SPAC土壤植物大氣連續監測系統

1 系統背景

SPAC(Soil-Plant-Atmosphere Continuum) 即土壤植物大氣連續體。水分經由土壤到達植物根系，被根系吸收，通過細胞傳輸，進入植物莖，由植物木質部分到達葉片，再由葉片氣孔擴散到靜空氣層，然后參與大氣的湍流變換，形成一個統一的、動態的、互相反饋的連續系統，即SAPC系統。

1966年澳大利亞杰出水文與土壤物理學家Philip提出土壤-植物-大氣連續體（Soil-Plant-Atmosphere Cotinuum，簡稱SPAC）的概念。主要內容是：水分經由土壤到達植物根系，進入根系，通過細胞傳輸進入木質部，由植物的木質部到達葉片，再由氣孔擴散到大氣中去，然后參與大氣的湍流交換，形成一個統一、動態的互反饋連續系統，即土壤-植物-大氣連續體（SPAC）系統。在這一連續體中存在物質、能量和信息的傳遞和交換，土壤、植物和大氣是我們研究的對象，而水分在土壤、植物和大氣中的傳輸更是研究的核心內容。

2 系統原理

SPAC土壤植物大氣連續監測系統整合土壤-植物-大氣各種監測因子于同一監測平臺，得到連續監測數據，并將這些數據統一處理得到如下關鍵信息

系統研究地下水-土壤-植物-大氣連續體（SPAC）中的水分運動

系統研究植物-大氣、土壤-大氣、土壤-根系、土壤水-地下水等之間的界面過程

長期監測氣象指標、植物生理指標、土壤水分指標和地下水指標

測量結果可用于指導灌溉、農業節水、進行農林氣象預報等領域

系統的為農業水文水資源、森林生態水文、環境水文等領域服務

3 測量指標

1）氣象指標

總輻射、光合有效輻射、凈輻射、紫外輻射、CO2、風速、風向、溫度、濕度、氣壓、降雨、蒸發等。

2）植物指標

葉片溫度、葉片濕度、莖流、莖桿變化、果實變化、葉片水勢、莖桿水勢、葉綠素含量、氣體交換參數（凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、水氣壓飽和虧等）、葉綠素熒光參數（Fv/Fm、DF/Fm￠、qL、qP、qN、NPQ、Y(NO)、Y(NPQ)、ETR等）、葉面積指數、植被指數、冠層參數、株高、根水勢、根長、根量、根體表面積、根體積、根角、根深、根系在土壤中的分布等。

3）土壤指標

土壤水分、土壤水勢、土壤溫度、土壤鹽分、土壤熱通量、土壤蒸散、土壤緊實度、土壤粒徑、土壤導水率等。

4）地下水指標

水位、水溫、pH、電導率、溶解氧、濁度等。

4 系統組成  

SPAC生理生態環境監測系統是一套針對這一研究推出的儀器，可以監測植物生理生態的參數，氣象因子，土壤參數。系統由數據采集器、傳感器、總線模塊、網絡模塊、供電模塊等組成，實現野外無人看守的情況下長期監測，網絡模塊實現遠程數據管理。

1）數據采集器，2）總線模塊，3）網絡模塊，4）智能傳感器，5）供電模塊，6）平臺軟件