近年来,全球变暖现象日趋严重,对植物的生长、人类的生存造成了不同程度的影响。导致全球变暖的主要气体是CO2,故经济有效地降低大气中的CO2对于缓解全球变暖现象至关重要。森林通过光合作用吸收CO2的行为称作森林碳汇,是降低大气中CO2的主要途径。为充分发挥森林的碳汇能力有必要对大面积的森林碳汇量进行估测,并研究森林碳汇能力与环境因子（温度、湿度等）的关系。植被（包括森林,花草等）碳汇估测方法有样地清查法、涡度相关法、箱式法等,其中箱式法测量误差小、易于实现,是未来碳汇估测方法的发展方向。目前用于碳汇测量的箱式系统,一般不具备环境控制能力或控制能力有限。研究中,针对基于箱式法制作的传统箱式系统难于进行长期碳汇测量,或难于深入研究植物碳汇能力与环境因子关系的问题,研究了一种碳汇植物培养系统,该系统包括工作箱、培养箱、测控虚拟仪器,能够控制碳汇研究中实验对象的生长环境,尤其是对温度场的控制;能够与项目的另一个分支CO2浓度检测系统配合构成碳汇计量系统,不仅能够用于对森林、花草等植物的碳汇量的长期测量,还能用于研究植物的碳汇能力与温度的关系。研究中首先介绍了碳汇植物培养系统的基本结构和硬件组成,说明了系统的工作原理和具体实现。然后利用流体力学仿真软件Fluent对培养箱内部温度场进行仿真,研究培养箱内部温度场均匀性与热风机的位置、个数、送风速度的关系,找到使培养箱内植物区温度场均匀性最佳的热源放置方案,提高植物区温度场均匀性,优化培养箱结构。基于对温度场的仿真分析提出一种培养箱温度场控制策略,对培养箱内平均温度采用变论域模糊PID控制方法,对温度场上中下三层的不均匀分布采用阈值控制,二者配合完成对培养箱内温度场的控制。改进了变论域模糊PID控制器的伸缩因子,分段函数型伸缩因子在保证控制精度的同时能降低运算复杂度;利用MATLAB对改进后的变论域模糊PID控制器进行仿真分析,控制效果优于PID控制器与未进行变论域处理的模糊PID控制器,满足系统要求。利用LabVIEW设计上位机测控虚拟仪器,实现对培养箱内部环境因子的监测和温度场控制策略。基于测控虚拟仪器,对整个碳汇植物培养系统进行运行调试,对培养箱内部环境进行实际控制,给出温度场控制结果。结果表明,对平均温度的控制,稳态误差不超过0.5℃;达到稳态后,上中下相邻层温度场最大温差不超过0.6℃,满足系统要求,能为森林碳汇研究提供良好基础。