[实用新型]土壤-植物-大气连续体监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及生态学和水文循环研究技术领域，具体来说，本实用新型涉及一种土壤-植物-大气连续体(SPAC)监测系统。

背景技术

1966年澳大利亚著名水文与土壤物理学家Philip提出土壤-植物-大气连续体(Soil-Plant-Atmosphere Continum，简称SPAC)的概念。主要内容是：水分经由土壤到达植物根系，进入根系，通过细胞传输进入木质部，由植物的木质部到达叶片，再由气孔扩散到大气中去，最后参与大气的湍流交换，形成一个统一、动态的互反馈连续系统，即土壤-植物-大气连续体(SPAC)系统。在这一连续体中存在物质、能量和信息的传递和交换，土壤、植物和大气是我们研究的对象，而水分在土壤、植物和大气中的传输更是研究的核心内容。

这个早期的SPAC系统的一个较大缺陷是没有考虑地下水在整个系统中的作用。在地下水埋深较浅的地区，土壤-植物-大气连续体中的水分因自然的和人为的作用必然要和地下水发生联系，不同埋深地下水对土壤水分分布和农作物产量、水分利用效率等有着不同程度的影响。

我国著名水文水资源学家刘昌明院士在此基础上提出了″五水″系统的相互作用问题即大气、植物、地表、土壤和地下水层中的水的相互作用和相互关系，也称之为五水转化。土壤-植物-大气连续体(SPAC)系统中的水分因自然的和人为的作用必然要和地下水和地表水相联系。从土壤系统来看，土壤水的来源是大气降水、地下水的上升和人为输入地表水(如灌溉)等等；土壤水的散失，则包括直接由土面逸向大气，通过根系吸水进入植物体后蒸腾到大气中去以及由土壤层下渗到地下水层之中。因此这套″五水″转化理论不仅包括Philip提出的SPAC的内涵，而且有了一定程度的延伸。

SPAC系统的提出不仅指明了全球水问题的微观研究方向，而且加强了水文学跨学科的研究，对国际学术界关于水循环及水分能量平衡研究产生了巨大影响。当代研究土壤水分循环和平衡、土壤-植物水分关系以及地下水-土壤水-地表水-植物水-大气转化水都是以SPAC为基础的。

从国际上看，SPAC系统中的水分传输属于国际前沿课题之一。20世纪90年初期，国际地圈生物圈计划(IGBP)将水文循环生物圈(Biospheric Aspect of Hydrological Cycle)研究做为其四大核心课题之一，极大地促进了国际上对SPAC系统的深入研究。

对SPAC系统的研究始终是国际学术届的焦点。研究水分在地下水-土壤-地表水-植物-大气中的转化过程，已在我国的农业水文水资源、森林生态水文、环境水文、节水农业、灌溉决策、农林气象预报等领域深入展开。但是目前尚缺乏一套完善的、能够将地下水、土壤、植物和大气指标集成起来进行长期、连续监测的系统。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种土壤-植物-大气连续体(SPAC)监测系统，能够将地下水、土壤、植物和大气指标集成起来进行长期、连续监测，同时无线远程传输监测数据。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种土壤-植物-大气连续体监测系统，包括：

监测端和客户端，两者通过无线通讯网络发送/接收监测数据；

其中，所述监测端包括：

太阳能供电系统，收集太阳能为所述监测端提供电力供应；

传感器系统，与所述太阳能供电系统相连接，测量大气、植物、土壤和/或地下水指标；

数据采集传输系统，分别与所述太阳能供电系统、所述传感器系统相连接，通过所述传感器系统采集数据并通过所述无线通讯网络将所述监测数据发送到所述客户端。

可选地，所述太阳能供电系统包括：

太阳能板，将太阳能转化为电能；

蓄电池组，存储所述电能；

太阳能电池控制器，分别与所述太阳能板和所述蓄电池组相连接，将所述太阳能板转化的电能存储到所述蓄电池组上，并将所述蓄电池组输出的电力稳压后向所述传感器系统和所述数据采集传输系统供电。

可选地，所述传感器系统包括：

大气传感器子系统，用于测量大气环境指标；

植物传感器子系统，用于测量植物指标；

土壤传感器子系统，用于测量土壤指标；

地下水传感器子系统，用于测量地下水指标。

可选地，所述大气传感器子系统包括：

总辐射测量模块，测量总辐射指标；

光合有效辐射测量模块，测量光合有效辐射指标；

净辐射测量模块，测量净辐射指标；

紫外辐射测量模块，测量紫外辐射指标；