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从土肥仪角度深度解析土壤氮磷钾传感器

时间:2021/08/16 18:27:21

从土肥仪角度深度解析土壤氮磷钾传感器

——探索科学真相,揭露农业乱象,倡导实用技术,促进农业进步

我国作为一个农业大国,农民数量占总人口的一半有余,传感器技术受到了广大农业工作者的追捧。


随着现代社会的不断进步,传统的农业生产模式已经无法满足现代文明发展的需要,智慧农业逐渐应用到全世界的生产中。无论是利用卫星在农业机械之间实现互相通信,还是运用IT技术控制温室的光照和水分,其目的都是为了提高农业生产的效率,改变传统的农业生产经营方式并且实行绿色生产,改善生态环境。

随着众多智能农业项目的落地,许多招标文件出现“能够有在线测量土壤氮磷钾的传感器”这一要求。在线实时监测土壤的氮磷钾含量确实可以更好的了解土壤肥力和作物生长之间的关系,提高农业生产效率。基于这一需求市场上也因此出现了很多“在线式土壤氮磷钾传感器”,那这些所谓的“土壤氮磷钾传感器”或“土壤氮磷钾速测仪”是如何来测量土壤中氮磷钾含量的呢?据小编了解,这类传感器实际测量的是土壤的电导率,商家将测量的电导率值乘以相应的系数(根据常规土壤中氮磷钾的含量)得出的数值作为氮、磷、钾含量值,由于现场土壤各异,实际此类传感器无法测量出现场土壤中的氮磷钾含量。

让我们一起来鉴别一下此类传感器的效果吧!小编这里有两种方法。

方法一:将传感器插入土壤中测量一组氮磷钾数据,然后在这片土壤中倒入盐水,纯净水中加入食用盐(氯化钠化学式NaCl,不含有氮磷钾元素)即可,小编发现氮磷钾测量值剧烈上升。充分说明此传感器测量的结果是电导率乘以了一个固定系数,测量结果跟氮、磷、钾含量无任何关系。

方法二:将此类传感器插入土壤中测量一组氮磷钾数据,然后在这片土壤中倒入氮肥(稀释氮肥即可),测试发现测量结果值磷和钾的含量也都升高,则说明此传感器的测量要素不是氮磷钾,而是测的土壤电导率。

以上实验充分验证了此类传感器的性能,实际无法测量土壤中的氮磷钾真实含量。

到底如何正确测量土壤中氮磷钾的含量?

小编查阅相关资料后发现,许多科学工作者对测量方法不断改进,并提出了许多新的测量方法,具体有以下几种:


第一种:联合浸提测定方法(农业部土壤氮磷钾检测标准方法)

现有的联合测定方法可分两类,一类是联合浸提测定法(用于速效养分的测定),即在所制备的待测液中可同时测定三种或三种以上元素(以参与起草农业部土壤检测标准的锦农土肥仪为例,联合浸提待测液可同时检测土壤铵态氮、硝态氮、有效磷、速效钾;目前开发的锦农GNTC6.0版检测方法可同时检测土壤铵态氮、硝态氮、有效磷、速效钾、有效钙、有效镁、有效硫、有效铁、有效锰、有效硼、有效锌、有效铜、有效氯、有效硅、有效钼等近二十种元素)。

另一类是联合消解测定法(用于全量养分的测定),其中联合消解测定法又分为两种:可同时测定两种元素的方法和可同时测定三种或三种以上元素的方法(锦农检测法)。其中可同时测定两种元素的方法又分磷、钾联合测定方法和氮、磷联合测定方法。磷、钾联合测定方法中主要有碳酸钠熔融法和氢氧化钠熔融法,它们均属于碱熔法,是利用碱与土壤在高温下共熔,使土壤中磷化合物和钾化合物转变为可溶性化合物,用稀酸溶解制成待测液。应用碱熔法可使土壤充分分解,特别是碳酸钠熔融法,分解完全,准确度很高。但由于需用价值昂贵的铂坩场,一般实验室难以做到。

氢氧化钠熔融法在土壤分解方面略逊于碳酸钠熔融法,但其准确度还是较好的,而且可以不使用铂坩锅,用银坩锅,或镍堆即可。所以此两种方法得到广泛应用。

可同时测定三种或三种以上元素的方法(锦农检测法),即经过酸溶的待测液中可同时测定全氮、全磷、全钾(方法详见锦农土肥仪说明书)。

第二种:原子吸收光谱法(仅可用于钾的测定)

原子吸收光谱法测定多通过稀释并加入绝盐做电离抑制剂后测定,这样,可以增加分析手续和试剂消耗,同时大倍量的稀释也引入分析误差,在次灵敏线下用原子吸收光谱法直接测定高含量的钾,所见报道不多。本法较详细的试验了用次灵敏线原子吸收光谱法测定高含量钾的条件,确定了适宜的方法,测定了标准参考样、三元复合肥、硫酸钾、磷酸二氢钾等样品,钾的测定结果与标准值及重量法结果一致。但由于成本高不利于农业基层推广。

第三种:分光光度法(仅可用于磷的测定)

氢氧化钠熔融法消解,调节pH值,加入抗坏血酸溶液及钼酸铵盐溶液显色15min,用30mm比色皿,以水为参比.于700nm波长处测定吸光度,求出土壤中的总磷。本法简便、可靠、能够满足环境监测对土壤中总磷分析的需要。

第四种:高氯酸-硫酸快速消化,扩散定氮法(仅用于氮的测定)

全氮采用开式定氮法,流程为消解——蒸馏——滴定,三个步骤俗称‘定氮三部曲’。有效氮(碱解氮、速效氮)采用碱解扩散法。

方法原理:土壤样品用硫酸消化,在强氧化剂高氯酸的参与下,有机氮分解转化成氨,并和硫酸结合成硫酸铵。然后去一部分消化液,移到康卫皿(扩散皿)中,加碱使氨扩散,以硼酸吸收,用标准碱滴定。

第五种:高氯酸-硫酸快速消化(比色测定氮磷钾法——锦农检测法)

方法原理:土壤样品用硫酸消化,在强氧化剂高氯酸的参与下,有机物分解转化成无机盐,该方法可用于测定土壤全氮、全磷、全钾。目前锦农土肥仪即采用此法,此法适用于所有土壤和肥料。待测液不但可同时用于测定全氮、全磷、全钾,还可测定微量元素和重金属。该方法测试数据和国标法一致,可用于学校、科研以及第三方检测实验室。

随着农业现代化进程加快,国家对农业项目的支持力度也越来越大,在未来,农业领域还将涌现出多种类型的传感器,为我们的生活带来更多便利。在此小编提醒大家,选择传感器时一定认清其测量原理,在自然科学所能达到的领域内树立辨别是非的能力,以免被商家的宣传所误导。当有朝一日,科学发展到人往机器面前一站就能诊断出所有病症,不需要医生的那一天,也许‘在线测量土壤氮磷钾的传感器’就真能实现,并用于农业生产。当然就目前人类科学的认知而言,‘在线直插式土壤氮磷钾传感器’就是一个伪科学,不符合自然科学的任何一条理论,不过是为了欺骗无知的农民罢了。


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