，檢查裝置氣密性，檢查完畢后將裝置內部壓力緩慢平衡至大氣壓；
43、(s03)將氣密三通閥和第三直通氣密閥門與外部設置的遠紅外co2測定儀的進行連接，構建co2濃度的實時監測通路；
44、(s04)利用制備結構和循環結構提供植物生長需要的氣體和液體，從而模擬植物生長環境，通過激光發射器和激光接收器，根據激光的衰減、散射情況分析氣體、液體的流速、密度、成分均勻性，進而調整環境模擬循環機的轉速、流量，確保植物生長環境的穩定性和均勻性，滿足植物不同生育時期對環境的需求；
45、(s05)在培養箱的內部安裝溫度傳感器與濕度傳感器，溫度傳感器安裝在模擬土板上方5cm處，濕度傳感器安裝在植物培養基座上方3cm處，每隔2小時記錄一次溫度與濕度數據；
46、(s06)每隔12小時使用直尺測量植物的株高，讀取株高數值并記錄，統計植物的葉片數量，對于新長出及時進行記錄，根據植物的實際生長情況，通過容積調控結構調節培養箱的容積；
47、(s07)將植物培養到預定的生長周期，啟動輸氣泵，將植物培養基座向上送入脈沖標記結構內，再通過膜壓力表觀察脈沖標記結構內部的氣壓，并利用氣密三通閥對氣壓進行調整；
48、(s08)根據脈沖標記結構的組合與容積，按預定計算量充入同位素co2，使濃度達大氣水平；
49、(s09)按照預定周期持續對植物進行培養和觀察，結束培養后，拆解脈沖標記結構，分別收集植物和土壤樣品，用于后續實驗分析。
50、本發明從植物移植前的準備到實驗過程中的環境監測與調控，再到脈沖標記操作以及最終的樣品收集，實現了對植物13co2脈沖標記實驗的全程追蹤與精準控制。本發明通過合理選擇氣密管并裝配裝置，能適應不同植物高度需求；氣密性檢查步驟保證了實驗環境的密封性，減少誤差來源；構建co2濃度監測通路、利用制備與循環結構并結合激光檢測來調控環境，可精確模擬植物生長環境并實時優化；溫度、濕度和株高及葉片數量的監測與容積調控結構配合，滿足植物不同生育期需求并記錄生長數據；脈沖標記階段的氣壓調整與同位素co2充入操作精準規范；最后的樣品收集用于后續分析，有助于深入研究植物在13co2脈沖標記過程中的生理變化、物質吸收與轉化等多方面特性，為相關科學研究提供全面、準確的數據支持與研究基礎。
51、本發明具有如下有益效果：
52、(1)實現從植物培養到脈沖標記的一體化精準操作，各結構協同配合可精確調節氣體、液體供應與環境參數，如利用制備、循環、檢測結構及氣密閥門等，為植物生長與標記實驗提供精準穩定的條件，有效減少誤差，提高實驗數據準確性與可靠性，便于深入探究植物13co2標記相關生理過程。
53、(2)循環結構結合相關檢測手段能有效模擬自然環境物質循環并精準調控，容積調控結構可根據植物生長階段靈活適配空間，排氣結構穩定氣體環境，共同營造適宜植物生長且穩定可控的環境，適應不同植物生長需求與實驗要求，利于獲取多階段、多條件下的有效實驗數據。
54、(3)脈沖標記結構通過良好密封設計、合理的部件尺寸規劃及相關輔助部件，保障標記空間的密封性、安全性與均勻性，可依植物高度靈活調整，確保同位素co2標記精準高效進行，提升實驗數據多樣性與代表性，為研究植物對同位素標記的響應提供優質條件。
55、(4)采用特定材質的培養箱與合理設計的植物培養基座，以及在關鍵連接部位設置支撐板等，增強了裝置整體的穩定性與耐用性，減少因裝置自身因素導致的實驗干擾與數據偏差，保障實驗長期穩定運行，為長時間、多批次實驗奠定堅實基礎，有力支持相關科學研究持續深入開展。