在生态学和农业研究的领域中，对植物根系与土壤之间复杂相互作用的深入理解一直是科学家们努力的方向。然而，由于土壤环境的复杂性和根系活动的微观性，传统的监测方法往往难以在不影响原生环境的情况下，提供足够精细的数据。幸运的是，随着科技的不断进步，平面光极技术以其非破坏性、高时空分辨率的特点，为这一难题提供了可能的解决方案。
工作原理
平面光极技术是一种微尺度采样和成像技术，其核心在于利用平面化的光极材料与目标化学物质之间的相互作用。这些光极材料通常是由透明的基底材料和敏感的光敏层组成，光敏层能够对特定的化学物质产生反应，并通过光学信号的变化来检测这些化学物质的存在和浓度。当目标化学物质与光敏层相互作用时，会引起光学性质的变化，如荧光强度的改变，这些变化随后被高灵敏度的设备捕捉和分析，从而实现对化学物质的定量检测。
设备特点
平面光极设备在设计上充分考虑了实际应用的需求。它们具备实时、快速地获取区域DO/pH/CO2分布的能力，这对于监测土壤和植物根际环境的动态变化至关重要。此外，设备自带的封闭式箱体满足了测定所需的暗室条件，确保了测量的准确性和稳定性。设备与软件的配套使用，使得校准、图像获取和处理等过程一体化，大大简化了操作流程。更重要的是，平面光极技术实现了非侵入性成像测量，即在不破坏原生环境的情况下进行实时监测，这一特性对于生态学和农业研究而言，无疑是一大福音。
在生态学和农业研究中的应用
平面光极技术在生态学和农业研究中的应用前景广阔。在生态学方面，它可以被用来监测土壤微生物的活性、土壤养分的动态变化以及生态系统的健康状况等。通过对土壤和植物根际环境中DO、pH和CO2等关键参数的实时监测，科学家们能够更准确地评估生态系统的稳定性和可持续性。在农业研究方面，平面光极技术同样展现出了巨大的潜力。例如，在氮肥施用后，土壤中的氨（NH3）和pH值会发生变化，这些变化对硝化作用活性以及土壤微生物的活性都有重要影响。通过平面光极技术，研究人员可以实时监测这些变化，并评估其对作物生长和土壤质量的影响。此外，该技术还可以用于研究不同施肥策略对土壤环境和作物产量的影响，为农业生产提供科学指导。
前景展望
随着科学技术的不断进步，平面光极技术有望在更多领域发挥重要作用。其高分辨率和非破坏性的特点使其成为未来环境监测和科学研究的有力工具。我们期待这一技术在未来能够为我们揭示更多自然界的奥秘，为生态保护和可持续发展提供新的思路和方法。同时，我们也期待更多的科研工作者能够加入到这一领域的研究中来，共同推动平面光极技术的发展和应用。
智感环境团队基于平面光极技术开发了封闭式平面光极设备，并成功将其应用于沉积物-水微界面、水生动植物和土壤植物根际环境的研究。这些设备具备以下特点：
1. 实时、快速地获取区域DO/pH/CO2的分布。
2. 设备自带封闭式箱体，满足测定所需的暗室条件。
3. 设备与软件配套使用，可集成校准、获取图像、处理图像于一体。
4. 非侵入性成像测量，不破坏原生环境。
5. 配备高像素CMOS相机，实现时间分辨率毫秒级，空间分辨率亚毫米级。
此外，还有便携式平面光极检测仪PO1100，它小巧轻便、便于移动和携带，同样能够实时、快速地获取区域O2/pH/CO2的分布。使用前，荧光传感膜需要标定并绘制标准曲线，工作环境和存储环境对温度和湿度有一定要求。
