[發(fā)明專利]一種土壤元素在線檢測裝置與方法

有效

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• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN103185708A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設計）人: 張小超;張俊寧
• 申請（專利權）人: 中國農業(yè)機械化科學研究院
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;尚群

技術領域

本發(fā)明涉及一種土肥檢測方法和裝置，特別是一種對大田土壤養(yǎng)分進行實時、在線快速檢測分析的土壤元素(特別是氮磷鉀元素)在線檢測裝置與方法。

背景技術

土壤養(yǎng)分檢測是測土配方施肥的基礎環(huán)節(jié)，是精細施肥管理的重要前提和保障，它通過對土壤中氮、磷、鉀、有機質、水分、電導率、pH值等重要信息的檢測，協(xié)調分析土壤供肥力、作物需肥量和肥料養(yǎng)分含量之間的關系，確定科學合理的施肥種類、數(shù)量、時間和方法。目前土壤養(yǎng)分實驗室檢測中采用了大量的大(中)型檢測儀器進行分析，如高效氣相色譜儀、離子色譜儀、連續(xù)流動注射分析儀和分光光度儀等，雖可實現(xiàn)多化學成分的同時測量，檢測結果穩(wěn)定、精度較高。但在實踐應用過程中，現(xiàn)行方法也存在如下弊端：第一，檢測價格偏高。受檢測儀器、人員培訓及化學試劑成本限制，目前土壤檢測實驗室對單樣本的測試費用在100～200元左右，在產出投入盈利狀況不明顯的情況下，大多數(shù)農民很難主動推行農田養(yǎng)分檢測。第二，檢測結果代表性差。我國人均耕地面積不足0.1hm²，生產管理分散，耕地肥力差異較大。然而，《測土配方施肥技術規(guī)范(試行)》提出的田間采樣單元為5～15hm²。這樣的土壤樣品采集方法對我國北方一些大規(guī)模農場可能適用，而對我國普遍存在的小規(guī)模農田適用性不強。第三，測土時效性較差。從采集土樣，送至縣級以上實驗室，經(jīng)實驗室測定后反饋測土信息，到最終給出施肥指導建議的周期至少需5～10天。實際應用中，農民往往拿到了實驗室的分析結果，卻錯過了作物施肥的最佳時間。因此，這已成為精細農業(yè)實踐中實現(xiàn)節(jié)本增效、精細變量施肥面臨的瓶頸性問題。而土壤在線速測技術相較于常規(guī)實驗室分析方法，時效性更好，成本更低廉，測試設備更簡便，測試精度不必過高只需滿足應用要求即可，因此該技術是農業(yè)土壤養(yǎng)分測量領域的研究熱點，隨著測土配方施肥在全國范圍內推廣應用，迫切需要推進研究快速、可靠的土壤肥料在線測試方法。

土壤是復雜多相的聚合體，受多因素的影響土壤養(yǎng)分在線快速檢測技術一直都是精準農業(yè)前端信息獲取難以突破的技術瓶頸，因此探索適用于農田現(xiàn)場土壤氮磷鉀快速在線實時檢測方法，并開發(fā)專用檢測儀器裝備，對于高效、精確地了解農田土壤養(yǎng)分空間分布狀況，降低土地化肥施用，減少環(huán)境污染，提升農產品品質，保證現(xiàn)代農業(yè)快速可持續(xù)發(fā)展，促進農業(yè)科技進步有著重要的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種用于大田環(huán)境下土壤氮磷鉀等元素檢測的方法以及裝置，以解決土肥在線快速檢測的技術瓶頸，實現(xiàn)土壤的在線和原位檢測。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種土壤元素在線檢測裝置，其中，包括入土檢測部件和激光發(fā)射及檢測系統(tǒng)，所述入土檢測部件通過光纖與所述激光發(fā)射及檢測系統(tǒng)連接，所述入土檢測部件包括殼體和設置在所述殼體內的聚焦透鏡，所述激光發(fā)射及檢測系統(tǒng)包括激光發(fā)射系統(tǒng)、激光采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述激光發(fā)射系統(tǒng)分別與所述聚焦透鏡及所述控制系統(tǒng)連接，所述激光采集系統(tǒng)分別與所述聚焦透鏡及所述控制系統(tǒng)連接，所述激光采集系統(tǒng)用于采集待測土壤等離子衰減過程中生成的原子光譜信號并傳輸至所述控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)處理分析所述原子光譜信號并與土壤成分定量分析模型比較計算得到待測土壤中元素成分的含量。

上述的土壤元素在線檢測裝置，其中，所述入土檢測部件還包括破土機構，所述破土機構設置在所述殼體的前端，用于減小所述殼體在土壤中前進的工作阻力，所述破土機構包括犁型開溝器，所述犁型開溝器設置在所述殼體的前端底部。

上述的土壤元素在線檢測裝置，其中，所述破土機構還包括破土刃，所述破土刃設置在所述犁型開溝器的上方并安裝在所述殼體上。

上述的土壤元素在線檢測裝置，其中，所述入土檢測部件還包括一刮板，用于平整待測土壤的檢測面，所述刮板設置在所述犁型開溝器的后方并安裝在所述殼體的底端。

上述的土壤元素在線檢測裝置，其中，所述入土檢測部件還包括一遮光板，用于屏蔽外界雜光的干擾，所述遮光板安裝在所述殼體的底部并相對于所述刮板設置。

上述的土壤元素在線檢測裝置，其中，所述激光采集系統(tǒng)包括單色儀、直接頻率合成器、檢測控制器和延時產生器，所述單色儀通過光纖與所述聚焦透鏡連接，所述直接頻率合成器與所述單色儀連接，所述檢測控制器分別與所述單色儀及所述控制系統(tǒng)連接，所述延時產生器分別與所述檢測控制器及所述控制系統(tǒng)連接。