植物连续称重和蒸腾测量系统FieldScale

植物连续称重和蒸腾测量系统FieldScale

选育更加抗旱的品种是全世界范围内农业研究和育种的核心课题之一。通过称重来监测植物的水分变化并评估蒸腾作用的变化是一种非常简单且有效的方式。针对植物的称重系统,要求必须简单、坚固耐用、稳定可靠、具有强大的数据集成采集能力。荷兰PhenoSpex公司提供的FieldScale技术满足上述所有要求,并在全球范围内得到了广泛的应用。客户在选购FieldScale系统时,往往同时配置几百个甚至上千个称重节点。

FieldScale是一种能在田间或温室布网使用的植物连续称重和蒸腾测量系统,可以对最大5-1000公斤的盆栽植物进行连续称重。

FieldScale坚固耐用,直接放在实验用的地面上(田间、温室等),然后将花盆(小型植物)或木箱(大型植物)放上去,它可以用非常高的频率(分钟级别)记录重量变化。通过重量变化可以准确的计算植物的蒸腾作用。

FieldScale示意图-水印

FieldScale能够多级布网使用。一套系统可以由多个布网单元组成。一个单元允许最多同时配置320个称重节点,一套系统允许同时配置10 000个称重节点。也就是说,您可以用FieldScale系统同时对多达一万盆植物进行连续称重和蒸腾作用测量。

FieldScale能够快速读数并进行温度补偿,使得由温度变化引起的测量误差降低到0.02%以内。

FieldScale可以根据客户需求定制化设计称量范围和精度,最大程度的满足不同客户的应用目的。

FieldScale采用不锈钢外壳,整体设计满足IP67防护标准,因此可以在极端恶劣的野外环境中使用。

 

功能特性

  • 在田间或温室高频记录盆栽植物的重量变化和蒸腾作用
  • IP67防护级别
  • 定制化设计最大称量重量(5-1 000 kg)
  • 大规模布网监测(最多10 000株植物)
  • Web分析界面,兼容各种操作系统
  • 兼容R语言

install-水印

 

蒸腾作用实时都在变化——如何高频记录蒸腾作用的日进程变化

植物的蒸腾作用受环境影响而快速变化。当水汽压饱和亏(VPD)、土壤水分、光照和CO2变化后,在数分钟内植物就会调整其蒸腾作用。过去研究人员经常一天只测量一次蒸腾作用,这是远远不够的。FieldScale可以每隔5 min甚至更短的时间记录一次蒸腾作用变化。用传统的方法来(对大量植物)进行如此高频率的测量几乎是不可能实现的。

 

没有人喜欢黑匣子——开放式平台的设计

FieldScale所有的原始数据都可以对用户开放。您既可以用基于web界面的HortControl管理数据,也可以获得所有的RAW数据和计算数据。

 

我们的实验要走向田间

在农业研究中,所有的实验最终都要落实到田间。FieldScale满足IP67级别的防护标准,不仅可以在温室中使用,还可以在恶劣的田间环境中使用。每一个称重节点都是独立的且都满足IP67,一个节点可以放置一个花盆、一个穴盘或者一个装满土壤的大木箱,根据需要我们可以配置最大称重5 kg到1000 kg的称重节点。

 

植物表型对数据的影响——将叶面积用于数据计算

植株和叶片的大小都会影响蒸腾作用。FieldScale可以和荷兰PhenoSpex公司的田间高通量植物表型平台FieldScan结合使用,在田间同时获取植物表型、植物重量和环境数据,用这些数据对蒸腾作用进行更加完善的了解和分析。

 

数据不一定就是知识——数据分析pipeline

即使有再好的设备再多的数据,如果不知道如何分析数据,那么这些数据也是没有价值的。我们提供开放式数据库,并直接兼容R语言。也就是说,您可以直接用权威的R来调用我们的数据进行更加复杂的分析。

 

应用实例

印度国际半干旱地区作物研究所(ICRISAT)利用FeildScale做了连续三年的研究并取得了出色的成果。如图所示可以看出盐处理对实验的显著影响,具体可参考J. Exp. Bot., 2015, 66: 5581-5593)。

trans-水印

由于效果良好,ICRISAT在2016年重新购置了一套配备1500个称重节点的FieldScale系统。

field2-水印

2013年ICRISAT在建设国际上第一个高通量田间植物表型平台FieldScan时安装了一批FieldScale 

011-水印 02

在经过3年的稳定运转并取得大量优异数据后,2016年ICRISAT安装了第二批FieldScale,有1500个节点

 

主要技术参数

  • 最大称量重量:5-150 kg(根据客户需求定制化设计)
  • 重复性(长期偏移):小于最大称量重量的02%
  • 称重单元占地面积:50 cm x 30 cm
  • 电:110-230 VAC
  • 工作温度:0-40℃
  • 环境湿度:<95%
  • 防护级别:IP67

最大称重

g

分辨率

g

重复性

g

综合误差*

±g

最小称重

g

理想称重**

g

过载安全限

g

过载终极限***

g

3 000

0.0018

0.0018 0.75 150 1 950 4 500

9 000

5 000

0.0030 0.0030 1.25 250 3 250 7 500 15 000

8 000

0.0048 0.0048 2.00 400 5 200 12 000 24 000

10 000

0.0060 0.0060 2.50 500 6 500 15 000

30 000

15 000

0.0090 0.0090 3.75 750 9 750 22 500

45 000

30 000

0.0180 0.0180 7.50 1 500 19 500 45 000

90 000

50 000

0.0300 0.0300 12.50 2 500 32 500 75 000 150 000

100 000

0.0600 0.0600 25.00 5 000 65 000 150 000

300 000

150 000

0.0900 0.0900 37.50 7 500 97 500 225 000

450 000

*    考虑到温度和长期漂移的综合误差,是最有实际价值的参数

**   天平最理想的承载重量,此时的读数最佳,建议加载的花盆重量尽量靠近这些数值

***  当加载的花盆重量超过了这些数值后,会导致天平不可修复的损坏,请切记!

 

产地:荷兰