光合作用做為植物最核心的代謝過程，科研人員早就希望能對其進行連續監測，以便及時發現環境因子的改變對植物生理狀態的影響，但傳統的測定方法難以滿足這種要求。光合作用研究的三大技術包括氣體交換、葉綠素熒光和氧電極，這三種技術互為補充且各有優缺點。氧電極法測定光合放氧會對樣品造成破壞，不適于野外監測研究；普通的光合氣體交換系統也可進行連續監測，但一天只能測定幾個點，監測密度很低，且儀器較重，測定費時費力。如進行單點連續監測，一次也只能監測一片葉子，而且長時間閉合葉室還會嚴重影響植物的正常生長，可行性不高；調制式葉綠素熒光儀（PAM）具有方便、快速、可進行無損測定等優點，已被廣泛應用于植物光合生理研究中，但普通的葉綠素熒光儀因受電池、防水等因素的限制，不適用于野外長期監測。另外僅通過光合生理指標也很難全面反映植物整體的生理狀態，還需要其他生理指標及環境因子的數據作為補充。
針對以上問題，澤泉生態開放實驗室推出了一套植物光合生理連續監測系統解決方案，以期為植物生理生態研究、作物栽培、灌溉決策、農業自動化控制、長期定位生態學等領域的科研工作者提供一套植物科學研究和應用的有力工具。
這套“植物光合生理連續監測系統解決方案”的目的是在不影響植物正常生長的條件下，實現對植物光合氣體交換、葉綠素熒光等光合生理指標進行長期多點連續監測，結合對其他生理指標及多種環境因子的監測，從而精確反映環境因子的變化對植物光合生理狀態的動態影響，為植物生理生態研究、作物栽培、灌溉決策、農業自動化控制、長期定位生態學等領域提供一套有效的解決方案。
這套“植物光合生理連續監測系統解決方案”的功能如下：
1）原位、非破壞地測定植物光合氣體交換和葉綠素熒光參數，不影響植物的正常生長
2）長期、定點連續監測植物光合作用的動態變化
3）可同時監測植物多個葉片的光合作用變化
4）可同步監測多種生理指標及環境因子的變化，獲取信息更加全面
4）全面、靈敏、準確地反映各環境因子對植物光合作用及其他生理指標的影響
這套“植物光合生理連續監測系統解決方案”的測量指標包括：
凈光合速率、呼吸速率、蒸騰速率、氣孔導度、水蒸氣壓差等；Fo、Fm、Fv/Fm、Ft、Fm’、ΦPSⅡ(Yield)、qP、qN、NPQ、qL、Y(NO)、Y(NPQ)、rETR、PAR和溫度等；空氣溫濕度、土壤溫濕度、葉片溫濕度、總輻射、光合有效輻射、莖流速率、莖桿微變化、果實微變化等。
這套“植物光合生理連續監測系統解決方案”的應用領域包括
1）灌溉決策系統
2）長期定位生態學
3）農作物生理連續監測
4）農業自動化控制
5）溫室植物生理監測、自控溫室
6）作物栽培
7）植物冠層光合監測
8）土壤-植物-大氣連續體（SPAC）
9）生態環境監測系統
10）植物生理生態學
澤泉生態開放實驗室利用本方案對盆栽培養的海芋光合生理狀態進行了連續監測，監測過程中伴隨著干旱處理和復水過程。選用室內正常水肥管理的海芋為實驗材料。2008年8月17日開始監測，8月20日開始干旱處理，處理一周后于8月26日開始復水，8月29日結束監測。結果如下：
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Fig.1 干旱和復水過程中土壤相對含水量的變化 |
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Fig.2 干旱和復水過程中凈光合速率的變化 |
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Fig.3 干旱和復水過程中電子傳遞速率的變化 |
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Fig.4 干旱和復水過程中非光化學淬滅系數的變化 |
這套“植物光合生理連續監測的系統解決方案”實現了對植物光合生理及環境因子的全方位立體式連續監測，解決了以往植物研究在時間和空間上的不連續性，能夠更為準確迅速地反映環境因子的變化對植物生理特性的影響。系統采集的數據經計算機處理，可實現溫室自動控制或農田自動灌溉等功能，這將是高科技農業的重要發展方向。該系統可用于植物生理生態研究、作物栽培、灌溉決策、農業自動化控制、長期定位生態學等多個領域。
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