SPAC土壌植物大気連続モニタリングシステム

1システム背景（はいけい）

SPAC（Soil-Plant-Atmosphere Continuum）は土壌植物大気連続体である。水分は土壌を経由して植物根系に到達し、根系に吸収され、細胞伝送を通じて、植物茎に入り、植物木質部分から葉に到達し、葉の気孔から静空気体層に拡散し、その後大気の乱流変換に参加し、統一的で動的で相互にフィードバックする連続システム、すなわちSAPCシステムを形成する。

1966年にオーストラリアの傑出した水文と土壌物理学者Philipは土壌-植物-大気連続体（Soil-Plant-Atmosphere Cotinuum、SPACと略称する）の概念を提案した。主な内容は：水分は土壌を経由して植物根系に到達し、根系に入り、細胞伝送を通じて木質部に入り、植物の木質部から葉に到達し、気孔から大気中に拡散し、その後大気の乱流交換に参加し、統一的で動的な相互フィードバック連続システム、すなわち土壌-植物-大気連続体（SPAC）システムを形成する。この連続体には物質、エネルギー、情報の伝達と交換が存在し、土壌、植物、大気は私たちの研究の対象であり、土壌、植物、大気中の水分の伝達はさらに研究の核心内容である。

2システム原理

SPAC土壌植物大気連続モニタリングシステムは土壌−植物−大気の各種モニタリング因子を同一モニタリングプラットフォームに統合し、連続モニタリングデータを得て、そしてこれらのデータを統一的に処理して次のような重要な情報を得る

システム研究地下水−土壌−植物−大気連続体（SPAC）における水分運動

システム研究植物−大気、土壌−大気、土壌−根系、土壌水−地下水などの界面過程

長期モニタリング気象指標、植物生理指標、土壌水分指標及び地下水指標

測定結果は灌漑、農業節水の指導、農林気象予報の実施などの分野に用いることができる

システムの農業水文水資源、森林生態水文、環境水文などの分野へのサービス

3 測定指標

1）気象指標

総放射、光合成有効放射、純放射、紫外放射、CO2、風速、風向、温度、湿度、気圧、降雨、蒸発など。

2）植物指標

葉温度、葉湿度、茎流、茎軸変化、果実変化、葉水勢、茎軸水勢、クロロフィル含有量、ガス交換パラメータ（純光合成速度、蒸発速度、気孔導度、水圧飽和損など）、クロロフィル蛍光パラメータ（Fv/Fm、DF/Fm 162、qL、qP、qN、NPQ、Y（NO）、Y（NPQ）、ETRなど）、葉面積指数、植生指数、冠層パラメータ、株高、根水勢、根長、根量、根体表面積、根体積、根角、根深、根系の土壌中の分布など。

3）土壌指標

土壌水分、土壌水勢、土壌温度、土壌塩分、土壌熱流束、土壌蒸散、土壌締固め度、土壌粒径、土壌導水率など。

4）地下水指標

水位、水温、pH、導電率、溶存酸素、濁度など。

4 システム構成

SPAC生理生態環境モニタリングシステムはこの研究に対して発売された機器であり、植物の生理生態のパラメータ、気象因子、土壌パラメータをモニタリングすることができる。システムはデータ収集器、センサー、バスモジュール、ネットワークモジュール、電力供給モジュールなどから構成され、野外で無人の場合の長期監視を実現し、ネットワークモジュールは遠隔データ管理を実現する。

1）データ収集器，2）バスモジュール，3）ネットワークモジュール，4）インテリジェントセンサ，5）給電モジュール，6）プラットフォームソフトウェア