背景：
土壤肥料是農(nóng)作物的糧食，是增產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，我國農(nóng)諺有種地不上糞，等于瞎胡混之說。農(nóng)業(yè)種植中常用的化肥主要是氮磷鉀。氮肥是以氮素營養(yǎng)元素為主要成分的化肥，包括碳酸氫銨、尿素、硝胺、氨水、氯化銨、硫酸銨等。磷肥是以磷素營養(yǎng)元素為主要成分的化肥，包括普通過磷酸鈣、鈣鎂磷肥等。鉀肥就是以鉀素營養(yǎng)元素為主要成分的化肥，目前施用不多，主要品種有氯化鉀、硫酸鉀、硝酸鉀等。
要想種好地，離不開對(duì)土壤情況，尤其是土壤有機(jī)質(zhì)、肥力的監(jiān)測和分析。如果我們能夠在線實(shí)時(shí)監(jiān)測土壤的氮磷鉀含量，確實(shí)可以更好的了解土壤肥力和作物生長之間的關(guān)系，也可以更加方便進(jìn)行施肥，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。所以，現(xiàn)在許多智慧農(nóng)業(yè)項(xiàng)目的招標(biāo)文件頻繁出現(xiàn)能夠在線測量土壤氮磷鉀的土壤傳感器這一采購需求。也經(jīng)常有農(nóng)戶會(huì)問，現(xiàn)在可以做到土壤養(yǎng)分（比如氮磷鉀等農(nóng)作物生長所需的16種營養(yǎng)素）的實(shí)時(shí)監(jiān)測嗎？也有很多農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)公司的技術(shù)人員拿著一些廠家的土壤氮磷鉀傳感器的宣傳材料進(jìn)行宣傳。
市面上真的有這些土壤氮磷鉀傳感器的銷售。但是，你要是靠這些傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行施肥作業(yè)的話，你可能就要吃個(gè)大虧了。
經(jīng)過拆解研究，這類土壤氮磷鉀傳感器實(shí)際測量的是土壤的電導(dǎo)率。廠家將測量的電導(dǎo)率值乘以相應(yīng)的系數(shù)（根據(jù)常規(guī)土壤中氮磷鉀的含量）得出的數(shù)值作為氮、磷、鉀含量值。由于現(xiàn)場土壤和環(huán)境各異，實(shí)際此類傳感器無法測量出現(xiàn)場土壤中的實(shí)際的氮磷鉀含量，最多給出的就是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值、理論值。既然是理論，就和實(shí)際會(huì)有差距。這也說明為啥現(xiàn)在還有很多農(nóng)業(yè)技術(shù)人員不承認(rèn)土壤肥力的速測值，他們寧可采集土樣回實(shí)驗(yàn)室耗時(shí)耗力耗錢地通過專業(yè)實(shí)驗(yàn)來測定土壤養(yǎng)分的原因。
實(shí)驗(yàn)介紹：
其實(shí)有一個(gè)實(shí)驗(yàn)更能說明這類傳感器的問題。不相信的朋友們可以自己測試一下。
實(shí)驗(yàn)一：將此類傳感器插入土壤中測量一組氮磷鉀數(shù)據(jù)，然后在這片土壤中倒入鹽水，純凈水中加入食用鹽（氯化鈉化學(xué)式NaCl，不含有一丁點(diǎn)的氮磷鉀元素）。接下來，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)氮磷鉀的測量值劇烈上升。
那是不是告訴農(nóng)戶，地力不足，不用施肥，只要加點(diǎn)鹽就行了？
實(shí)驗(yàn)二：將此類傳感器插入土壤中測量一組氮磷鉀數(shù)據(jù)，然后在這片土壤中倒入氮肥（稀釋氮肥即可），測試發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果值磷和鉀的含量也都升高。
農(nóng)戶應(yīng)該也很開心，因?yàn)榭梢陨儆命c(diǎn)化肥了。
以上兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以充分說明此傳感器的測量對(duì)象真的不是氮磷鉀離子的含量。傳感器測量的結(jié)果是土壤電導(dǎo)率，返回的結(jié)果是電導(dǎo)率乘以了一個(gè)固定系數(shù)（根據(jù)常規(guī)土壤中氮磷鉀的含量），測量結(jié)果其實(shí)跟氮、磷、鉀的實(shí)際含量并無太大直接關(guān)系。
傳感器應(yīng)用：
那是不是這種傳感器就沒用了呢？當(dāng)然不！這個(gè)傳感器要想發(fā)揮作用，第一就是這個(gè)系數(shù)的準(zhǔn)確度，第二就是正常使用它。如果這個(gè)系數(shù)能夠根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境及時(shí)的調(diào)整標(biāo)定，那么在排除相關(guān)干擾因素后，這些數(shù)據(jù)還是能夠指導(dǎo)農(nóng)業(yè)水肥作業(yè)計(jì)劃的制定的。
但是我們也應(yīng)該知道，土壤養(yǎng)分和水分不一樣。土壤水分的變化區(qū)間較大，對(duì)作物影響明顯，最好能夠直接就看到水分的變化趨勢(shì)，所以用傳感器是非常合適的，同時(shí)市面上也有非常成熟準(zhǔn)確的土壤水分傳感器。
但是如果是為了施肥，那實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測采集必要性也不是太大。土壤養(yǎng)分檢測，目前農(nóng)技人員一般氮一年測一次，磷鉀一般兩三年測一次就可以，實(shí)時(shí)監(jiān)測意義不大。只要牢記作物幾個(gè)需肥時(shí)期，在此時(shí)期施肥即可，然后通過土壤檢測養(yǎng)分值作為施肥量評(píng)估依據(jù)。
不過說到底，還是土壤養(yǎng)分實(shí)時(shí)監(jiān)測傳感技術(shù)不過關(guān)。國家推動(dòng)黑土地的保護(hù)，就需要開展土壤的原位研究。但這個(gè)研究又很難，很重要的一個(gè)原因就是實(shí)時(shí)監(jiān)測跟不上（當(dāng)然還有土壤的異質(zhì)性），采土樣無論多么的規(guī)范都不能完整的反映土壤中真實(shí)的狀態(tài)，特別是一些極易被干擾的物質(zhì)。就和醫(yī)院化驗(yàn)一樣，有的反應(yīng)是需要時(shí)間的。而且檢測這些對(duì)土壤質(zhì)地也有一定要求，一般都需要研磨后檢測的數(shù)據(jù)才更精準(zhǔn)。
所以，如果希望取得更精準(zhǔn)的土壤中氮、磷、鉀含量，一般還是實(shí)驗(yàn)室法測定，分別用凱氏蒸餾法、紫外分光法、火焰光度法測，用到的儀器分別是凱氏定氮儀、紫外分光光度計(jì)、火焰光度計(jì)、土壤養(yǎng)分速測儀。中科院合肥物質(zhì)研究所退出過一款即時(shí)的土壤養(yǎng)分采集測定設(shè)備，他就采用的激光灼燒土壤后進(jìn)行分析，還是比較準(zhǔn)的，就是設(shè)備體積比較大，不利于推廣應(yīng)用。
當(dāng)然，小編也查到，中科院有實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)研發(fā)了一款氮磷鉀固態(tài)離子選擇電極傳感器，可用于檢測農(nóng)田土壤中的重要速效養(yǎng)分濃度，包括鉀離子、銨根離子、硝酸根離子、磷酸根離子的濃度。
中科院研制出的氮磷鉀固態(tài)離子選擇電極傳感器，分別是固態(tài)鉀離子選擇電極傳感器、固態(tài)銨根離子選擇電極傳感器、固態(tài)硝酸根離子選擇電極傳感器、固態(tài)磷酸根離子選擇電極傳感器，既可以檢測農(nóng)田土壤中的重要速效養(yǎng)分離子濃度，也可以檢測水體環(huán)境中的對(duì)應(yīng)離子濃度。
據(jù)說該成果填補(bǔ)了國內(nèi)同類產(chǎn)品的空白，在微小型化和系統(tǒng)集成等方面具有技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，既可以獨(dú)立使用，還可用于相關(guān)檢測儀器儀表的二次開發(fā)。感興趣的朋友可以找找看。
隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代文明發(fā)展的需要，智慧農(nóng)業(yè)逐漸應(yīng)用到全世界的生產(chǎn)中。無論是利用衛(wèi)星在農(nóng)業(yè)機(jī)械之間實(shí)現(xiàn)互相通信，還是運(yùn)用IT技術(shù)控制溫室的光照和水分，其目的都是為了提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率，改變傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營方式并且實(shí)行綠色生產(chǎn)，改善生態(tài)環(huán)境。
我國作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)民數(shù)量占總?cè)丝诘囊话胗杏啵瑐鞲衅骷夹g(shù)受到了廣大農(nóng)業(yè)工作者的追捧也就不足為奇了。在此小編提醒大家，選擇傳感器時(shí)最好認(rèn)清其測量原理，以免被商家的宣傳所誤導(dǎo)。
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