實(shí)施精細(xì)農(nóng)業(yè)需要清晰地了解土壤的空間變異特性以及實(shí)時(shí)的營養(yǎng)狀況,數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展也對(duì)土壤養(yǎng)分的測定迫切地提出了的時(shí)間和效率上的要求。土壤有機(jī) 質(zhì)、全氮、堿解氮、*磷和*鉀是植物健康成長所必須的營養(yǎng)成分,這些土壤指標(biāo)參數(shù)是土壤養(yǎng)分管理和測土配方施肥的重要對(duì)象,目前這些指標(biāo)檢測實(shí)驗(yàn)室和 土肥站一直沿用常規(guī)檢測方法。這些檢測方法需要昂貴的檢測設(shè)備,并且對(duì)檢測人員要求較高,同時(shí)存在指標(biāo)檢測效率低、檢測樣品數(shù)量小和成本高等問題,是實(shí)施 精細(xì)農(nóng)業(yè)管理的一個(gè)重要障礙因素。
近紅外光譜分析技術(shù)作為一種快速、無損、簡便的綠色測量方法和分析技術(shù),在土壤養(yǎng)分的測定方面扮演著越來越重要的角色。近紅外光譜檢測技術(shù)具有快速、無需 樣品制備和成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)。近紅外光譜能夠反映土壤的有機(jī)質(zhì)和全氮等養(yǎng)分信息,使得近紅外光譜檢測技術(shù)在農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)環(huán)境檢測中得到了廣泛應(yīng)用;近紅外 光譜檢測能力主要依靠其對(duì)C-H、O-H和N-H功能鍵的能量吸收進(jìn)而反映相應(yīng)土壤養(yǎng)分含量等信息。土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀是農(nóng)作物生長的主要養(yǎng)分,是土壤養(yǎng)分管理和測土配方施肥的重要對(duì)象,隨著測土配方施肥技術(shù)的大規(guī)模推廣,迫切需要一種低成本、可靠的土壤養(yǎng)分快速檢測方法。
檢測指標(biāo)
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傳統(tǒng)方法
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近紅外方法
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有機(jī)質(zhì)
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用定量的重鉻酸鉀-硫酸溶液,在電砂浴加熱條件下,使土壤中的有機(jī)碳氧化,剩余的重鉻酸鉀用硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,并以二氧化硅為添加物作試劑空白標(biāo)定,根據(jù)氧化前后氧化劑質(zhì)量差值,計(jì)算出有機(jī)碳量,再乘以系數(shù)1.724,即為土壤有機(jī)質(zhì)含量
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將土壤粉碎后直接放在光源下測量,12 秒左右所有指標(biāo)的結(jié)果在屏幕上顯示出來
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全氮
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半微量開氏法
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堿解氮
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土壤水解性氮或稱堿解氮包括無機(jī)態(tài)氮(銨態(tài)氮、硝態(tài)氮)及易水解的有機(jī)態(tài)氮(氨基酸、酰銨和易水解蛋白質(zhì))。用堿液處理土壤時(shí),易水解的有機(jī)氮及銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氨,硝態(tài)氮?jiǎng)t先經(jīng)硫酸亞鐵轉(zhuǎn)化為銨。以硼酸吸收氨,再用標(biāo)準(zhǔn)酸滴定,計(jì)算水解性氮含量
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有效磷
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用0.50mol/L碳酸氫鈉溶液浸提土壤有效磷。碳酸氫鈉可以抑制溶液中Ca2+的活度,使某些活性較大的磷酸鈣鹽被浸提出來;同時(shí)也可使活性磷酸鐵、鋁鹽水解而被浸出。浸出液中的磷不致次生沉淀;可用鉬銻抗比色法定量。測定值與作物對(duì)磷肥反應(yīng)的相關(guān)性高
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有效鉀
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土 壤中的有機(jī)物先用硝酸和高氯酸加熱氧化,然后用氫氟酸分解硅酸鹽等礦物,硅與氟形成四氟化硅逸去。繼續(xù)加熱至剩余的酸被趕盡,使礦質(zhì)元素變成金屬氧化物或 鹽類。用鹽酸溶液溶解殘?jiān)?,使鉀轉(zhuǎn)變?yōu)殁涬x子。經(jīng)適當(dāng)稀釋后用火焰光度法或原子吸收分光光度法測定溶液中的鉀離子濃度,再換算為土壤全鉀含量
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為深入全面開發(fā)近紅外分析技術(shù)在土肥營養(yǎng)成分檢測中的應(yīng)用,中國近紅外光譜分析儀聚光科技(杭州)股份有限公司聯(lián)合某農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心以及某農(nóng) 業(yè)大學(xué)土壤學(xué)院的師生團(tuán)隊(duì),共同開展近紅外分析儀在土肥營養(yǎng)成分檢測行業(yè)的應(yīng)用,旨在利用近紅外光譜技術(shù)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、*磷和*鉀的測 定進(jìn)行可行性研究。
在經(jīng)過半年時(shí)間的大量實(shí)驗(yàn)研究,我們發(fā)現(xiàn):不同的地域土壤中,所含的營養(yǎng)成分也不盡相同。其中土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量在銀川地區(qū)達(dá)到1000 ppm以上,建模效果理想,RC均達(dá)到0.9以上,預(yù)測效果準(zhǔn)確。而堿解氮、*磷和*鉀由于在這兩個(gè)地方皆低于1000 ppm,后續(xù)還會(huì)在其他地方收集樣品繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測研究。因此對(duì)于土壤中含量能夠達(dá)到近紅外檢出限的指標(biāo),用聚光科技自主研發(fā)生產(chǎn)的SupNIR-2700型近紅外光譜儀*可以滿足土肥無損、快速檢測的目的。
聚光近紅外光譜儀檢測指標(biāo)為有機(jī)質(zhì)和全氮,
對(duì)應(yīng)的化驗(yàn)國標(biāo)為:
GB9834-88中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)土壤有機(jī)質(zhì)測定法
GB7173-87中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)土壤全氮測定法(半微量開氏法)
目前近紅外進(jìn)行土肥快速檢測主要應(yīng)用在土肥工作站、區(qū)縣級(jí)土肥推廣部門和一些檢測中心,利用近紅外快速檢測土肥營養(yǎng)成分可以降低檢測設(shè)備的費(fèi)用和對(duì)檢測人員的要求,提高檢測效率,避免使用有毒有害物質(zhì)。
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