Plantarray植物根系生态监测系统

Plantarray植物根系生态监测系统是一款基于称重的高通量、多传感器生理表型平台以及植物逆境生物学研究通用平台。该系统可持续、实时测量位于不同环境条件下、阵列中每个植株的土壤-植物-空气（SPAC）中的即时水流动。直接测量根系和茎叶系统水平衡和生物量增加，计算植物生理参数以及植物对动态环境的反馈。系统以有效、易用、无损的方式针对植物对不同处理的反应、预测植物生长和生产力进行定量比较，广泛应用于生物胁迫和非生物胁迫以及植物栽培加速育种研究等，胁迫研究涵盖干旱胁迫、盐胁迫、重金属胁迫、热、冷胁迫、光胁迫以及灌溉/养分、CO₂指示、植物健康等领域的研究。

主要优势

加速农业研究、缩短新产品推向市场时间

定量、确定、可信结果

全植株、根系、枝叶系统、环境测量

多种产品和环境检测验证

提升科研水平

聚焦田间实验

持续、实时生物反馈

模块设计、分步预算

无需基础设施投资

Plantarray 高频测量植物对动态环境条件的反应

主要特征

主要诊断能力

应用套件

主要特点

直接精确测量主要生理-产量相关性状

不同模式控制灌溉-时间、重量、土壤湿度、日常蒸腾等

自动、实时测量阵列中单个植株

高时空分辨率

24/7 持续测量枝叶系统、根系以及环境

基于反馈的独特灌溉控制

云实时数据分析

全植株、无损测量

适合多数植物、土壤类型和生长阶段

Plantarray系统可靠、耐用，是数十年利用称重蒸渗计（重力称量）系统的研究成果，用于监测在不同变化环境条件下不同植物的反馈。

Plant-Ditech长期专业经验融入在系统每个部分之中。每个花盆置于高精度称重天平上，称重天平与控制单元相连，可持续24小时/7天测量花盆重量，并可进一步计算器生理性状。

包含2个控制阀用于最大灌溉、施肥灵活性

可进行自动化、个性化、植物特异反馈灌溉

每个控制单元设计可容纳4个额外传感器、

尽管内部互连，当单元损坏不影响其他单元使用

降低噪音以及使用长电缆的需求

特别设计排水容器

坚固-无移动部件

整个花盆容量范围 (2 - 60L)

4个排水位

防止水漏在蒸渗计表面

不影响植物和实验前提下实现水和根测量

Plantarray系统技术参数 

测量单元配有3个数字通道、1个模拟通道、1个称重式蒸渗仪通道，所有的传感器可以同时连续工作；

高精度称重模块，最大测重量达50kg（测量范围依具体配置而定），测量精确度±0.02%称重量；

植物生长容器满足多种植物的生长需求，容积2-60L，采用防漏水、溅水设计；

可根据植物生长时间或生长容器重量选择灌溉模式，灌溉系统采用精准的滴灌控制，能够精确的控制浇水、施肥或施用生物激素的量；

多种土壤类、气象类高精度传感器备选，用于测量土壤含水量、温度、电导率，空气温湿度、PAR、气压、NDVI等参数；

直接测量参数：

重量、空气湿度、空气温度、气压、辐射（PAR）、土壤水分、土壤电导率、土壤温度、日蒸腾

计算参数：

植物生物量增益、日蒸腾、水分利用效率、气孔导度、抗胁迫因子、水分相对含量、 根穿透力、根系水通量、VPD。

Plantarray系统的技术优势

Plantarray平台相比于现有系统，具有操作简单，成本低的特点。该系统将冗长的手动调试过程从数月甚至数年缩减为数周，节约了大量宝贵的时间。通过试错方式，利用低成本的自动化系统，Plantarray减少了大规模现场密集测试的工作。/ 

生理学特征的监测和数据高通量分析，如生长速率、蒸腾速率、水分利用率、气孔导度等特征；

连续控制不同的土壤和水分环境（如干旱、盐分或化学物质）；

理想的实验平台：全自动、均一检测、适用于不同类型植物、精确测量、非破坏性、实现随机分组实验设计

3-4周的实验相当于4-6个月的人工工作；

操作简单，维护费用几可忽略；

灵活的设计能够满足任何温室中不同方面的科学研究需求。

实时统计分析-为了数据的可靠快速分析，提供多阶乘ANOVA或配对T检验；

实验目的-在实验运行中为了确保处理的效果可以获取最优化的实验参数；

快速定量选择-提供植物对于不同环境需求生理反应的评级和评分的简况；

复杂实验通过简要图像呈现生理参数与环境条件的空间和时间关系，显示趋势、异常和比率。 

Plantarray系统应用领域 

非生物逆境胁迫研究，比如：干旱、淹水、营养、有毒物质等胁迫研究；

生物逆境胁迫研究：如病虫害等

在农作物、蔬菜、树木、药用植物等方面的育种研究；

根系的土壤穿透力、水通量研究；

生物激素与养分研究；

生理生态学研究等。

应用案例

非生物胁迫反应应用

非生物胁迫是指环境影响如干旱(缺水), 盐度，浇水过量), 极端温度(冷、霜和热)以及有毒物质，这些非生物胁迫可负面影响作物以及其它植物生长、发育、产量以及种子品质。

现代作物产量高，但易受到非生物胁迫影响。因基因环境互作的复杂性，提升作物胁迫反应面临巨大挑战, 特别是气候变化期间。要满足全球日益增长的食品需求，研究人员在努力培育适应恶化条件的作物优化品系。

Plantarray高通量植物生理研究平台提供了简单易用的软硬件工具，可自动控制实验阵列每个花盆的灌溉处理（品质和数量），分析每个植株对控制处理的反应。

通过测定检测施加环境胁迫条件的植物的特定胁迫阈值，系统显著降低了研究植物应对缺水环境的研究时间和精力，并与田间结果高度相关联。

干旱处理：浇水良好处理控制

热分布图和图表（生长速率）

根系生理表型性能应用

根在水吸收中的作用非常重要，但是，因根位于地下，要想持续对其进行监控非常具有挑战性，特别是采用无损监测方法。

使用嵌入土壤的传感器，可测量土壤湿度、温度以及电导率，同时测量其它环境信号和生理参数，Plantarray可对多个功能性状进行定量评估，例如流入根的水分-土壤传感器可持续、精确测量水流入每株植株的速率。

干旱临界点

植物土壤水流入以及流出的即时平衡（蒸腾）提供了不同研究植物和处理条件下的冠层相对水含量（RWC）和其变异。植物RWC认为是植物胁迫状态的比较参照点。

SPAC-Analytics分析软件

Plant-DiTech公司的SPAC (土壤-植物-空气连续体) 分析是基于云服务的软件，可进行实时数据、分析以及生产力预测。

SPAC-Analytics分析软件可帮助农业研究者处理多传感器和来源的输入数据 ，提供多种种植和生产力性状相关的数据统计和图标信息，包括环境参数（包括胁迫）。输出是详细的性能分析，是基于植物群体和处理反馈的高级数据统计工具。来自大阵列的植物样品的生长循环任一时期的数据可自动、持续追溯 。该软件可帮助你在实验时和实验后实时运行多个分析，可使用海量实时数据进行人工处理。

SPAC-分析主要优势

实时数据统计分析-多因素ANOVA或配对T-检验-结果可靠、快速 

达到目标- 实验中优化实验参数，确保关键的处理效果

快速定量选择-生成基于性能的概述，用于对植物针对不同环境的生理反馈进行分级和评分

负责实验以简洁图标展示-测量生理变量和环境条件之间的时空关系，展示趋势、异常以及比率

SPAC-analytics分析软件如何工作 

系统对相关性以数字、图表的形式进行处理并展示，下列测量和施加条件之间的测量值、趋势、异常和比率的关系

1、测量参数的平滑时间(重量、土壤水含量、空气水需求等)。

2、一段时间上述所提到参数的变化率。

3、不同时间间隔的植物生物量增益(天、周、和季度)。

4、日常蒸腾的模式。

5、不同时间间隔的（天、周、季度）水利用效率 (WUE) 。

6、土壤水含量 (质量平衡计算或特定传感器直接测r)。

7、一天中不同小时气孔导度变化。

8、从土壤到根系的水流(安装土壤传感器)。

9、一天每小时的植物相对含水量的变化 

SPAC-analytics主要优势 

Plant-DiTech公司的SPAC-Analytics软件是基于网络软件系统，可让用户浏览并分析每个传感器输入的在线数据。任意网络浏览器都可以管理图形结果，基于用户数据采集，整个实验期间都可浏览。在用户的统计软件上，选择部分可与背景数据一起导出用于下一步工作用。一群样品中的单个植株以及数百个植株的阵列的分辨率有所差异。 用户可控制整个群体以及单个样本，例如:

1、选择植物/一行(剔除特殊植物)

2、参数选择

3、日期范围选择

4、4、平滑/非平滑图型展示 

Plant-DiTech公司的SPAC-Analytics 软件可提供快速、可靠的在线科学分析。